Le guarnizioni sono normalmente fatte di un materiale piatto, un foglio come la carta, gomma, silicone, metallo, sughero, feltro, neoprene, gomma nitrilica, fibra di vetro, politetrafluoroetilene (altrimenti noto come PTFE o Teflon) o un polimero plastico (come il policlorotrifluoroetilene).
Una delle proprietà più desiderabili di una guarnizione efficace nelle applicazioni industriali per il materiale di guarnizione in fibra compressa è la capacità di sopportare elevati carichi di compressione. La maggior parte delle applicazioni di guarnizioni industriali coinvolgono bulloni che esercitano una compressione ben al di sopra dei 14 MPa (2000 psi). In generale, ci sono diverse verità che permettono di migliorare le prestazioni delle guarnizioni. Uno dei più collaudati è: “Più carico di compressione viene esercitato sulla guarnizione, più a lungo essa durerà”.
Ci sono diversi modi per misurare la capacità di un materiale per guarnizioni di resistere al carico di compressione. Il “test di compressione a caldo” è probabilmente il più accettato tra questi test. La maggior parte dei produttori di materiali per guarnizioni fornisce o pubblica i risultati di questi test.
Design delle guarnizioniModifica
Le guarnizioni sono disponibili in molti design diversi in base all’uso industriale, al budget, al contatto chimico e ai parametri fisici:
Guarnizioni in fogliModifica
Quando un foglio di materiale ha la forma della guarnizione “punzonata” fuori di esso, è una guarnizione a foglio. Questo può portare ad una guarnizione rozza, veloce ed economica. Nei tempi passati il materiale era amianto compresso, ma nei tempi moderni si usa un materiale fibroso o grafite opaca. Queste guarnizioni possono soddisfare diversi requisiti chimici in base all’inerzia del materiale usato. Il foglio di guarnizione non in amianto è durevole, di più materiali, e spesso in natura. Esempi di materiali sono la gomma sintetica minerale, al carbonio o nitrilica. Le applicazioni che utilizzano le guarnizioni in fogli coinvolgono acidi, prodotti chimici corrosivi, vapore o caustici leggeri. La flessibilità e il buon recupero impediscono la rottura durante l’installazione di una guarnizione in fogli.
Guarnizioni in materiale solidoModifica
L’idea alla base del materiale solido è quella di utilizzare metalli che non possono essere punzonati in fogli ma sono comunque economici da produrre. Queste guarnizioni hanno generalmente un livello di controllo di qualità molto più alto delle guarnizioni in lamiera e generalmente possono sopportare temperature e pressioni molto più elevate. Lo svantaggio principale è che un metallo solido deve essere molto compresso per diventare a filo con la testa della flangia e prevenire le perdite. La scelta del materiale è più difficile; poiché vengono usati principalmente metalli, la contaminazione del processo e l’ossidazione sono rischi. Un ulteriore svantaggio è che il metallo usato deve essere più morbido della flangia – per garantire che la flangia non si deformi e quindi impedisca la tenuta con le future guarnizioni. Anche così, queste guarnizioni hanno trovato una nicchia nell’industria.
Guarnizioni avvolte a spiraleModifica
Le guarnizioni avvolte a spirale comprendono un mix di materiale metallico e di riempimento. Generalmente, la guarnizione ha un metallo (normalmente ricco di carbonio o acciaio inossidabile) avvolto verso l’esterno in una spirale circolare (altre forme sono possibili) con il materiale di riempimento (generalmente una grafite flessibile) avvolto nello stesso modo ma partendo dal lato opposto. Questo si traduce in strati alternati di materiale di riempimento e metallo. Il materiale di riempimento in queste guarnizioni agisce come elemento di tenuta, mentre il metallo fornisce il supporto strutturale.
Queste guarnizioni hanno dimostrato di essere affidabili nella maggior parte delle applicazioni, e consentono forze di serraggio inferiori rispetto alle guarnizioni solide, anche se con un costo maggiore.
