Nella progettazione e gestione degli impianti industriali, gli elementi di giunzione giocano un ruolo importante nel collegamento tra tubazioni e apparecchiature: devono infatti garantire una tenuta sicura ed efficace, soprattutto in condizioni di alta pressione e temperature elevate.   

A questo scopo, la classificazione delle flange, nota come flange rating, fornisce agli ingegneri un’indicazione precisa sulla resistenza degli elementi di giunzione dei tubi in base alle condizioni di esercizio, come la pressione e la temperatura.   

In questa guida scopriamo cosa si intende per flange rating e le normative che ne regolano l’uso, per supportare la selezione delle flange più adatte a ciascuna applicazione industriale. 

Cos’è il flange rating 

Il flange rating, o flange class, è una classificazione che indica il livello di resistenza delle flange agli sforzi di pressione e temperatura a cui verranno sottoposte. Questa classificazione consente di determinare i componenti più idonei per un sistema specifico, in funzione delle condizioni operative previste.   

Infatti, flange con rating più elevati sono progettate per resistere a pressioni più alte, mentre quelle con rating inferiori sono adatte a condizioni di pressione più contenute (sempre a parità di temperatura). Le prestazioni pressione-temperatura di ciascun componente variano inoltre in base al materiale per il piping scelto.   

Il flange rating viene generalmente espresso da un valore numerico, che rappresenta i gradi di pressione massima che un elemento di giunzione delle linee di piping può sopportare a determinate temperature.  

Esempi di pressure flange rating 

Per comprendere il concetto di resistenza alla pressione nelle flange, prendiamo alcuni esempi. Una flangia da 6″ di Classe 150 in acciaio al carbonio, a una temperatura di 600 °F, può sopportare una pressione massima di 140 psi (circa 10 bar).   

Se consideriamo un modello della stessa dimensione ma con flange rating 300, sempre in acciaio al carbonio, la resistenza aumenta significativamente, permettendole di gestire fino a 570 psi (circa 40 bar) alla medesima temperatura.   

Salendo ancora di classe, una flangia da 6″ di Classe 2500 in acciaio al carbonio può sostenere una pressione impressionante di 4730 psi (circa 320 bar) a 600 °F (circa 315 °C), più di 30 volte quella della Classe 150.  

Come anticipato, anche il materiale influisce sulla resistenza dei componenti destinati alla giunzione delle tubazioni. Ad esempio, un modello da 6″ di Classe 150 realizzato in acciaio inossidabile può reggere pressioni maggiori rispetto a uno della stessa classe e dimensione in acciaio al carbonio, poiché l’acciaio inossidabile ha una resistenza intrinseca superiore. Lo stesso vale per leghe avanzate, come Hastelloy, Monel, Inconel e Incoloy, che offrono elevate prestazioni in ambienti ad alta pressione e temperatura.  

Normativa ASME e ANSI per il flange rating 

Le normative per il flange rating forniscono criteri uniformi per la selezione e la classificazione delle flange, permettendo agli ingegneri di scegliere componenti che rispondano alle condizioni di esercizio previste e assicurando compatibilità e sicurezza nei sistemi di tubazioni.  

La normativa ASME B16.5 è uno degli standard più diffusi e riconosciuti a livello internazionale per la classificazione delle flange utilizzate in impianti industriali. Le specifiche contenute nell’ASME flange rating B16.5 includono requisiti dettagliati di dimensione, tolleranza, pressione e temperatura, che garantiscono la sicurezza e l’uniformità nella classificazione, facilitando la scelta e la loro integrazione nelle linee di piping di un impianto.  

L’ANSI, o American National Standards Institute, lavora in sinergia con ASME per sviluppare standard che supportino l’adozione degli elementi di giunzione nei mercati statunitensi e internazionali, rendendo possibile l’uso di criteri condivisi per la loro selezione. Gli standard ANSI/ASME contribuiscono a creare sistemi di tubazioni compatibili e sicuri, che rispondono alle condizioni operative richieste. Gli standard più diffusi per la classificazione delle flange sono quindi:  

• ANSI/ASME B16.5. Questo standard copre gli elementi di giunzione e i raccordi di dimensioni che vanno da NPS ½” (DN 15) fino a NPS 24″ (DN 600) e specifica classi di pressione da 150 a 2500. Ogni classe di pressione definisce il limite massimo di pressione a cui una flangia può essere sottoposta a determinate temperature.

• ANSI/ASME B16.47. Questa norma regola le flange di grandi dimensioni, da NPS 26″ (DN 650) a NPS 60″ (DN 1500), con classi di pressione che vanno da 75 a 900. Questo standard è stato introdotto per coprire le esigenze specifiche di impianti che richiedono componenti di diametro maggiore. 

Quando si collegano due flange con differenti valori nominali di pressione, la pressione massima che l’intero assemblaggio può sostenere sarà determinata dai componenti con il rating inferiore. Pertanto, è essenziale selezionare modelli compatibili per garantire che il sistema mantenga la propria integrità strutturale e operativa.  

Per facilitare questa scelta e velocizzare la progettazione dei sistemi di tubazioni, è possibile inoltre utilizzare strumenti avanzati come il software ESApro 3D Piping di ESAin, che offre funzionalità complete per realizzare i layout di impianti industriali in uno spazio tridimensionale. Il software permette inoltre di creare con semplicità classi di tubazioni: è possibile inserire tubi, curve, valvole e flange, integrando la classe creata con branch table, spazi di saldatura e lunghezza prevista per i tubi. 

In alcuni casi, tuttavia, potrebbero essere necessarie flange con classificazioni non standard, sviluppate su misura per soddisfare esigenze specifiche che non rientrano nei parametri degli standard ASME o ANSI. Questi componenti devono essere progettati e testati attentamente, rispettando i requisiti di progetto specifici e spesso richiedendo l’approvazione delle autorità di regolamentazione per assicurare la conformità alle norme di sicurezza e performance richieste.  

 

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