Didier Vassal, Vice President di Victaulic OEM e Marine Services, ha confrontato i metodi di collegamento di tubi flangiati e scanalati e ha spiegato i vantaggi che i giunti di tubi scanalati offrono rispetto alle flange. Sistemi di tubazioni efficienti sono essenziali per una gamma di servizi richiesti sulle navi, inclusi sistemi ausiliari come sistemi di sentina e zavorra, raffreddamento ad acqua di mare e dolce, olio lubrificante, protezione antincendio e pulizia del ponte. Per questi sistemi consentiti dal grado di tubazione, un'alternativa efficace all'uso di collegamenti meccanici saldati è quella di utilizzare giunti meccanici scanalati, che offrono una serie di vantaggi tecnici, economici e pratici. Questi includono prestazioni migliorate; installazione e manutenzione più rapide e semplici e peso aereo ridotto. Problemi di prestazioni Nei giunti di tubi flangiati, due flange di accoppiamento sono imbullonate insieme e la guarnizione è compressa per formare una tenuta. Poiché i bulloni e i dadi del giunto flangiato assorbono e compensano la forza del sistema, nel tempo, a causa di fluttuazioni di pressione, pressione di esercizio del sistema, vibrazioni ed espansione e contrazione termica, i bulloni e i dadi possono allungarsi e perdere la loro tenuta originale. Quando questi bulloni subiscono un rilassamento della coppia, la guarnizione perderà la sua tenuta di compressione, il che causerà vari gradi di perdite. A seconda della posizione e della funzione del sistema di tubazioni, le perdite possono causare costi elevati e pericoli, con conseguenti tempi di fermo per manutenzione/riparazione e rischi. Dopo aver rimosso il giunto, la guarnizione dovrà essere sostituita perché la guarnizione si attaccherà alla superficie della flangia per un periodo di tempo. 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, il che aumenta i tempi di fermo per manutenzione. A causa della forza 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. Il design del giunto per tubi meccanici scanalati supera questi problemi di prestazioni. Innanzitutto, viene formata una scanalatura all'estremità del tubo e il collegamento del tubo è fissato da un giunto che ospita una guarnizione elastomerica elastica e sensibile alla pressione. L'alloggiamento del giunto circonda completamente la guarnizione, rafforzando la tenuta e fissandola in posizione, perché il giunto si innesta e forma un affidabile interblocco nella scanalatura del tubo. La più recente tecnologia di collegamento 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 tubo, guarnizione e alloggiamento, il giunto meccanico crea una tripla tenuta, che viene migliorata quando il sistema è pressurizzato. Giunti rigidi e flessibili I giunti meccanici scanalati per tubi sono disponibili in forme rigide e flessibili, entrambe approvate dalla società di classificazione e possono essere utilizzati al posto del metodo di saldatura/flangia in 30 sistemi, ma devono essere conformi a ciascuno Standard di installazione stabiliti da un ente di certificazione. I giunti rigidi vengono utilizzati, ad esempio, attorno ad aree come collettori e valvole e sono più facili da raggiungere e sostituire rispetto alle flange. In base alla natura del loro design, i giunti rigidi forniscono anche rigidità assiale e radiale paragonabile a flange o giunti saldati. I giunti flessibili presentano vantaggi nelle applicazioni. Oltre al movimento del tubo dovuto all'espansione termica o alle vibrazioni, è previsto anche un movimento relativo tra il tubo e la struttura di supporto. L'espansione e la contrazione esercitano pressione su flange e tubi, il che può danneggiare la guarnizione nel tempo. Quando ciò accade, i giunti rischiano di perdere. Il giunto flessibile scanalato può adattarsi allo spostamento del tubo sotto forma di movimento assiale o deflessione angolare. Pertanto, sono ideali per l'installazione di lunghe condotte, in particolare tra grandi blocchi in cui l'atmosfera oceanica può causare l'allentamento delle flange nel tempo, causando perdite e il rischio di separazione della condotta. I giunti rigidi e flessibili hanno anche il vantaggio di ridurre rumore e vibrazioni, eliminando così 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 aumentare l'efficienza del sistema di tubazioni di bordo. 