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Quali sono alcuni tipi comuni di flange? Come si fa a scegliere la flangia giusta?

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Soluzione completa per la scelta dei componenti di tenuta (applicazioni industriali generali + su misura per le vostre esigenze nel settore dei semiconduttori in materia di tenuta sottovuoto, idraulica e in gomma)

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I. Che cos’è una flangia?

Una flangia, detta anche piastra flangiata, è un giunto di collegamento smontabile, sigillabile e sottoponibile a manutenzione tra tubi, valvole e apparecchiature.

Le sue tre funzioni principali sono:

1. Collegamento: collegare due sezioni di tubo o apparecchiature.

2. Tenuta: impedire perdite se utilizzata con guarnizioni/O-ring.

3. Smontaggio/Montaggio: facilitare la successiva manutenzione, pulizia e sostituzione dei componenti.

II. Otto tipi comuni di flange industriali (Struttura + Caratteristiche + Scenari di applicazione)

1. Flangia a saldare piana di tipo a piastra (PL)

Caratteristiche: struttura a piastra piana senza collo; il tubo viene inserito nell’anello interno della flangia e saldato; struttura semplice e prezzo più basso.

Vantaggi: basso costo, lavorazione rapida e installazione semplice.

Svantaggi: scarsa rigidità, bassa resistenza alla pressione, non resistente alle alte temperature e pressioni, non utilizzabile sotto vuoto.

Applicabile a: scenari a pressione normale e bassa pressione/temperatura normale. Approvvigionamento idrico e drenaggio, ventilazione, acqua pulita ordinaria e condotte d’aria a bassa pressione.

2. Flangia a collare a innesto (SO)

Caratteristiche: Collare corto, rigidità superiore rispetto alle flange a piastra a innesto, posizionamento di saldatura più stabile.

Vantaggi: Massimo rapporto costo-efficacia per applicazioni a media pressione, meno soggetta a deformazioni.

Applicazioni: condotte chimiche a bassa e media pressione, oleodotti, condotte di processo generiche, condotte idrauliche ausiliarie.

3. Flangia a collo saldato (WN) – Flangia principale per alta pressione

Caratteristiche: collo conico lungo, saldatura a penetrazione completa alla conduttura, integrità estremamente elevata, distribuzione uniforme delle sollecitazioni.

Vantaggi: resistenza alle alte temperature, resistenza alle alte pressioni, resistenza alle vibrazioni, prestazioni di tenuta stabili, adatta alla ricerca di difetti.

Applicazioni: vapore ad alta temperatura, petrolio e gas, fluidi infiammabili ed esplosivi, recipienti a pressione, condotte principali ad alta pressione.

4. Flangia a incastro (SW)

Caratteristiche: il tubo viene inserito nel manicotto della flangia e saldato, senza gioco nel giunto di testa.

Applicazioni: condotte ad alta pressione di piccolo diametro fino a DN50, condotte per strumentazione, piccole condotte per prodotti chimici fini.

5. Flangia filettata (TH)

Caratteristiche: non richiede saldatura; la filettatura interna della flangia si innesta direttamente sulla filettatura esterna del tubo.

Vantaggi: installazione rapida, nessuna deformazione da saldatura, adatta ad ambienti in cui è vietato l’uso del fuoco.

Svantaggi: soggetta a perdite in ambienti ad alta pressione, alta temperatura e sotto vuoto.

Applicazioni: gas a bassa pressione, impianti idraulici, tubazioni temporanee di piccolo diametro.

6. Flangia libera/a innesto (PJ)

Caratteristiche: La flangia può ruotare liberamente e si adatta perfettamente alla flangia del tubo.

Vantaggi: I fori dei bulloni possono essere allineati liberamente, installazione estremamente comoda; flangia in acciaio al carbonio + flangia in acciaio inossidabile, risparmio sui costi.

Applicazioni: condotte in acciaio inossidabile resistenti alla corrosione, condotte di grande diametro, interfacce di apparecchiature che richiedono frequenti operazioni di smontaggio e montaggio.

