Guarnizioni e Agenti Sigillanti

Quando due superfici di flangia accoppiate non possono essere unite per formare una tenuta stagna, si utilizza un agente sigillante o una guarnizione.

• Giunti imbullonati (flange) utilizzano guarnizioni per la sigillatura.
• Giunti filettati (filettature) utilizzano agenti sigillanti per la sigillatura.
• Giunti saldati (saldature) non richiedono agenti sigillanti o guarnizioni per sigillare.

Tipicamente, superfici ruvide e mal lavorate/finite richiedono l'applicazione di una guarnizione o di un agente sigillante sulle superfici di accoppiamento per poter sigillare. Superfici ben lavorate (con pochi segni di utensili e indentazioni ecc.) potrebbero non richiedere una guarnizione o un agente sigillante. Se non viene utilizzata alcuna guarnizione o agente sigillante, i materiali di accoppiamento sono quasi sempre metallici e accoppiati ad alta pressione per garantire un contatto sufficiente tra le superfici di sigillatura.

La finitura superficiale finale di una flangia può variare da una finitura grezza a una finitura rettificata e lappata (per superfici metalliche). È sempre necessario un qualche tipo di elemento sigillante (guarnizione ecc.) per superfici finite grezze, mentre le superfici lavorate potrebbero non richiedere una guarnizione.

Guarnizioni

Le guarnizioni sono elementi sigillanti installati tra superfici di flangia accoppiate. La forza di compressione applicata quando le flange sono accoppiate (a causa del serraggio dei bulloni) mantiene la guarnizione in posizione tra le due flange. Le guarnizioni per flange sono suddivise in tre categorie principali.

1. Non metalliche / Morbide – Fibra compressa senza amianto (CNAF), PTFE, gomma, fibra ceramica.
2. Metalliche / Dure – anello ovale, anello ottagonale.
3. Semi-metalliche / Composite – spirale avvolta, rivestite in metallo, camprofile.

Tipi di Flangia

Guarnizioni Morbide

Le guarnizioni morbide (guarnizioni non metalliche) hanno una ampia area di contatto sigillante e sono adatte solo per applicazioni a bassa pressione. L'uso delle guarnizioni morbide è principalmente limitato a flange a faccia piatta, sebbene sia possibile utilizzarle anche con flange a faccia rialzata. Indipendentemente dal tipo di flangia utilizzato, una guarnizione morbida dovrebbe essere installata su una superficie di flangia dentellata per evitare una scarsa sigillatura.

Guarnizione in Fibra Compressa Senza Amianto (guarnizione morbida)

L'aspetto generale della maggior parte delle guarnizioni morbide è che sono sottili e malleabili (possono essere piegate a mano); vengono spesso fornite in rotoli e devono essere srotolate prima dell'uso. I materiali di costruzione tipici per le guarnizioni morbide sono:

• Elastomeri (gomma naturale e sintetica), fibra compressa senza amianto (CNAF), PTFE, gomma, fibra ceramica, grafite flessibile.

Le guarnizioni morbide sono poco adatte per applicazioni a pressione media o alta e sono raramente utilizzate per pressioni di sistema superiori a 20 bar (290 psi). Poiché questo tipo di guarnizione è principalmente utilizzato in combinazione con flange a faccia piatta, il suo classe di pressione è limitato a un massimo di 250.

Le guarnizioni morbide sono tagliate per includere o escludere i fori dei bulloni. Se i fori dei bulloni sono esclusi, la guarnizione è definita ‘anello piatto’ e dovrebbe essere utilizzata con una flangia a faccia rialzata. Se i fori dei bulloni sono inclusi, la guarnizione è definita ‘faccia piena’ e dovrebbe essere utilizzata con una flangia a faccia piatta.

Consiglio – è possibile utilizzare una guarnizione ad anello piatto morbida con una flangia a faccia piena, ma questo dovrebbe essere evitato. La superficie di contatto sigillante di una flangia a faccia piena è progettata per estendersi dal diametro interno della flangia al suo diametro esterno. Se viene utilizzata una flangia ad anello piatto, l'area di sigillatura effettiva è molto inferiore rispetto al design originale, aumentando considerevolmente la possibilità di perdite.

Guarnizioni Dure

Le guarnizioni dure (guarnizioni metalliche) hanno una piccola area di contatto sigillante e sono utilizzate per applicazioni a pressione media o alta. Poiché le guarnizioni metalliche sono ‘dure’, devono avere una piccola superficie di sigillatura per ottenere la pressione necessaria a deformare la guarnizione e ottenere una tenuta affidabile. Il tipo più comune di guarnizione metallica è il giunto ad anello, sebbene ne esistano altri, ad esempio anello a lente.