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. Nel caso di una delle molteplici posizioni fisse determinate solo dal numero di fori sulla flangia, 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 può essere installato più comodamente, e il tubo e i componenti di accoppiamento possono essere ruotati di 360 gradi. Non è necessario disporre lo schema dei fori dei bulloni e l'accoppiamento può essere orientato in qualsiasi posizione attorno al giunto. L'accoppiamento può ruotare attorno al tubo per accedere facilmente ai bulloni e semplificare l'accesso all'apparecchiatura. Oltre a eliminare il disallineamento durante il processo di installazione, la funzione di orientamento a 360 gradi dell'accoppiamento e il profilo più piccolo rispetto alla flangia rendono l'installazione del sistema scanalato una scelta ideale per spazi ristretti. Inoltre, l'installatore può allineare tutti i bulloni di montaggio su ogni giunto nella stessa posizione per semplificare l'ispezione e la manutenzione del sistema. La flangia è circa il doppio del diametro esterno del tubo a cui è collegata. In media, i giunti scanalati sono solo la metà di questa dimensione. Il vantaggio in termini di dimensioni del design più piccolo lo rende una scelta ideale per i sistemi a canale, adatti per lavori con spazio limitato, come la penetrazione di ponti e pareti. Questo fatto può essere fatto risalire agli 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 il requisito di coppia non supera i 12 pollici (300 mm), l'installazione di tubi scanalati è molto più rapida dell'installazione della flangia. A differenza delle flange che devono essere saldate alle estremità del tubo, i componenti delle valvole scanalate non richiedono saldatura, il che riduce ulteriormente i tempi di installazione, elimina potenziali danni termici alla valvola e riduce i rischi per la sicurezza eliminando le operazioni ad alta temperatura. Un confronto tra le linee di zavorra DIN 150 installate utilizzando prodotti scanalati Victaulic con 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 all'installazione di 60 giunti rigidi, il tempo richiesto per installare 52 flange scorrevoli, gomiti di saldatura e tee presenta la differenza maggiore. Il giunto richiede solo due bulloni per raggiungere una dimensione del tubo di 24 pollici (600 mm). A titolo di confronto, nella gamma di dimensioni maggiori, la flangia richiede almeno 20 set di dadi e bulloni. Inoltre, la flangia richiede l'uso di una chiave a stella che richiede molto tempo per essere serrata con una chiave speciale per misurare e garantire che venga raggiunta la corretta specifica di coppia. La tecnologia del tubo scanalato consente l'uso di utensili manuali standard per assemblare il giunto e, una volta che il tampone del bullone di accoppiamento dell'alloggiamento del giunto tocca il metallo con il metallo, il giunto può essere installato correttamente. 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 riserrare i giunti secondo necessità. Manutenibilità Il sistema di tubazioni scanalate ha le stesse caratteristiche dell'installazione accelerata (meno bulloni e nessun requisito di coppia) e rende anche la manutenzione o le modifiche del sistema un'attività rapida e semplice. Per accedere alla pompa o alla valvola, ad esempio, 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 reinstalla la flangia, è necessario eseguire la stessa procedura di serraggio dei bulloni che richiede molto tempo durante l'installazione iniziale. Poiché non è necessario riserrare, il giunto consente di risparmiare molto lavoro di manutenzione di routine relativo alle flange. A differenza delle flange in cui vengono applicate sollecitazioni variabili a rondelle, dadi e bulloni, i giunti trattengono le rondelle dall'esterno del giunto del tubo con forze di compressione precise. Inoltre, poiché la guarnizione di accoppiamento non sopporta pressioni elevate, non è necessario sostituirla secondo il programma di manutenzione regolare e la guarnizione della flangia deve essere sostituita quando il sistema viene smontato per manutenzione. Per ridurre il rumore e le vibrazioni del sistema, il sistema della flangia deve utilizzare soffietti in gomma o tubi flessibili intrecciati. Questi elementi possono rompersi a causa di un eccessivo allungamento e, in caso di normale usura, devono