7. Flangia integrale (IF)

Caratteristiche: la flangia è fusa in un unico pezzo con il corpo della valvola, il corpo della pompa o la cavità dell’apparecchiatura e non può essere separata.

Applicazioni: valvole, recipienti a pressione, reattori, porte delle apparecchiature originali.

8. Flangia cieca (BL / copriflangia)

Caratteristiche: disco pieno, senza foro passante, utilizzata per sigillare le aperture dei tubi. Applicazioni: sigillatura di interfacce di riserva, chiusura di porte di prova, sigillatura delle porte di prova di pressione delle apparecchiature e chiusura di tubazioni per il vuoto.

III. Flange dedicate alle apparecchiature per il vuoto (solo apparecchiature per semiconduttori/di precisione)

Le normali flange per tubazioni non possono essere utilizzate nei sistemi a vuoto. I sistemi a vuoto dispongono di flange standard dedicate:

1. Flangia per vuoto a innesto rapido KF (ISO-KF)

La più comunemente utilizzata nel settore (KF16/25/40/50/63)
Struttura: flangia + O-ring + morsetto in alluminio, smontaggio rapido a mano, senza bisogno di attrezzi.

Caratteristiche: pulita, bassa perdita, montaggio e smontaggio rapidi.

Applicazioni: pompe per vuoto, macchine litografiche, condutture per vuoto da laboratorio, bypass di apparecchiature per semiconduttori.

2. Flangia per vuoto ultra-alto CF

Caratteristiche: guarnizione metallica in rame privo di ossigeno a compressione con bordo a lama, nessuna esudazione di gomma, può essere sottoposta a trattamento termico ad alte temperature.

Applicazioni: Camere per vuoto ultra-alto, rivestimenti, apparecchiature di precisione per la ricerca scientifica.

3. Flangia per vuoto ISO di grande diametro

Struttura di bloccaggio con bulloni di grandi dimensioni, utilizzata per grandi camere per vuoto e condutture di scarico principali.

IV. Cinque tipi di superfici di tenuta delle flange (determinazione dell’efficacia della tenuta)

La presenza o meno di perdite in una flangia dipende per l’80% dalla scelta della superficie di tenuta:

1. RF (Raised Face, superficie rialzata) (la più comune)

Superficie di tenuta ad anello rialzato, adatta a un’ampia gamma di guarnizioni.

Applicabile a: il 90% delle condutture convenzionali per acqua, olio e gas a bassa e media pressione.

2. MFM (Raised Face, concavo-concavo)

Una superficie di accoppiamento rialzata e incassata impedisce che la guarnizione venga espulsa dalla pressione.

Applicabile a: media e alta pressione, olio e fluidi leggermente corrosivi.

3. TG (Tongue and Groove, a linguetta e scanalatura)

La guarnizione è completamente bloccata all’interno della scanalatura, con estrusione pari a zero e le massime prestazioni di tenuta.

Applicabile a: vuoto, fluidi tossici, infiammabili, ad alta purezza e apparecchiature per semiconduttori.

4. FF (Faccia piana)

Accoppiamento completamente piatto, con un effetto di tenuta più debole.

Applicabile a: reti idriche civili a bassa pressione per l’approvvigionamento e lo scarico, e condutture in plastica.

5. RJ (Faccia di collegamento ad anello)

Scanalatura trapezoidale + guarnizione ad anello metallico per una tenuta rigida.

Applicabile a: pressione ultra-alta, centrali elettriche ad alta temperatura, rifornimento di idrogeno e apparecchiature per olio pesante.

V. Materiali comuni delle flange e condizioni di esercizio applicabili

1. Acciaio al carbonio Q235/20#: il miglior rapporto qualità-prezzo, adatto per acqua pulita, aria e condizioni di esercizio a temperatura e pressione normali. Non resistente alla corrosione, non adatto per applicazioni sotto vuoto.

