1. Considerazioni per la scelta del collegamento dell'estremità della valvola
Una volta dimensionata la valvola, ma prima di poterla selezionare, è necessario specificare gli attacchi terminali della valvola.
Il tipo di connessione terminale per la valvola specifica deve essere selezionato tenendo conto dei valori nominali di pressione/temperatura, dei materiali, della frequenza di montaggio e smontaggio. Inoltre, le connessioni terminali sulle valvole devono corrispondere al design e alle specifiche delle tubazioni, tenendo conto delle forze delle tubazioni che agiranno sul corpo della valvola. Lo scopo delle connessioni terminali è di assicurare connessioni rigide e prive di perdite alle valvole.
Esistono tre metodi comuni per collegare le valvole alle tubazioni e ai raccordi: connessione flangiata, filettata e saldata.
Per il servizio generale, la selezione della connessione di estremità della valvola è una semplice domanda se il tipo di connessione di estremità selezionato è disponibile per il tipo di valvola richiesto. Ma quando si considera per servizi impegnativi, devono essere presi in considerazione tutti i fattori di cui sopra e alcuni altri specifici per determinate applicazioni. Ciò può significare considerare fattori quali erosione, corrosione, tossicità, contaminazione, rischio di incendio, rischio per la salute umana, ecc. Tali requisiti possono derivare da requisiti operativi specifici per determinate applicazioni della valvola e quindi possono aumentare significativamente il prezzo della valvola.
Le connessioni terminali sulle valvole sono generalmente specificate dal progettista delle tubazioni ed è preferibile che corrispondano alle specifiche di progettazione delle tubazioni. Tuttavia, il progettista della tubazione non determina le forze generate nella tubazione dall'azione della valvola e deve esserne informato dal progettista della valvola. È quindi possibile selezionare i corretti collegamenti alle estremità della valvola in base alla resistenza richiesta per mantenere lo stress di tenuta della guarnizione in tutte le condizioni operative e al grado di tenuta della guarnizione, considerando:
2. Connessione flangiata
Il tipo di connessione flangiata è la connessione più semplice da installare o disinstallare da una pipeline. Probabilmente queste sono le connessioni terminali più comunemente utilizzate al momento.
Questi sono solitamente disponibili nelle dimensioni da 1/2” (DN15) in poi. Un punto importante da menzionare su questi tipi di connessioni terminali è che sono fissati con bulloni, dove il numero di bulloni varia da 4 a 8, fino a 12 e 16 per dimensioni nominali superiori. Per questo motivo, questo tipo di connessione richiede una coppia di serraggio inferiore rispetto a quella richiesta da una connessione con estremità filettata. Pertanto, le connessioni terminali flangiate possono essere utilizzate efficacemente per vari tipi di valvole. Poiché questi sono fissati alle flange dei tubi, il loro montaggio o smontaggio è facile e veloce.
Per garantire una tenuta ermetica, di solito viene montata una guarnizione tra il rivestimento lavorato delle flange. Il tipo di guarnizione può essere non metallico, metallico o una combinazione di materiali non metallici/metallici, dipende dalle condizioni di servizio e dal tipo di flangia.
Esistono diversi tipi di flange più ampiamente utilizzate oggi: flangia a faccia rialzata - RF, flangia a faccia piatta - FF, flangia con giunto ad anello -RTJ.
2.1 Flangia a faccia rialzata – RF
Il tipo più comune utilizzato nelle applicazioni degli impianti di processo sono le flange Raised Face. Questa flangia è preferita perché le sue superfici di guarnizione rialzate sopra la faccia del cerchio di bullonatura come mostra la Figura 2. Questo design consente l'uso di un'ampia combinazione di design di guarnizioni, compresi i tipi di fogli ad anello piatto e compositi metallici come i tipi con avvolgimento a spirale ea doppia guaina.
L'intenzione progettuale della flangia RF è di concentrare più pressione su un'area di guarnizione più piccola e quindi aumentare la capacità di contenimento della pressione del giunto.
2.2 Faccia piatta – FF
La flangia Flat Face – FF (Fig.3) ha una superficie di guarnizione che si trova sullo stesso piano della faccia del cerchio di bullonatura. Le applicazioni che utilizzano flange a faccia piana sono spesso quelle in cui la controflangia o il raccordo flangiato sono realizzati da una fusione (ad es. valvole in bronzo e ferro). Inoltre, secondo ASME B31.1, quando si collegano flange in ghisa a faccia piana a flange in acciaio al carbonio, la faccia rialzata sulla flangia in acciaio al carbonio deve essere rimossa ed è necessaria una guarnizione a faccia intera.