I materiali di costruzione tipici per le guarnizioni dure sono:

• Vari gradi di acciaio (utilizzando cromo e/o molibdeno come materiale legante), rame, ferro dolce.

Guarnizione a Giunto di Tipo Anello (RTJ)

Guarnizioni Composite

Le guarnizioni composite sono composte da due o più materiali. Il materiale morbido è posizionato tra le superfici di sigillatura di una flangia per creare la tenuta richiesta. Il materiale duro conferisce alla guarnizione maggiore rigidità e robustezza, che aiuta il materiale più morbido a resistere agli effetti di deformazione come schiacciamento, piegamento e scoppio. Le guarnizioni composite sono utilizzate in un ampio intervallo di pressioni e temperature e sono quindi disponibili in tutte le classi di pressione. 

Guarnizione Composita a Spirale Avvolta

Le guarnizioni composite possono essere suddivise in tre categorie principali, queste sono le spirale avvolta, rivestite in metallo e camprofile. Di queste tre, il tipo a spirale avvolta è di gran lunga il più comune. Una guarnizione composita può essere utilizzata con una flangia a faccia rialzata, flangia a linguetta e scanalatura o una flangia maschio e femmina.

Etichette Guarnizione Composita a Spirale Avvolta

Agenti Sigillanti per Filettature

L'applicazione di giunti filettati è limitata a tubazioni di piccolo diametro e bassa pressione. Poiché le filettature sono spesso lavorate con imperfezioni, di solito viene utilizzato un qualche tipo di agente sigillante. Gli agenti sigillanti comuni includono:

• Sigillante liquido – una forma di lubrificante liquido spesso combinato con composti come zinco, rame o nichel. L'olio di lino è un lubrificante liquido comune, ma adatto solo per l'uso con filettature di alta qualità. 
• Canapa e pasta per idraulici – utilizzati per sigillare filettature mal lavorate. Questo tipo di sigillante è anche noto come ‘crine di cavallo e pasta’. La canapa ha sostituito per lo più l'uso del crine di cavallo nei mercati odierni.
• Nastro sigillante per filettature – noto anche come ‘nastro per idraulici’ e ‘nastro PTFE’. Il nastro viene avvolto sulle filettature e svolge una funzione simile a una guarnizione (il nastro viene schiacciato tra le filettature maschio e femmina per formare una tenuta). Tecnicamente, il nastro PTFE è un lubrificante e non un adesivo, sebbene molte persone non ne siano consapevoli.
• Stucco per tubi – una combinazione di un materiale sigillante e un solvente veicolante. Lo stucco per tubi viene applicato utilizzando un pennello o una spatola sulla filettatura maschio, quindi il giunto viene assemblato. Il solvente veicolante evapora lasciando il materiale sigillante intrappolato tra le superfici delle filettature maschio e femmina.
• Composti resinosi anaerobici – un tipo di sigillante che si indurisce quando l'aria non è più presente; la supercolla è un tipo di adesivo anaerobico.

Ci sono vantaggi e svantaggi associati a ciascun tipo di agente sigillante. Alcuni non sono adatti per alte temperature (nastro PTFE) e alte pressioni (tutti i tipi di nastro). Altri si restringono o si incrinano durante il processo di indurimento (stucco per tubi). Altri sono sporchi da usare (canapa per idraulici) o relativamente costosi (composti resinosi anaerobici). Per basse pressioni e temperature, come nelle applicazioni idrauliche domestiche, la canapa per idraulici e il nastro sigillante per filettature sono gli agenti sigillanti più popolari.

Consiglio - quando si applica il nastro sigillante alla filettatura, è essenziale che il nastro sia avvolto nella stessa direzione in cui la filettatura femmina verrà avvitata sulla filettatura maschio. Se la direzione di avvolgimento del nastro è errata, la filettatura femmina srotolerà il nastro mentre viene avvitata sulla filettatura maschio.

Corsi di Ingegneria Online Correlati

Introduzione alle Valvole

Introduzione al Vapore, Caldaie e Termodinamica

Risorse Aggiuntive

https://en.wikipedia.org/wiki/Gasket

https://sites.google.com/site/wikigasket/home/spiral-wound-gasket

https://www.livemint.com/brand-post/a-guide-to-help-you-choose-the-right-type-of-thread-sealant-11612353450944.html