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MANUTENZIONE VALVOLA E RIPARAZIONE (Le guarnizioni non sono uguali)

GREG JOHNSON http://www.valvemagazine.com/ 2018-06-20 15:50:37
Le guarnizioni si trovano vicino al fondo della catena alimentare dei componenti della valvola; l'assetto, i materiali del corpo e l'imballaggio sembrano avere molta più stampa. Ma le guarnizioni hanno uno scopo importante: sono la tenuta statica tra i componenti delle valvole non mobili, solitamente il corpo e il cofano. Senza guarnizioni, quelle due (e talvolta tre) parti del corpo o del corpo / cofano avrebbero grandi difficoltà di tenuta dopo il montaggio. È importante che il personale addetto alla manutenzione e alla riparazione capisca quali sono le guarnizioni e come funzionano, poiché molte di queste guarnizioni dovranno essere sostituite o riparate.

Le guarnizioni sono in circolazione finchè le valvole sono state prodotte. Sebbene esistano alcuni modelli senza guarnizioni, come i tipi di cappucci filettati e saldati, la maggior parte delle valvole lineari e di controllo attuali hanno tutte guarnizioni.

Le prime guarnizioni erano realizzate con materiali organici come la juta o il lino. La gomma naturale era una scelta popolare prima che i materiali a base di amianto di crisotilo diventassero di moda all'inizio del XX secolo. L'amianto, la gomma e il ferro dolce (in realtà acciaio dolce) sono stati i materiali di guarnizione industriale preferiti fino agli anni '50.

Mentre le guarnizioni si trovano in quasi tutte le valvole bicomponenti, la maggior parte dell'attenzione sui materiali delle guarnizioni e sul design delle guarnizioni si concentra sul tipo di valvole lineari o multigiro. In molti casi, le guarnizioni delle valvole a quarto di giro sono più di una guarnizione o componente componente, piuttosto che una guarnizione standard. Anche le guarnizioni o le guarnizioni a un quarto di giro sono di solito molto più piccole nella sezione trasversale rispetto ai loro cugini multigiro.



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TRE STILI

Gli stili di guarnizione di oggi possono essere differenziati dal tipo di forza generata per farli sigillare. Le guarnizioni più semplici sono chiamate guarnizioni "crush". Queste guarnizioni piatte si basano sulla forza bruta per comprimere strettamente la guarnizione tra due superfici piane, riempiendo eventuali imperfezioni delle superfici di tenuta della flangia. I materiali più comuni sono il politetrafluoroetilene (PTFE), la gomma e il metallo ondulato morbido. Questi materiali funzionano bene per contenere pressioni moderate di 300 psi o meno.

Le guarnizioni "a schiacciamento controllato" utilizzano la forza per sigillare, sebbene il tasso di schiacciamento sia solitamente limitato da linguette o disegni geometrici che impediscono la sovracoppia. La guarnizione di schiacciamento controllata più comune è il tipo a spirale. Per ottenere la massima efficacia, la compressione è limitata a circa il 20-30% dell'altezza della guarnizione rilassata. Inoltre, la guarnizione a spirale deve essere contenuta sul suo diametro interno (ID) e diametro esterno (OD) per evitare la delaminazione degli anelli alternati di metallo e materiale di riempimento.


Questa immagine mostra i laminati di alternanza 
acciaio inossidabile e PTFE su questa guarnizione a spirale da 3 pollici di diametro. 
Le guarnizioni a spirale possono essere realizzate praticamente in qualsiasi dimensione e diametror.

Un nuovo tipo di guarnizione controllata-schiacciamento è il tipo Kammprofile. Questa guarnizione si basa su una moltitudine di piccole dentellature progettate per deviare o mordere un materiale superficiale come la grafite. I tipi di Kammprofile sono stati adattati con successo a molte applicazioni che un tempo erano l'unico dominio della guarnizione a spirale.

Una terza guarnizione controllata-schiacciamento è il giunto ad anello (RTJ). La guarnizione RTJ si basa su un anello ovale o ottagonale che poggia tra due scanalature lavorate in modo liscio. L'anello dell'RTJ deve essere più morbido delle scanalature di accoppiamento per consentire una leggera deformazione o "adattamento" nelle scanalature. Come molte altre innovazioni di valvole, il design RTJ è nato in Texas. Fu usato per la prima volta nei giacimenti petroliferi del West Texas negli anni '20 e, fino a quando la più grande generazione si ritirò, fu anche conosciuto come "Texas Joint".