In generale, la cosa importante da notare è che nessuno di questi tre tipi di flangia più utilizzati è intercambiabile tra i tipi.
2.3 Un giunto ad anello – RTJ
Un giunto ad anello può anche avere una faccia della guarnizione rialzata con la differenza che la scanalatura dell'anello è lavorata su questa faccia. Questa scanalatura ospiterà una guarnizione ad anello in acciaio per l'accoppiamento della flangia.
Le flange RTJ sono utilizzate in applicazioni ad alta pressione, tipicamente per #600 e superiori e/o temperature nominali superiori a 800°F. Per la guarnizione è ampiamente utilizzato l'anello di tipo R prodotto in conformità con ASME B16.20 utilizzato con le flange ASME B16.5. Le guarnizioni di tipo R (Fig.5) sono per lo più di forma ovale ma esistono anche configurazioni ottagonali.
3 Collegamento a vite
La maggior parte delle valvole con attacchi a vite sono prodotte con filettature femmina, anche se per alcuni scopi speciali possono venire con altri tipi di attacchi a vite.
Le connessioni con estremità filettate sono utilizzate principalmente in piccole valvole, offrono più economia rispetto alle estremità flangiate. È ampiamente utilizzato per valvole in bronzo/ottone e in misura minore in valvole in ferro e acciaio. Le filettature solitamente specificate sono NPT femmina coniche (o in alternativa come BSPT che differisce leggermente nell'angolo di conicità 55⁰ invece di gradi invece di 60⁰ come è per NPT) sul corpo della valvola.
Mentre NPT impone connessioni da cono a cono, il giunto a tenuta di pressione è realizzato sulle filettature, ci sono filettature NPS che si presentano come connessioni parallele a parallele. Per la connessione NPS, il giunto a tenuta di pressione viene realizzato comprimendo un anello di tenuta o una guarnizione contro la faccia terminale di una valvola.
Lo stile di connessione a vite è generalmente limitato a valvole non più grandi di 2" (in rari casi fino a 6"), non è raccomandato per il servizio a temperature elevate. La manutenzione della valvola potrebbe essere complicata da connessioni terminali a vite se è necessario estrarre il corpo dalla tubazione poiché la valvola non può essere rimossa senza rompere un giunto flangiato o un raccordo per consentire lo svitamento del corpo della valvola dalla tubazione.
4 Connessione saldata
Le estremità saldate sulle valvole sono a tenuta a tutte le pressioni e temperature come pressione/temperatura del materiale della valvola e sono generalmente utilizzate per valvole con diametro maggiore. Le estremità a saldare sono disponibili in due stili di saldatura a bicchiere - SW e saldatura di testa - BW.
4.1 Estremità del bicchiere a saldare – SW
Le estremità SW (come mostrato in Figura 7) sono preparate forando in ciascuna estremità della valvola un bicchiere con un diametro interno leggermente maggiore del diametro esterno del tubo. Il tubo si infila nel bicchiere dove va a battuta contro una spalla e poi si unisce alla valvola con una saldatura d'angolo. Le estremità SW di una determinata dimensione sono dimensionalmente le stesse indipendentemente dalla pianificazione dei tubi.
4.2 Estremità a saldare di testa – BW
Le estremità BW vengono preparate smussando ciascuna estremità della valvola in modo che corrisponda a una smussatura simile sul tubo. Le due estremità vengono quindi unite alla tubazione e unite con una saldatura a piena penetrazione. Questo tipo di giunto viene utilizzato su tutti gli stili di valvola e la preparazione dell'estremità deve essere diversa per ogni schema di tubo.
Le estremità a saldare di testa vengono utilizzate solo su valvole in acciaio, normalmente nelle grandezze 2" e verso l'alto, per le applicazioni a pressione/temperatura più elevate in tubazioni che non richiedono frequenti smontaggi.
In generale le valvole a saldare sono più difficili da prelevare dalla linea e sono ovviamente limitate a materiali maneggiabili quindi il loro costo iniziale è più economico rispetto ad altri tipi di connessioni.