Guarnizioni a tenuta costante
La guarnizione a tenuta costante consiste di due componenti: un anello portante solido di un materiale adatto, come l’acciaio inossidabile, e due elementi di tenuta di un materiale comprimibile installati in due canali opposti, un canale su ciascun lato dell’anello portante. Gli elementi di tenuta sono tipicamente fatti di un materiale (grafite espansa, politetrafluoroetilene espanso (PTFE), vermiculite, ecc.
Le guarnizioni a sforzo di tenuta costante derivano il loro nome dal fatto che il profilo dell’anello portante prende in considerazione la rotazione della flangia (deflessione sotto il precarico del bullone). Con tutte le altre guarnizioni convenzionali, quando gli elementi di fissaggio della flangia vengono serrati, la flangia si deflette radialmente sotto carico, determinando la massima compressione della guarnizione e la massima sollecitazione della stessa sul bordo esterno della guarnizione.
Siccome l’anello portante usato nelle guarnizioni a sforzo costante tiene conto di questa deflessione quando si crea l’anello portante per una data dimensione della flangia, classe di pressione e materiale, il profilo dell’anello portante può essere regolato per permettere alla sollecitazione della guarnizione di essere radialmente uniforme su tutta la zona di tenuta. Inoltre, poiché gli elementi di tenuta sono completamente confinati dalle facce della flangia in canali opposti sull’anello portante, qualsiasi forza di compressione in servizio che agisce sulla guarnizione viene trasmessa attraverso l’anello portante ed evita qualsiasi ulteriore compressione degli elementi di tenuta, mantenendo così una tensione di tenuta “costante” durante il servizio. Pertanto, la guarnizione è immune alle comuni modalità di guasto delle guarnizioni che includono il rilassamento per scorrimento, elevate vibrazioni del sistema o cicli termici del sistema.
Il concetto fondamentale alla base della migliore tenuta delle guarnizioni a tenuta costante è che (i) se le superfici di tenuta delle flange sono in grado di raggiungere una tenuta, (ii) gli elementi di tenuta sono compatibili con il fluido di processo e l’applicazione, e (iii) la sufficiente tensione di tenuta della guarnizione viene raggiunta durante l’installazione, necessaria per ottenere una tenuta, allora la possibilità che la guarnizione perda in servizio è notevolmente ridotta o eliminata del tutto.
Guarnizioni a doppia camicia
Le guarnizioni a doppia camicia sono un’altra combinazione di materiale di riempimento e materiali metallici. In questa applicazione, un tubo con le estremità che assomigliano a una “C” è fatto di metallo con un pezzo aggiuntivo fatto per adattarsi all’interno della “C” rendendo il tubo più spesso nei punti di incontro. Il riempimento viene pompato tra il guscio e il pezzo. Quando è in uso, la guarnizione compressa ha una maggiore quantità di metallo alle due punte dove avviene il contatto (a causa dell’interazione guscio/pezzo) e questi due punti sopportano l’onere di sigillare il processo. Dal momento che tutto ciò che serve è un guscio e un pezzo, queste guarnizioni possono essere fatte da quasi tutti i materiali che possono essere fatti in un foglio e un riempitivo può essere poi inserito.
Guarnizioni KammprofileModifica
Le guarnizioni Kammprofile (a volte scritto Camprofile) sono utilizzate in molte guarnizioni più vecchie in quanto hanno sia una natura flessibile che prestazioni affidabili. I Kammprofile funzionano avendo un nucleo solido ondulato con uno strato di copertura flessibile. Questa disposizione permette una compressione molto alta e una tenuta estremamente stretta lungo le creste della guarnizione. Poiché generalmente la grafite si guasta al posto del nucleo metallico, Kammprofile può essere riparato durante la successiva inattività. Kammprofile ha un alto costo di capitale per la maggior parte delle applicazioni, ma questo è controbilanciato dalla lunga durata e dalla maggiore affidabilità.
