Comprensione dei raccordi del gomito per tubi industriali: tipi, applicazioni e valutazioni delle prestazioni

I raccordi del gomito per tubi svolgono un ruolo fondamentale nei sistemi di tubazioni industriali, consentendo cambiamenti direzionali nel flusso di fluidi mantenendo l'integrità del sistema. Questo articolo esamina i vari tipi di raccordi per i gomiti utilizzati nei sistemi di tubi in acciaio, le loro caratteristiche delle prestazioni e le considerazioni specifiche per l'applicazione per ingegneri e appaltatori di condutture.

Fondamenti di raccordi per il gomito a tubo

I raccordi per gomito sono componenti specializzati progettati per creare cambiamenti direzionali nei sistemi di gasdotti che trasportano liquidi, gas e fanghi. Questi componenti critici mantengono l'efficienza del flusso mentre si adattano ai vincoli spaziali nelle installazioni industriali dalla lavorazione del petrolio e del gas agli impianti di trattamento delle acque.

Nei sistemi di tubi in acciaio, i raccordi del gomito adeguatamente specificati garantiscono l'affidabilità del sistema mentre si soddisfano i requisiti di pressione delineati in standard come ASME B16.9 per raccordi fatti in fabbrica e API 5L per applicazioni a tubo di linea.

Classificazione per angolo di piega

I raccordi del gomito sono classificati principalmente in base al loro angolo di curvatura, con ogni tipo che serve requisiti di routing specifici:

Gomiti a 45 gradi

Questi raccordi creano un cambiamento direzionale moderato, comunemente usato nelle applicazioni in cui sono necessarie transizioni graduali per ridurre la caduta di pressione e la turbolenza del fluido. I gomiti a 45 gradi sono spesso utilizzati nelle applicazioni OCTG (Oil Country Tubular) in cui l'efficienza del flusso è fondamentale.

Gomiti a 90 gradi

Il tipo di gomito più comunemente specificato, i raccordi a 90 gradi creano giri ad angolo retto nei sistemi di tubazioni. Questi sono fabbricati secondo gli standard ASTM A234 per applicazioni in acciaio al carbonio e sono disponibili sia in configurazioni a raggio lungo che a raggio corto, con versioni a raggio lungo preferite per applicazioni a flusso ad alta pressione o ad alta velocità.

Gomenti di 180 gradi (curve di ritorno)

Questi raccordi specializzati creano un'inversione direzionale completa, comunemente utilizzata negli scambiatori di calore, nei sistemi di caldaie e nelle applicazioni di raffreddamento. Le curve di restituzione sono generalmente fabbricate per soddisfare i requisiti del materiale ASTM A106 se utilizzati nel servizio ad alta temperatura.

Classificazione per metodo di connessione

I raccordi del gomito impiegano varie tecnologie di connessione, ognuna offrendo vantaggi specifici per diversi ambienti operativi:

Raccordi di gomito saldati

• Classificazione della pressione:  fino a 32,0 MPa (320 bar)

• Migliore applicazione:  sistemi di tubazioni permanenti ad alta pressione

• Conformità degli standard:  MSS SP-75 per applicazioni ad alta pressione

• Materiali:  acciaio al carbonio (ASTM A234), acciaio inossidabile (ASTM A403), acciaio in lega

Le connessioni saldate forniscono la massima integrità articolare e sono essenziali per applicazioni di servizio critico come gli ambienti di servizio acido (conformi alle installazioni NACE MR0175) e offshore (soddisfando i requisiti DNV-OS-F101).

Raccordi del gomito filettato

• Classificazione della pressione:  sotto 16 bar (1,6 MPa)

• Migliore applicazione:  gasdotti a gas che richiedono manutenzione periodica

• Discussione Standard:  NPT (thread nazionale per tubi) per applicazioni di gas

• Materiali:  acciaio al carbonio, ferro malleabile, acciaio inossidabile

Le connessioni filettate facilitano lo smontaggio per la manutenzione, ma offrono valutazioni di pressione più basse rispetto ai sistemi saldati. Questi raccordi devono essere conformi ad ASME B1.20.1 per il corretto coinvolgimento del thread e le prestazioni di tenuta.

Raccordi del gomito flangiato

• Classificazione della pressione:  classe ANSI 150-900 (da 20 bar a 153 bar)

• Migliore applicazione:  sistemi che richiedono scoraggiamenti frequenti

• Standard di flangia:  ASME B16.5, ASME B16.47

• Componenti richiesti:  guarnizioni appropriate per le condizioni di servizio

Le connessioni flangiate forniscono la comodità di assemblaggio/smontaggio senza taglio o saldatura, rendendoli ideali per le connessioni dell'attrezzatura e applicazioni ad alta intensità di manutenzione. La corretta selezione della guarnizione è fondamentale per l'integrità del sistema.

Considerazioni sul materiale per i raccordi del gomito

I raccordi del gomito sono fabbricati da vari materiali per soddisfare requisiti operativi specifici:

• Acciaio al carbonio:  conveniente per condizioni di servizio generale (conforme a ASTM A234 WPB)

• Acciaio inossidabile:  resistenza alla corrosione per la lavorazione chimica (conforme a ASTM A403)

• Acciaio al carbonio a bassa temperatura:  applicazioni criogeniche (conformi a ASTM A420 WPL6)

• Leghe Chrome-Moly:  servizio ad alta temperatura (conforme a ASTM A234 WP11, WP22)

Metodi di produzione e considerazioni di qualità

I raccordi del gomito vengono prodotti attraverso diversi processi di produzione, ciascuno che influenza le caratteristiche delle prestazioni finali:

• Raccordi senza soluzione di continuità:  formati da tubi senza soluzione di continuità o forgiati e lavorati per la massima resistenza

• Raccordi saldati:  fabbricato da piastra o tubo con un'adeguata verifica della qualità della saldatura

• Raccordi a forma di caldo:  struttura del grano superiore e distribuzione dello stress

• Raccordi a freddo:  controllo dimensionale preciso ma può richiedere un sollievo da stress

La garanzia della qualità per i raccordi del gomito in genere include test idrostatici, esame radiografico delle saldature e certificazione del materiale in conformità con gli standard EN 10204 o ASTM.

Considerazioni di installazione e manutenzione

Le pratiche di installazione adeguate sono essenziali per le prestazioni di adattamento al gomito:

• Mantenere il corretto allineamento per prevenire un'eccessiva concentrazione di stress

• Considera gli effetti di espansione termica, in particolare nelle applicazioni ad alta temperatura

• Fornire un supporto adeguato per prevenire lo stress da calcio e risultante

• Seguire le specifiche di coppia del produttore per le connessioni filettate e flangiate

• Impiegare saldatori qualificati e procedure appropriate per le connessioni saldate

Conclusione

I raccordi del gomito rappresentano componenti critici nei sistemi di tubazioni industriali. La selezione di tipi di montaggio, materiale e metodo di collegamento adeguati deve considerare la pressione operativa, la temperatura, le caratteristiche dei fluidi e i requisiti di manutenzione. Comprendendo le caratteristiche delle prestazioni delle diverse configurazioni del gomito, gli ingegneri possono garantire l'affidabilità del sistema mentre soddisfano gli standard e le specifiche del settore applicabili.

Per applicazioni ad alta pressione come quelle che si trovano nell'industria petrolifera e del gas, i raccordi saldati conformi alle specifiche API in genere forniscono le prestazioni più elevate. Per i sistemi che richiedono un frequente accesso alla manutenzione, le connessioni flangiate o filettate adeguatamente valutate offrono vantaggi pratici pur soddisfacendo i requisiti operativi.