essere sostituiti in media ogni 10 anni, il che può comportare costi e tempi di fermo del sistema. Tuttavia, i giunti dei tubi con scanalature meccaniche possono prolungare la durata del sistema. Hanno la capacità di adattarsi alle vibrazioni del sistema e ridurre il rischio di guasto del giunto senza la necessità di prodotti speciali che richiedono una manutenzione o una sostituzione regolari. Le rondelle elastiche contenute nei giunti flessibili e rigidi sono molto resistenti e possono sopportare grandi pressioni di lavoro e carichi periodici. Il sistema può essere pressurizzato e decompresso ripetutamente senza affaticamento della guarnizione in elastomero. I componenti leggeri della valvola sono solitamente composti da componenti della flangia. Tuttavia, questo metodo di collegamento aggiunge 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. La valvola a farfalla è collegata a una flangia a collo saldato e otto bulloni e dadi sono collegati a ciascun lato della valvola, per un peso di circa 85 libbre. Un gruppo valvola da 6 pollici (150 mm) utilizza una valvola a farfalla con un'estremità scanalata, un tubo con un'estremità scanalata e due giunti rigidi per collegare questi componenti. Il peso è di circa 35 libbre, ovvero il 58% più leggero del gruppo flangiato. Pertanto, il gruppo valvola scanalato è una scelta ideale per l'industria cantieristica. Quando si utilizzano prodotti scanalati Victaulic anziché il metodo di collegamento tradizionale, il confronto di cui sopra della linea di zavorra DIN 150 installata mostra una riduzione del peso del 30% (2.164 libbre contro 3.115 libbre). 52 flange scorrevoli, set di bulloni e rondelle, mentre 60 giunti rigidi rappresentano molto peso nel sistema di saldatura/flangia. Nelle condotte di varie dimensioni, il peso può essere ridotto utilizzando giunti scanalati anziché flange. L'entità della riduzione dipende dal diametro della condotta e dal tipo di giunti utilizzati. In un test che utilizza un giunto Victaulic Style 77 (il giunto più pesante della gamma) per collegare la condotta, l'installazione totale dell'assemblaggio scanalato rispetto a due flange scorrevoli PN10 più leggere Il peso è significativamente inferiore. La perdita di peso è registrata come segue: 4 pollici (100 mm) - 67%; 12 pollici (300 mm) - 54%; 20 pollici (500 mm) - 60,5%. L'uso di giunti flessibili più leggeri di tipo 75 o rigidi di tipo 07 e/o flange più pesanti può facilmente ottenere una riduzione del peso del 70%. Ad esempio, il kit flangia da 24 pollici (600 mm) utilizzato nel sistema TG2 pesa 507 libbre, mentre componenti simili che utilizzano connettori Victaulic pesano solo 88 libbre. Con il sistema selezionato, il cantiere navale, che utilizza connessioni scanalate anziché flange, ha ridotto il peso sulle navi di supporto offshore di 12 tonnellate e sulle navi da crociera di 44 tonnellate. I vantaggi economici della tecnologia di scanalatura per gli armatori sono evidenti: ridurre il peso significa aumentare il numero di merci o passeggeri e ridurre il consumo di carburante. Ciò semplifica anche la gestione del sistema di tubazioni della nave. La tendenza in evoluzione I sistemi di tubazioni scanalate presentano maggiori vantaggi rispetto ai sistemi di tubazioni flangiate grazie alla velocità di installazione, alla manutenibilità e al peso ridotto. Queste caratteristiche, unite ad altri vantaggi quali affidabilità, facile allineamento e minori rischi per la sicurezza, hanno spinto armatori, ingegneri e cantieri navali a scegliere sistemi meccanici scanalati anziché flange. La crescente tendenza all'uso della tecnologia scanalata è supportata dai fornitori di apparecchiature (come scambiatori di calore, refrigeratori a scatola e refrigeratori) nonché dai produttori di valvole e compressori, molti dei quali ora offrono i loro prodotti Forniscono connessioni terminali scanalate. La gamma di servizi che possono utilizzare giunti per tubi scanalati è in costante aumento. Grazie al successo della sua applicazione nei sistemi idrici, Victaulic continuerà la sua lunga storia di innovazione per sviluppare guarnizioni resistenti al fuoco e ottenere la certificazione di tipo per il loro utilizzo nei servizi di carburante offshore.
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Ora di pubblicazione: 13-05-2021