Guarnizioni FishboneModifica
Le guarnizioni Fishbone sono sostituti diretti delle guarnizioni Kammprofile e Spiralwound. Sono completamente prodotte a macchina CNC da materiali simili, ma il design delle guarnizioni ha eliminato i difetti intrinseci. Le guarnizioni a lisca di pesce non si srotolano in magazzino o nell’impianto. I bordi arrotondati non causano danni alle flange. L’aggiunta dello “Stop Step” impedisce alle guarnizioni Fishbone di essere eccessivamente compresse/schiacciate, spesso causate da tecniche di coppia a caldo all’avvio dell’impianto. Le ossa della guarnizione rimangono duttili e si adattano ai cicli termici e ai picchi di pressione del sistema, risultando in una guarnizione per flange durevole e affidabile che supera in modo significativo tutte le altre guarnizioni di questa natura.
Guarnizione flangiaModifica
Una guarnizione flangiata è un tipo di guarnizione fatta per essere inserita tra due sezioni di tubo che sono svasate per fornire una maggiore superficie.
Le guarnizioni per flange sono disponibili in una varietà di dimensioni e sono classificate in base al loro diametro interno e al loro diametro esterno.
Ci sono molti standard nelle guarnizioni per flange di tubi. Le guarnizioni per flange possono essere divise in 4 categorie principali:
- Guarnizioni a foglio
- Guarnizioni in metallo ondulato
- Guarnizioni ad anello
- Guarnizioni a spirale avvolta
Le guarnizioni a foglio sono semplici, sono tagliate a misura sia con fori per bulloni che senza fori per dimensioni standard con vari spessori e materiali adatti ai media e alle temperature di pressione delle tubazioni.
Le guarnizioni ad anello sono anche conosciute come RTJ. Sono usate principalmente in oleodotti e gasdotti offshore e sono progettate per lavorare sotto una pressione estremamente alta. Sono anelli solidi di metallo in diverse sezioni trasversali come ovale, rotonda, ottagonale ecc. A volte hanno un foro al centro per la pressione.
Le guarnizioni avvolte a spirale sono anche usate nelle condutture ad alta pressione e sono fatte con anelli esterni e interni in acciaio inossidabile e un centro riempito con nastro di acciaio inossidabile avvolto a spirale insieme a grafite e PTFE, formato a V. La pressione interna agisce sulle facce della V, costringendo la guarnizione a sigillare contro le facce della flangia. La maggior parte delle applicazioni di guarnizioni avvolte a spirale utilizzano due spessori standard di guarnizioni: 1/8 di pollice e 3/16 di pollice. Con guarnizioni spesse 1/8 di pollice, si raccomanda la compressione ad uno spessore di 0,100 pollici. Per 3/16 di pollice, comprimere ad uno spessore di 0,13 pollici.
Guarnizione a taglio morbidoModifica
Guarnizione morbida è un termine che si riferisce ad una guarnizione che può facilmente ridursi anche quando il carico del bullone è basso. Le guarnizioni morbide sono usate in applicazioni come scambiatori di calore, compressori, guarnizioni di valvole a cofano e flange di tubi.
Guarnizione ad anello (RTJ Gasket)Edit
La guarnizione anulare (RTJ Seal) è una guarnizione ad alta integrità, alta temperatura e alta pressione per applicazioni nell’industria petrolifera, perforazione di giacimenti petroliferi, connessioni di contenitori a pressione, tubi, valvole e altro.
Il movimento della guarnizione anulare (RTJ) può essere descritto come un flusso irregolare nella scanalatura della flangia di tenuta deformata a causa del carico assiale di compressione. La guarnizione colorata (guarnizione RTJ) ha una piccola area di carico, che porta ad una grande pressione superficiale tra la superficie di tenuta e la scanalatura, le proprietà di manutenzione sono scarse e non adatte al riutilizzo.