Guida alle dimensioni dei raccordi per tubi metallici: come leggere i valori NPS, DN e di pianificazione

Un ingegnere che stava sostituendo i raccordi su una linea in acciaio al carbonio da 6 pollici ha ordinato gomiti saldati con presa da 6 pollici, ma le prese non scivolavano sul tubo. Il problema non era un difetto di fabbricazione. Aveva misurato il diametro interno del tubo e trattato quel numero come la dimensione del raccordo, quando la designazione da 6 pollici si riferisce alla dimensione nominale del tubo (NPS). Il tubo NPS 6 ha un diametro esterno effettivo di 6,625 pollici, quindi ogni raccordo nell'ordine era sottodimensionato.

Le dimensioni dei raccordi per tubi metallici sono un sistema di designazioni standard, non misurazioni fisiche grezze. I raccordi sono specificati da NPS o DN, mentre il diametro esterno effettivo del tubo, lo spessore della parete e le dimensioni da centro a estremità del raccordo sono definiti dagli standard ASME pubblicati. Una volta chiare queste relazioni, è possibile ordinare in tutta sicurezza gomiti, raccordi a T, riduttori, giunti a saldare e flange con saldatura di testa e verificare cosa arriva in magazzino.

Comprensione della dimensione nominale del tubo (NPS) e del DN

NPS è la designazione standard nordamericana per il diametro di un tubo. DN (diametro nominale) è l'equivalente metrico utilizzato nei sistemi ISO, DIN e JIS. Un tubo chiamato NPS 4 è uguale a DN 100. La dimensione nominale è un'etichetta, non il diametro esterno misurato.

Una regola elimina la maggior parte della confusione relativa al dimensionamento: per NPS 1/2 fino a NPS 12, il diametro esterno effettivo è maggiore della dimensione nominale. Da NPS 14 in su, il diametro esterno in pollici equivale al numero NPS. Questa regola guida ogni adattamento con saldatura di testa, poiché il foro del raccordo deve accettare il diametro esterno del tubo entro una tolleranza ristretta.

Come le dimensioni dei raccordi vengono determinate dal tipo di connessione

La logica di dimensionamento cambia con il metodo di connessione. Tre famiglie sono le più comuni.

Raccordi a saldare di testa

La dimensione del raccordo con saldatura di testa segue il diametro esterno del tubo. Un gomito con saldatura di testa da 4 pollici deve accettare il diametro esterno di 4.500 pollici di un tubo da 4 pollici e lo spessore della parete dell'estremità saldata deve corrispondere alla pianificazione del tubo. ASME B16.9 copre i raccordi saldati di testa realizzati in fabbrica, comprese dimensioni, tolleranze e marcatura. Questi sono i raccordi utilizzati in linee più grandi, tubazioni di processo ad alta pressione e ovunque sia richiesta una saldatura a piena penetrazione. Una gamma completa di raccordi per tubi con saldatura di testa può essere prodotto secondo questi requisiti dimensionali.

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Raccordi a saldare e filettati

Raccordi a saldare e filettati also use NPS as the base, but their dimensions come from ASME B16.11. A socket weld coupling for NPS 1 has a socket bore machined to accept the 1.315-inch OD of NPS 1 pipe with a controlled clearance. Threaded fittings rely on NPT threads with standardized pitch and taper. These forged fittings are common in small-bore lines, instrument connections, and high-pressure hydraulic systems. A complete range of raccordi forgiati è disponibile con estremità a saldare o filettate.

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Raccordi flangiati

Le dimensioni della flangia seguono il NPS del tubo, ma le flange aggiungono una designazione della classe di pressione: 150 lb, 300 lb, 600 lb, 900 lb, 1500 lb o 2500 lb. Una flangia di Classe 150 e una flangia di Classe 600 per lo stesso NPS hanno diametri esterni, dimensioni del cerchio dei bulloni e spessore del rivestimento diversi. ASME B16.5 copre le flange da NPS 1/2 a NPS 24; le dimensioni più grandi rientrano nella norma ASME B16.47. Anche il foro della flangia deve corrispondere alla schedula del tubo. Per una linea ad alta pressione, flange del collo di saldatura sono la scelta preferita poiché il mozzo conico trasferisce gradualmente la sollecitazione alla parete del tubo.

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Spessore della parete, numeri di programma e loro effetto sui raccordi

Il numero della scheda definisce lo spessore della parete del tubo. Gli schemi 40, 80, 160 e XXS sono designazioni comuni. A parità di NPS, una schedula più alta significa una parete più spessa e un diametro interno più piccolo.

