Il vicepresidente di Victaulic OEM e Marine Services, Didier Vassal, ha confrontato i metodi di giunzione flangiata e scanalata e ha spiegato i vantaggi delle giunzioni scanalate rispetto alle flange. Sistemi di tubazioni efficienti sono essenziali per una gamma di servizi richiesti sulle navi, inclusi sistemi secondari come sistemi di sentina e zavorra, raffreddamento ad acqua di mare e dolce, olio lubrificante, protezione antincendio e pulizia del ponte. Per questi sistemi, laddove il grado della condotta lo consenta, un'alternativa efficace alla saldatura/flangiatura è l'uso di giunzioni meccaniche scanalate, che offrono una serie di vantaggi tecnici, economici e pratici. Questi includono prestazioni migliorate; installazione e manutenzione più rapide e semplici e peso ridotto a bordo. Problemi di prestazioni Nelle giunzioni flangiate, due flange di accoppiamento sono imbullonate insieme e la guarnizione viene compressa per formare una tenuta. Poiché i bulloni e i dadi della giunzione flangiata assorbono e compensano la forza del sistema, nel tempo, i bulloni e i dadi si allungheranno e perderanno la loro tenuta originale a causa delle fluttuazioni di pressione, della pressione di esercizio del sistema, delle vibrazioni e dell'espansione e contrazione termica. Quando questi bulloni subiscono un allentamento della coppia, la guarnizione perderà la sua tenuta di compressione, il che può portare a vari gradi di perdite. A seconda della posizione e della funzione del sistema di tubazioni, le perdite possono essere costose e pericolose, con conseguenti tempi di fermo per manutenzione/riparazione e rischi. La guarnizione deve essere sostituita quando si smonta il giunto, perché nel tempo aderirà alla superficie della flangia. Quando si smonta il giunto, le guarnizioni devono essere raschiate via dalle due superfici della flangia e queste superfici devono essere pulite prima di sostituire le guarnizioni, aumentando di nuovo i tempi di fermo per manutenzione. A causa della forza di collegamento del bullone e dell'espansione e contrazione del sistema, la guarnizione della flangia produrrà anche una "deformazione" di compressione nel tempo, che è un'altra causa di perdite. La progettazione di giunti meccanici per tubi scanalati supera questi problemi di prestazioni. Innanzitutto, viene formata una scanalatura all'estremità del tubo e il collegamento del tubo viene fissato da un giunto e una guarnizione elastomerica elastica e sensibile alla pressione viene installata nel giunto. L'alloggiamento del giunto circonda completamente la guarnizione, rafforzando la tenuta e mantenendola in posizione, perché il giunto si innesta e forma un affidabile interblocco nella scanalatura del tubo. La più recente tecnologia di giunto consente di assemblare completamente tubi fino a 24 pollici (600 mm) di diametro con solo due dadi e bulloni per fissare giunti autovincolanti. Grazie alla relazione di progettazione tra tubi, guarnizioni e alloggiamento, i giunti meccanici formano una tripla tenuta. Questa relazione verrà rafforzata quando il sistema è pressurizzato. I giunti rigidi e flessibili sono disponibili in due forme: rigidi e flessibili. I giunti meccanici per tubi scanalati hanno superato la certificazione di tipo della società di classificazione e possono sostituire i metodi di collegamento a saldatura/flangia in 30 sistemi, a seconda degli standard di installazione stabiliti da ciascun ente di certificazione. Ad esempio, utilizzare giunti rigidi attorno ad aree come collettori e valvole, dove sono più facili da raggiungere e sostituire rispetto alle flange. Grazie alla natura del suo design, i giunti rigidi forniscono anche rigidità assiale e radiale paragonabile a flange o giunti saldati. Oltre al movimento del tubo causato dall'espansione termica o dalle vibrazioni, i giunti flessibili presentano vantaggi nelle applicazioni in cui è previsto un movimento relativo tra il tubo e la struttura di supporto. L'espansione e la contrazione esercitano pressione su flange e tubi, il che nel tempo può danneggiare la guarnizione. Quando ciò accade, c'è il rischio di perdite nei giunti. Il giunto flessibile di tipo scanalato può adattarsi allo spostamento del tubo sotto forma di movimento assiale o deflessione angolare. Per questo motivo, sono molto adatti per l'installazione di lunghe condotte, in particolare tra blocchi. L'alto mare può causare l'allentamento delle flange nel tempo, con conseguente rischio di perdite e separazione della condotta. I giunti rigidi e flessibili presentano anche i vantaggi della riduzione del rumore e delle vibrazioni, senza la necessità di componenti speciali per la riduzione del rumore e soffietti in gomma deperibili o articoli simili. L'uso di sistemi di tubazioni scanalate meccaniche può accelerare e semplificare l'installazione e la manutenzione e migliorare l'efficienza del sistema di tubazioni della