Quali sono i diversi tipi di flange in acciaio inossidabile e come scegliere quella giusta?

Perché è importante comprendere i tipi di flangia

Flange in acciaio inox vengono utilizzati per collegare tubi, valvole, pompe e altre apparecchiature nei sistemi di tubazioni in settori quali petrolio e gas, lavorazione chimica, trattamento delle acque e produzione alimentare. La scelta del tipo, della qualità o dello standard di flangia errati può causare perdite, corrosione prematura o costosi problemi di compatibilità durante l'installazione. Poiché le flange sono classificate in base a forma, metodo di connessione, qualità del materiale e standard dimensionale, comprendere come queste categorie interagiscono è essenziale per specificare il componente giusto per qualsiasi progetto di tubazione.

Questa guida suddivide i principali tipi di flangia per forma e funzione, i gradi di acciaio inossidabile più comuni utilizzati nella loro produzione e gli standard dimensionali che ne regolano il dimensionamento, in modo che acquirenti e ingegneri possano effettuare selezioni sicure e accurate.

Tipi di flangia per forma e metodo di connessione

Le flange vengono classificate principalmente in base al modo in cui si fissano al tubo e alla forma della superficie di tenuta. Ciascun tipo è adatto a diversi valori di pressione, esigenze di manutenzione e condizioni di installazione.

Flange del collo saldate

Le flange Weld Neck presentano un mozzo conico saldato di testa direttamente al tubo, creando una transizione graduale che riduce la concentrazione delle sollecitazioni. Sono ampiamente utilizzati in applicazioni ad alta pressione e alta temperatura perché il design distribuisce le sollecitazioni in modo più uniforme rispetto ad altri tipi di flangia, riducendo al minimo il rischio di guasto del giunto.

Flange slip-on

Le flange slip-on scorrono sull'estremità del tubo e sono saldate sia all'interno che all'esterno per una maggiore resistenza. Sono più facili e veloci da installare rispetto alle flange weld neck e il loro costo inferiore le rende popolari per applicazioni a bassa pressione, sebbene non siano consigliate per ambienti ad alta pressione o con carico ciclico a causa della minore resistenza alla fatica.

Flange cieche

Le flange cieche non hanno foro centrale e vengono utilizzate per sigillare l'estremità di un sistema di tubazioni, apertura di valvola o recipiente a pressione. Consentono future espansioni del sistema o forniscono punti di accesso per l'ispezione e la manutenzione senza richiedere la sostituzione dell'intera sezione del tubo.

Flange saldate a presa

Le flange a saldare hanno un'area incassata in cui viene inserito il tubo prima della saldatura attorno al bordo esterno. Questo design fornisce un foro interno liscio che migliora il flusso del fluido, rendendoli adatti per sistemi di tubazioni ad alta pressione di diametro inferiore, sebbene siano generalmente limitati a dimensioni di tubi inferiori a 4 pollici.

Flange filettate

Le flange filettate si collegano al tubo tramite filettature corrispondenti anziché mediante saldatura, il che le rende utili in situazioni in cui la saldatura rappresenta un rischio per la sicurezza, come ambienti esplosivi o infiammabili. Sono generalmente limitati ad applicazioni a pressione più bassa e a tubi di dimensioni più piccole.

Flange a giunto sovrapposto

Le flange a giunto sovrapposto vengono utilizzate con un'estremità a tronchetto e consentono alla flangia di ruotare liberamente attorno al tubo, semplificando l'allineamento dei fori dei bulloni durante l'installazione. Sono comunemente utilizzati in sistemi che richiedono frequenti smontaggi per la pulizia o l'ispezione, come quelli presenti nella lavorazione di alimenti e bevande.

Gradi comuni di acciaio inossidabile utilizzati nelle flange

Il tipo di acciaio inossidabile utilizzato per produrre una flangia ne determina la resistenza alla corrosione, la resistenza e l'idoneità a mezzi e ambienti specifici. La tabella seguente riassume i gradi specificati più frequentemente.

Standard dimensionali che regolano il dimensionamento della flangia

Le dimensioni della flangia, la disposizione dei bulloni e i valori nominali di pressione sono regolati da standard regionali e internazionali e la corrispondenza con lo standard corretto è fondamentale per garantire connessioni compatibili tra i componenti di accoppiamento.

• ASME/ANSI B16.5: lo standard più utilizzato nel Nord America, che copre flange da 1/2 pollice a 24 pollici in varie classi di pressione
• EN 1092-1: lo standard europeo primario, che definisce le dimensioni della flangia e i valori nominali di pressione (classificazioni PN) per l'uso in tutta l'UE
• DIN 2576/2633: gli standard tedeschi fanno ancora riferimento in molti mercati europei e di esportazione, in particolare per le apparecchiature più vecchie
• JIS B2220: lo standard giapponese, comune nelle apparecchiature prodotte o importate dal Giappone
• GB/T 9119: lo standard nazionale cinese, ampiamente utilizzato nella produzione nazionale cinese e nei sistemi di tubazioni per l'esportazione

La combinazione di flange di standard diversi, anche se sembrano simili, può comportare modelli di fori dei bulloni non corrispondenti o superfici di tenuta incompatibili, pertanto la conferma dello standard applicabile prima dell'ordine è un passaggio fondamentale nel processo di specifica.

Comprensione delle classi e dei valori di pressione

La classe di pressione, spesso etichettata come Classe 150, 300, 600 e così via secondo gli standard ASME, o come classificazioni PN come PN10, PN16 o PN40 secondo gli standard europei, indica la pressione massima che una flangia può gestire in sicurezza a una determinata temperatura. All'aumentare della temperatura, la pressione nominale consentita generalmente diminuisce, quindi gli ingegneri devono fare riferimento ai grafici di pressione-temperatura specifici per il tipo di materiale della flangia anziché fare affidamento solo sul numero di classe.

La scelta di una flangia con una classe di pressione che corrisponde o supera le condizioni operative del sistema, compresi i picchi di pressione previsti o i cicli termici, aiuta a prevenire guasti al giunto e garantisce che la flangia funzioni in modo affidabile per tutta la durata di servizio prevista.

Consigli pratici per la scelta della flangia giusta

Quando si specificano le flange in acciaio inossidabile per un progetto, iniziare confermando la pressione operativa del sistema di tubazioni, la temperatura e le proprietà chimiche del mezzo trasportato, poiché questi fattori determinano sia il grado appropriato che la classe di pressione. Successivamente, identificare lo standard dimensionale corretto in base alla regione di installazione e agli standard utilizzati dalle apparecchiature di accoppiamento, per evitare costosi problemi di compatibilità durante l'assemblaggio.

Infine, quando si sceglie il tipo di connessione, considerare i requisiti di manutenzione. I sistemi che richiedono frequenti smontaggi per la pulizia o l'ispezione spesso traggono vantaggio da design con giunti sovrapposti o slip-on, mentre le installazioni permanenti ad alta pressione sono meglio servite da flange a collo di saldatura. Richiedere certificati di test di fabbrica e verificare i contrassegni di qualità alla consegna aiuta anche a confermare che le flange ricevute corrispondono al materiale e allo standard specificati prima dell'inizio dell'installazione.