L'ultimo tipo di guarnizione è il design "a pressione assistita". Queste guarnizioni sono anche conosciute come guarnizioni a pressione. Originarono in Germania negli anni '20, dove furono usati per lavori di ricerca ad alta pressione. Non è stato fino alla metà degli anni '40 che la tenuta a pressione ha trovato impiego nella progettazione della valvola come eccellente guarnizione per guarnizioni ad alta temperatura e alta pressione.Originariamente, gli anelli di tenuta a pressione erano realizzati in acciaio morbido e rivestiti di argento. Questo design ha funzionato bene, ma la placcatura argentata era facile da graffiare. Gli sviluppi nel tardo 20 ° secolo hanno portato alla realizzazione di guarnizioni a tenuta di pressione realizzate in un composito di acciaio inossidabile e grafite. Queste guarnizioni composite offrono una tenuta superiore grazie alla loro capacità di annullare gli effetti negativi di minuscole graffi o deformazioni nel corpo della valvola nel punto in cui la tenuta a pressione entra in contatto.

Viene mostrata una guarnizione a spirale laminata


accanto al guarnizione di ricambio intatta. 
La delaminazione può causare perdite catastrofiche e 
danni ai componenti delle tubazioni a valle. 
GUARNIZIONI PER APPLICAZIONI SPECIFICHE

I tipi di valvole, le classi di pressione e le dimensioni utilizzano tipi di guarnizione specifici per diversi motivi. Le valvole in applicazioni ambientali a bassa pressione come l'acqua e le acque reflue funzionano molto bene con materiali in fogli come la gomma o nei casi in cui il materiale è duro, PTFE. Anche le guarnizioni in gomma O-ring sono spesso utilizzate come guarnizioni in questi tipi di valvole.

Molte valvole nell'industria chimica sono piccole e comunemente vedono solo pressioni più basse. Queste valvole, spesso in acciaio inossidabile, funzionano anche molto bene con i materiali in PTFE. Nei casi in cui è richiesto un po 'più di forza del PTFE, additivi di materiali come vetro e grafite possono essere miscelati con il materiale di base prima della formazione finale. Per le valvole della classe 300 a cilindri rotondi, è specificato il tipo con avvolgimento a spirale o Kammprofile.

La maggior parte delle valvole industriali in acciaio della classe 150 utilizzano una guarnizione ondulata in acciaio al carbonio morbido rivestita in grafite. Questa combinazione di grafite e acciaio morbido di facile deformabilità funziona bene per i cofani rettangolari delle valvole a saracinesca classe 150. Le capsule tonde delle valvole di controllo della classe 150 e delle valvole a globo sono abitualmente adatte alla guarnizione a spirale o alla guarnizione Kammprofile. Le specifiche della guarnizione per le valvole a saracinesca, a globo e di ritegno nella raffineria e nel servizio petrolchimico sono dettagliate nelle specifiche dell'American Petroleum Institute (API): 594, 600, 602, 603 e 623.

Con l'aumento delle pressioni, cambia anche il design delle guarnizioni di tenuta appropriate. Le valvole di raffinazione API della classe 300 e in alcuni casi le classi 600, 900 e 1500 utilizzano un tipo di guarnizione a spirale o Kammprofile completamente contenuto. Quando le pressioni sono superiori alla Classe 300, viene spesso utilizzato il design RTJ o con guarnizione di tenuta. Le guarnizioni RTJ sono disponibili in acciaio al carbonio morbido, acciai a basso tenore di lega e acciai inossidabili per soddisfare praticamente qualsiasi esigenza di materiale per corpo valvola.

La guarnizione di tenuta a pressione è di casa nelle applicazioni di pressione / temperatura più elevate. La sua capacità di sigillare più strettamente quando la pressione aumenta è una caratteristica vantaggiosa. Tuttavia, anche le guarnizioni a tenuta di pressione possono essere molto volubili se la loro dieta ad alta pressione viene notevolmente ridotta. Questa tenuta ad alta pressione, una volta serrata, può facilmente fuoriuscire se la pressione di esercizio viene drasticamente ridotta e i bulloni del coperchio non vengono riaccordati.