nave. Facile da installare Quando si installa per la prima volta, i fori dei bulloni della flangia devono essere allineati con precisione e quindi serrati per fissare il giunto. Gli indici dei fori dei bulloni sull'ingresso e l'uscita dell'apparecchiatura devono inoltre essere perfettamente allineati con le flange sui tubi da collegare all'apparecchiatura. Poiché il numero di fori sulla flangia determina una delle tante posizioni fisse, solo il raccordo o la valvola possono essere ruotati per adattarsi ai fori dei bulloni. Inoltre, anche l'altra estremità del tubo flangiato deve essere allineata con la sua flangia di accoppiamento, il che aumenta ulteriormente la difficoltà di assemblaggio e il rischio di disallineamento. Il sistema di tubazioni scanalate non presenta questo problema e l'installazione è più comoda. Le tubazioni e le parti di accoppiamento possono essere ruotate completamente di 360 gradi. Non esiste uno schema di fori dei bulloni da allineare e il giunto può essere posizionato ovunque attorno al giunto. Il giunto può essere ruotato attorno al tubo per un facile accesso ai bulloni e un accesso semplificato all'apparecchiatura. Oltre a eliminare il disallineamento durante l'installazione, la funzione di orientamento a 360 gradi del giunto e il suo profilo più piccolo rispetto alle flange rendono l'installazione del sistema scanalato molto adatta per spazi ristretti. Inoltre, l'installatore può posizionare tutti i bulloni di montaggio su ogni giunto nella stessa posizione per facilitare l'ispezione e la manutenzione del sistema. Le flange sono circa il doppio del diametro esterno del tubo a cui sono collegate. In media, i giunti scanalati sono solo la metà di queste dimensioni. Il vantaggio dimensionale del design più piccolo rende il sistema scanalato ideale per operazioni con vincoli di spazio, come la penetrazione di ponti e pareti, un fatto che è stato riconosciuto già negli anni '30, quando i giunti Victaulic furono utilizzati per la prima volta nei cantieri navali britannici. Velocità di montaggio Poiché il giunto ha meno bulloni e non ha un requisito di coppia fino a 12" (300 mm), i tubi scanalati possono essere installati molto più rapidamente delle flange. A differenza delle flange che devono essere saldate alle estremità del tubo, i gruppi di valvole scanalate Non è richiesta alcuna saldatura, il che riduce ulteriormente i tempi di installazione ed elimina potenziali danni termici alla valvola, riducendo al contempo i rischi per la sicurezza eliminando la lavorazione termica. Confronto della linea di zavorra DIN 150 installata con prodotti scanalati Victaulic e metodi di collegamento tradizionali Mostra che il tempo di installazione totale richiesto è stato ridotto del 66% (150,47 ore-uomo e 443,16 ore-uomo). Rispetto a 60 giunti rigidi, il tempo richiesto per installare 52 flange a manicotto scorrevole e gomiti e tee saldati mostra la differenza di tempo maggiore. Il giunto richiede solo due bulloni e il diametro del tubo può raggiungere 24 pollici (600 mm). Al contrario, nella gamma di dimensioni maggiori, la flangia richiede almeno 20 set di dadi e bulloni. Inoltre, il metodo Lan deve utilizzare chiavi speciali per il serraggio a stella che richiede molto tempo per misurare e garantire che vengano raggiunte le specifiche di coppia corrette. La tecnologia del tubo scanalato consente l'uso di utensili manuali standard per assemblare il giunto, una volta che le pastiglie dei bulloni di accoppiamento dell'alloggiamento del giunto incontrano la coppia di metallo I raccordi possono essere installati correttamente se richiesto dal metallo. Una semplice ispezione visiva può confermare il corretto assemblaggio. D'altro canto, le flange non forniscono una conferma visiva: l'unico modo per garantire un corretto assemblaggio è riempire e pressurizzare il sistema, verificare la presenza di perdite e ricostruire se necessario. Stringere i giunti. La stessa caratteristica del sistema di tubazioni scanalate di manutenibilità è che velocizza l'installazione (meno bulloni e nessuna coppia richiesta) e rende anche la manutenzione o la modifica del sistema un'attività rapida e semplice. Ad esempio, per l'accesso alle pompe o alle valvole, allentare i due bulloni del giunto e rimuovere l'alloggiamento e la guarnizione dal giunto. Nel sistema di flange, è necessario rimuovere più bulloni. Quando si rimonta la flangia, è richiesta la stessa installazione iniziale che richiede molto tempo. La sequenza di serraggio dei bulloni. Poiché non devono essere nuovamente serrati, i giunti eliminano la maggior parte della manutenzione giornaliera relativa alle flange. A differenza delle flange che applicano una sollecitazione variabile su rondelle, dadi e bulloni, i giunti cambiano le rondelle da una compressione esterna accurata del giunto del tubo. Inoltre, poiché la guarnizione di accoppiamento non è influenzata da