2. Acciaio inossidabile 304/316L: resistente alla ruggine, all’acqua, agli acidi e agli alcali deboli; pulito e privo di precipitati.

Adatto per applicazioni chimiche, acqua pura, settore alimentare, apparecchiature per il vuoto e flange KF per semiconduttori.

3. Acciaio legato al cromo-molibdeno: resistente alle alte temperature e allo scorrimento, utilizzato per vapore ad alta temperatura e alta pressione, centrali elettriche e impianti di idrogenazione.

4. Flange rivestite in PTFE: acciaio al carbonio rivestito in PTFE, resistente ad acidi forti, alcali e fluidi chimici altamente corrosivi.

VI. Metodo in sei fasi per la selezione scientifica delle flange (formula universale)

Fase 1: Verificare il diametro del tubo DN

DN15/25/40/50/80/100… Standardizzare il diametro del tubo per garantire un corretto accoppiamento.

Fase 2: Verificare la pressione di esercizio

Bassa pressione ≤ 16 kg, media pressione 16–40 kg, alta pressione > 40 kg, pressione negativa (vuoto). La pressione nominale della flangia deve essere ≥ alla pressione massima di esercizio effettiva.

Fase 3: Verificare il fluido

Acqua/Olio/Gas/Vapore/Acido/Solventi alcalini/Gas per vuoto ad alta purezza. Il fluido determina il materiale e se è possibile utilizzare guarnizioni in gomma comune.

Fase 4: Verificare la temperatura

Temperatura normale, alta temperatura 150 ℃+, bassa temperatura e ambiente sottovuoto resistente al forno

Fase 5: Verificare se sono necessari smontaggi/rimontaggi frequenti

Se è richiesto uno smontaggio rapido → Scegliere raccordi rapidi KF, flangia libera
Tubazioni permanenti → Collo saldato, flangia a innesto

Fase 6: Abbinare la superficie di tenuta + guarnizioni corrispondenti

Tubazioni ordinarie → RF + guarnizione
Pressione media/alta → MFM a faccia rialzata
Vuoto/fluidi tossici → TG a incastro maschio-femmina
Vuoto ultra-alto → Guarnizione metallica a lama

VII. Tabella di riferimento per la selezione rapida in base agli scenari (copiare direttamente le istruzioni)

1. Approvvigionamento idrico e scarico ordinari, ventilazione → Flangia a innesto a piastra PL + flangia a faccia rialzata RF

2. Condutture dell’olio a media e bassa pressione nell’industria chimica → Flangia a innesto con collo SO + RF

3. Vapore ad alta temperatura e alta pressione, recipienti a pressione → Flangia a innesto di testa con collo WN + MFM/RJ

4. Grandi condotte in acciaio inossidabile resistenti alla corrosione → Flangia a innesto libero

5. Apparecchiature per il vuoto, semiconduttori, tubazioni per macchine litografiche → Flangia a innesto rapido KF + Guarnizione in FKM ad alta purezza

6. Chiusura dell’apertura di un tubo di riserva → Flangia cieca (BL)

7. Tubazioni ad alta pressione di piccolo diametro per strumentazione → Flangia a saldare a manicotto (SW)

VIII. Cinque errori comuni nella scelta delle flange

1. Flangia a saldare a faccia piana per alta pressione → Rigidità insufficiente, deformazione e perdite

2. Flangia RF standard per il vuoto → Perdite, livello di vuoto non conforme agli standard

3. Flangia in acciaio al carbonio per fluidi corrosivi → Ruggine e perforazione, durata estremamente breve

4. Scelta di una pressione nominale troppo bassa → Rottura in seguito all’aumento di pressione, gravi rischi per la sicurezza

5. Miscelazione di standard (miscelazione di standard nazionali/americani/tedeschi) → Disallineamento dei fori dei bulloni, impossibilità di installazione

IX. Riepilogo

Logica fondamentale per la scelta delle flange: le condizioni operative determinano la struttura, il fluido determina il materiale, la pressione determina la classe di pressione, l’applicazione determina la superficie di tenuta