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Che cosa significa davvero una classe di pressione

La ASME B16.5, "Pipe Flanges and Flanged Fittings: NPS 1/2 through NPS 24 Metric/Inch Standard", definisce le flange per classe di pressione, non per una pressione fissa in bar o psi. Le sette classi sono 150, 300, 400, 600, 900, 1500 e 2500. Il numero della classe è una designazione adimensionale. La pressione che una flangia può effettivamente sopportare dipende da altri due fattori: il gruppo di materiale e la temperatura di esercizio.

Una flangia Classe 300 non significa quindi 300 psi. Significa una flangia la cui pressione ammissibile a una data temperatura si ricava dalle tabelle dei valori nominali della norma.

Perché i valori diminuiscono all'aumentare della temperatura

L'acciaio perde resistenza ad alta temperatura, perciò la pressione di esercizio consentita diminuisce con l'aumentare della temperatura. Ogni gruppo di materiale della ASME B16.5 ha una propria tabella pressione-temperatura. Le tabelle riportano la massima pressione relativa ammissibile a temperature graduali e valgono per la flangia, la bulloneria e la guarnizione considerate come giunto.

Due punti vengono spesso trascurati:

• Il valore più alto di una tabella si applica a una temperatura di riferimento bassa, non alla temperatura di progetto effettiva.
• I valori tra le temperature riportate possono essere interpolati solo nei modi consentiti dalla norma. Verificare il testo del paragrafo pertinente.

Gruppi di materiali

La ASME B16.5 suddivide i materiali trattati in gruppi (la Tabella 1A della norma elenca i materiali e assegna a ciascuno un numero di gruppo). Esempi di materiali forgiati comunemente assegnati ai gruppi sono:

Non si deve presumere che due materiali con nomi simili abbiano lo stesso valore nominale. Una flangia in acciaio al carbonio e una in acciaio inossidabile della stessa classe hanno pressioni ammissibili diverse alla stessa temperatura. Alcuni gradi di acciaio inossidabile hanno inoltre valori distinti a seconda del tenore di carbonio o della condizione di trattamento termico. Individuare sempre prima il numero del gruppo, poi la tabella.

Scelta della classe

La sequenza è semplice:

• Stabilire la pressione e la temperatura di progetto, comprese le condizioni anomale.
• Identificare il materiale della flangia e il relativo gruppo ASME B16.5.
• Consultare la tabella di quel gruppo e trovare la classe più bassa la cui pressione ammissibile alla temperatura di progetto sia pari o superiore alla pressione di progetto.

La Classe 150 è la classe più bassa. A temperature più elevate la sua capacità diminuisce sensibilmente, quindi non è intercambiabile con una classe scelta soltanto in base alla pressione. Le Classi 900, 1500 e 2500 sono utilizzate per servizi gravosi e, per queste classi, la norma prevede regole specifiche sulle dimensioni e sull'uso delle misure maggiori. Si noti che la Classe 2500 è trattata nella norma solo entro un campo limitato di dimensioni; verificare i limiti dimensionali nell'edizione a cui si fa riferimento.

Altri fattori che influenzano il valore nominale

• Facciatura: le facce con risalto, le facce piane e le facce per giunto ad anello (RTJ) hanno regole dimensionali diverse, compresa l'altezza del risalto nelle Classi 150 e 300 rispetto alle classi superiori.
• Tipo di flangia: le flange a collo saldato, scorrevoli (slip-on), a tasca per saldatura, filettate, libere con collarino (lap joint) e cieche sono tutte classificate per classe, ma ogni tipo ha propri limiti di dimensione e di impiego.
• Bulloneria e guarnizioni: il valore nominale presuppone una scelta adeguata di bulloneria e guarnizione. Le dimensioni delle guarnizioni sono trattate dalla ASME B16.20 (metalliche) e dalla ASME B16.21 (non metalliche).
• Parete del tubo: una flangia a collo saldato deve essere alesata in modo da corrispondere allo schedule o allo spessore di parete del tubo secondo ASME B36.10M o ASME B36.19M.
• Dimensioni maggiori: le flange oltre NPS 24 sono trattate dalla ASME B16.47 (Serie A e B), non dalla B16.5.

Confronto con altri sistemi

La EN 1092-1 utilizza le designazioni PN e propri gruppi di materiali, con valori nominali riportati nelle tabelle della EN 1092-1. Anche le flange DIN (predecessori nazionali della serie EN) e le flange GOST 33259 seguono una logica PN. La AS 4087 si applica in Australia. PN e classe non sono direttamente equivalenti: le flange classe 150 e PN 20 o PN 16 possono condividere alcune configurazioni di foratura a certe dimensioni, ma non devono essere considerate intercambiabili senza verificare dimensioni e valori nominali in ciascuna norma.

Lista di controllo per l'acquirente

• Indicare la norma e l'edizione, ad esempio ASME B16.5 con l'anno.
• Indicare classe, dimensione (NPS), tipo e facciatura.
• Specificare il materiale con l'esatta designazione ASTM, compresi il grado ed eventuali requisiti supplementari come la prova di resilienza.
• Fornire pressione e temperatura di progetto e verificarle sulla tabella del gruppo corretto.
• Indicare lo schedule del tubo per l'alesatura delle flange a collo saldato.
• Definire i requisiti di guarnizione, bulloneria e finitura della faccia.
• Richiedere il tipo di certificato del materiale, ad esempio EN 10204 3.1, ed eventuali requisiti di marcatura.
• Confermare i limiti dimensionali per la classe e utilizzare la ASME B16.47 per NPS superiore a 24.