Questo è un esempio di guasto di una laminazione di grafite


guarnizione in acciaio dolce su una saracinesca di classe 150. 
Il fallimento ha creato una perdita catastrofica. 
COPPIA PROPER

Affinché tutte queste guarnizioni funzionino come sono progettate, è necessario applicare una coppia adeguata al bullonaggio e quindi alla guarnizione stessa. Il carico applicato alla guarnizione è il risultato della forza della molla applicata dal bullone della guarnizione. La "molla" deriva dal serraggio del bullonaggio a una percentuale della sua massima resistenza allo snervamento. Finché la coppia è inferiore alla forza di snervamento massima, il bullone funzionerà come una molla a carica forzata. Se il limite di snervamento viene superato, il bullone si deformerà e diventerà leggermente più lungo di quanto non fosse in origine, non tornerà alla sua lunghezza originale e diventerà "allentato".

Negli anni passati, lo strumento principale per serrare i bulloni era una chiave a mano o una chiave pneumatica pneumatica. Con l'enfasi odierna sulla produzione di qualità e sulla rigenerazione (riparazione), combinata con la preoccupazione per le emissioni fuggitive, i metodi di coppia bruta-forza del passato non sono più in voga. Negli odierni impianti di assemblaggio valvole e officine di riparazioni, il chiacchiericcio fastidiosamente rumoroso degli avvitatori ad impulsi è stato tranquillamente sostituito dal quasi-silenzio delle chiavi dinamometriche a comando idraulico. Questi dispositivi forniscono l'esatta quantità di coppia dove e quando necessario per serrare i bulloni delle guarnizioni.Le guarnizioni RTJ richiedono scanalature lisce accuratamente lavorate

per sigillare correttamente la guarnizione metallica.


Anche la guarnizione RTJ deve essere più morbida del materiale della scanalatura 
può deformarsi leggermente nella zona della scanalatura. 
COSA PUÒ ANDARE STORTO? 
Finché la coppia è corretta, le superfici delle flange sono esattamente parallele, il materiale della guarnizione è giusto, le dimensioni della guarnizione sono quelle giuste, la finitura superficiale delle facce della flangia è corretta e il giunto è stato assemblato correttamente - niente può andare storto. Tutte le guarnizioni del coperchio della valvola funzionano perfettamente e non perdono mai!

La realtà è che a volte i giunti delle valvole con guarnizioni non riescono se si tratta di guarnizioni piatte o guarnizioni RTJ. La causa più comune è il carico errato sulla guarnizione. Ciò può derivare dall'uso della guarnizione sbagliata o dal non serraggio del bullone necessario per effettuare una buona tenuta. Il problema di serraggio errato può derivare da un'eccessiva o insufficiente coppia di bullonatura.

Le guarnizioni a spirale possono guastarsi in modo catastrofico se una spalla o un anello sull'ID non sono lì per impedire la delaminazione degli anelli di metallo e materiale di riempimento. Anche l'uso di una guarnizione a schiacciamento in un'applicazione che richiede uno stile di schiacciamento controllato può causare una perdita importante. La finitura delle superfici delle guarnizioni deve soddisfare i requisiti del tipo di guarnizione. Eventuali graffi laterali sulla superficie di tenuta della guarnizione possono causare un percorso di perdita. Se un anello di tenuta RTJ è troppo duro e la coppia di serraggio è troppo alta, la guarnizione dell'anello può deformare le scanalature della flangia del corpo e del cappello, causando un giunto che perde.

I design delle guarnizioni e le tecniche di assemblaggio sono migliorate insieme ai progressi nella progettazione delle valvole in cui sono installate. Sebbene non esista una guarnizione perfetta, la moltitudine di design e materiali disponibili oggi rende la scelta della guarnizione giusta per ogni applicazione molto più semplice di quanto non fosse 75 anni fa. Tuttavia, sono necessarie tecniche di assemblaggio adeguate per garantire che queste guarnizioni funzionino come dovrebbero.

Le scanalature RTJ devono essere lisce sui lati dove

si verifichino segni di guarnizione o perdite. Questo danneggiato


La scanalatura RTJ richiederà la lavorazione e possibilmente la riparazione della saldatura.