un'elevata forza di compressione, non deve essere sostituita regolarmente, mentre la guarnizione della flangia deve essere sostituita durante lo smontaggio e la manutenzione del sistema. Per ridurre il rumore e le vibrazioni del sistema, il sistema della flangia richiede soffietti in gomma o tubi flessibili intrecciati. Questi componenti possono guastarsi a causa di un eccessivo allungamento e, in condizioni di normale usura, devono essere sostituiti in media ogni 10 anni, con conseguenti costi e tempi di fermo del sistema. Tuttavia, i giunti per tubi scanalati meccanici possono prolungare la durata del sistema. La loro capacità di adattarsi alle vibrazioni del sistema riduce il rischio di guasto del giunto senza la necessità di prodotti speciali che richiedono una regolare manutenzione o sostituzione. Le rondelle elastiche incluse nei giunti flessibili e rigidi sono molto resistenti e possono sopportare enormi pressioni di esercizio e carichi ciclici. Il sistema può essere ripetutamente pressurizzato e decompresso senza affaticamento della guarnizione in elastomero. Il gruppo valvola di riduzione del peso è solitamente composto da componenti della flangia. Tuttavia, questo metodo di collegamento aggiungerà peso non necessario al sistema di tubazioni. Un gruppo valvola flangiato da 6 pollici (150 mm) è costituito da una valvola a farfalla a lug. È costruito, collegato a una flangia a collo saldato, con otto bulloni e dadi su ciascun lato della valvola, e pesa circa 85 libbre. Un gruppo valvola da 6 pollici (150 mm) utilizza una valvola a farfalla con estremità scanalata, un tubo con estremità scanalata e due giunti rigidi per collegare il gruppo. Pesa circa 35 libbre, ovvero il 58% in meno rispetto al gruppo flangiato. Pertanto, il gruppo valvola scanalato è un sostituto ideale per l'industria cantieristica. Un confronto delle condotte di zavorra DIN 150 installate sopra mostra che quando vengono utilizzati prodotti scanalati Victaulic al posto del metodo di collegamento tradizionale, il peso si riduce del 30% (2.164 libbre contro 3.115 libbre). Rispetto a 60 giunti rigidi, 52 flange a manicotto scorrevole, set di bulloni e rondelle comportano un aumento del peso del sistema di saldatura/flangia. L'uso di giunti scanalati anziché flange può ridurre il peso ed è adatto a tubi di varie dimensioni. L'entità della riduzione dipende dal diametro del tubo e dal tipo di giunti utilizzati. In un test con un giunto Victaulic 77 (il giunto più pesante della serie) per collegare il tubo, il peso totale dell'installazione del componente scanalato era molto inferiore a quello di due flange a manicotto scorrevole PN10 leggere. La perdita di peso è registrata come segue: 4" (100 mm) - 67%; 12" (300 mm) - 54%; 20 pollici (500 mm) - 60,5%. L'uso di giunti flessibili più leggeri tipo 75 o rigidi tipo 07 e/o tipi di flange più pesanti può facilmente ottenere una riduzione del peso del 70%. Ad esempio, il set di flange da 24 pollici (600 mm) utilizzato nel sistema TG2 pesa 507 libbre, ma componenti simili che utilizzano raccordi Victaulic pesano solo 88 libbre. I cantieri navali che utilizzano preferibilmente giunti scanalati anziché flange su sistemi selezionati hanno registrato che le navi di supporto offshore hanno ridotto il peso di 12 tonnellate e le navi da crociera hanno ridotto il peso di 44 tonnellate. I vantaggi economici apportati dalla tecnologia a canale agli armatori sono evidenti: il peso più leggero significa più carico o passeggeri e meno consumo di carburante. Rende inoltre più semplice la gestione del sistema di tubazioni della nave. Tendenza di sviluppo Grazie alla rapida velocità di installazione, alla forte manutenibilità e al peso leggero, i sistemi di tubi a canale possono fornire vantaggi più significativi rispetto a prodotti con flange simili. Queste caratteristiche, unite ad altri vantaggi come affidabilità, facilità di allineamento e minori rischi per la sicurezza, hanno spinto armatori, ingegneri e cantieri navali a scegliere sistemi meccanici scanalati anziché flange. Questa crescente tendenza all'uso della tecnologia scanalata è supportata da fornitori di apparecchiature come scambiatori di calore, refrigeratori a scatola e refrigeratori, nonché da produttori di valvole e compressori, molti dei quali ora offrono prodotti con connessioni terminali scanalate. La gamma di servizi che possono utilizzare giunti per tubi scanalati è in costante aumento. Sulla base del successo ottenuto con le applicazioni nei sistemi idrici, Victaulic prosegue la sua lunga storia di innovazione, sviluppando guarnizioni resistenti al fuoco e ottenendo l'omologazione per i servizi di carburante offshore.
(Pubblicato nell'edizione di aprile 2014 di Maritime Reporter and Engineering News-http://magazines.marinelink.com/Magazines/MaritimeReporter)
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Ora di pubblicazione: 23-08-2021