La pianificazione è importante per i raccordi poiché lo spessore dell'estremità saldata di un raccordo con saldatura di testa deve essere allineato con la parete del tubo. La saldatura di un raccordo Sch 80 su un tubo Sch 40 crea una discrepanza di spessore che concentra lo stress sul giunto. Lo stesso principio si applica ai fori delle flange e ai fori delle saldature di tasca.

Norma dimensionali che incontrerai

Ogni ordine di adattamento dovrebbe fare riferimento allo standard che ne regola le dimensioni. I più comuni sono elencati di seguito.

ASME B16.9 è il riferimento per la maggior parte dei raccordi a saldare di testa in acciaio al carbonio e inossidabile e la gamma di prodotti di Jiangyin Gaoxin copre questo standard in dettaglio. I sistemi DIN e JIS sono strutture dimensionali separate; una flangia DIN non è intercambiabile con una flangia ASME e un raccordo JIS B2311 non è equivalente a un raccordo ASME B16.9. Lo standard, e non solo la dimensione nominale, deve apparire su ogni ordine di acquisto.

Dimensioni critiche per tipi di raccordi comuni

Oltre allo spessore del foro e della parete, le dimensioni controllate più frequentemente sono le lunghezze da centro a estremità dei gomiti e le lunghezze da estremità a estremità dei riduttori. Per un gomito con saldatura di testa a 90 gradi a lungo raggio, la dimensione da centro a estremità A è pari a 1,5 volte il diametro nominale; un gomito a raggio corto utilizza 1,0 volte. Il gomito a raggio lungo di 45 gradi ha il proprio set di valori da centro a estremità.

Per i riduttori, ASME B16.9 definisce la lunghezza da un'estremità all'altra per ciascuna combinazione di dimensioni nominali, ad esempio 5,5 pollici per un riduttore concentrico NPS 4 x 3. Per le flange, i valori critici sono il diametro esterno, il diametro del cerchio dei bulloni, il numero e la dimensione dei fori dei bulloni e le dimensioni del mozzo. Poiché questi valori cambiano tra le classi di pressione, per ordinare una flangia sono necessari sia NPS che classe.

Verifiche pratiche per la definizione e la verifica delle taglie

Cinque controlli prevengono la maggior parte degli errori di dimensionamento da parte dell'acquirente.

1. Misurare il diametro esterno del tubo con un calibro, non il diametro interno. Una lettura del diametro esterno di 6,625 pollici identifica un tubo NPS 6.
2. Indica il programma in ogni ordine. Scrivere NPS 6 Sch 40 anziché 6 pollici, poiché la pianificazione determina lo spessore dell'estremità della saldatura e il foro interno.
3. Confermare lo standard dimensionale. La combinazione di componenti ASME e DIN in un giunto flangiato è una causa frequente di rilavorazione sul campo.
4. Controllare la qualità del materiale rispetto alla classe della tubazione. Un cappuccio per basse temperature WPL6 è dimensionalmente simile a un cappuccio WPB A234, ma i due non sono intercambiabili nel servizio criogenico.
5. Ispezionare la marcatura permanente su ciascun raccordo. Dimensioni, standard, programma e qualità del materiale devono essere leggibili prima dell'installazione.

La geometria della flangia merita particolare attenzione poiché ogni classe di pressione modifica la disposizione dei bulloni. Il pratica guida al dimensionamento della flangia percorre il circolo dei bulloni e controlla passo dopo passo. Per i raccordi a saldare, il gioco del foro della presa è solo di pochi millesimi di pollice, quindi un tubo con un diametro esterno fuori tolleranza non si adatterà alla presa.

Il dimensionamento dei raccordi per tubi metallici si riduce infine a tre identificatori: NPS o DN fornisce il nome nominale, la scheda indica lo spessore della parete e lo standard ASME fornisce le dimensioni e le tolleranze esatte. Con questi tre identificatori sull'ordine di acquisto, un produttore può produrre la parte corretta, un ispettore può verificarla al ricevimento e un acquirente può confrontare le quotazioni di tutti i fornitori su base paritaria. Quando provi Raccordi per tubi con saldatura di testa in acciaio al carbonio e acciaio inossidabile ASME B16.9 da un produttore che controlla internamente materiali, dimensioni e test, il rischio di problemi di adattamento sul campo diminuisce drasticamente.