Qual è la causa più comune di perdite nei raccordi a compressione? Serraggio eccessivo

Un giunto di compressione tra due tratti di tubo di rame perde. Hai già stroncato la noce una volta; la flebo si è fermata per qualche minuto e poi è tornata. L'hai stretto più forte e ha iniziato a perdere più velocemente. Quella sequenza, stringere, perdere, stringere ancora, perdere peggio, è vicina alla firma da manuale del guasto del raccordo a compressione e punta direttamente alla causa più comune nel settore: il dado è stato serrato oltre il punto in cui la ghiera può riprendersi.

Questa è la risposta diretta. Tra tutti i motivi per cui un raccordo a compressione perde, il serraggio eccessivo del dado è in cima alla lista, prima del taglio inadeguato del tubo, di una ghiera invertita o mancante, di un tubo che non ha mai raggiunto la spalla e della corrosione galvanica. Guadagna il primo posto per un motivo scomodo: è causato dalla mano stessa dell'installatore, e avviene proprio dopo che si è manifestata la perdita che avrebbe dovuto sanare. Ciò che segue spiega perché una coppia maggiore distrugge la guarnizione anziché ripristinarla, come leggere il danno una volta che si è verificato e come si presentano effettivamente un taglio, un assemblaggio e un serraggio corretti.

Come sigilla effettivamente un raccordo a compressione

Un raccordo a compressione ha tre parti operative e nessuna di esse sigilla la filettatura. La scocca porta all'interno un sedile affusolato. La ghiera, a volte chiamata anello di compressione, oliva o manicotto, è un piccolo anello di ottone o acciaio posizionato tra il dado e il corpo. Il dado spinge la ghiera assialmente nel cono.

Quando il dado scende, la ghiera incontra il cono, viene forzata radialmente verso l'interno e morde la parete esterna del tubo. Quel morso, un'interferenza tra la ghiera e il tubo, è ciò che trattiene la pressione. Non è il filo conduttore. La filettatura ha esattamente un compito: mantenere il precarico assiale tra ghiera e sede. Nient'altro.

Il design fa volutamente cedere la ghiera, ma solo una volta. Una ghiera in ottone si deforma plasticamente durante il montaggio, e una volta fatto questo risulta sostanzialmente incastrata. La coppia aggiuntiva in quella fase non aggiunge alcuna capacità di tenuta, perché la tenuta esiste già dal momento in cui si forma il morso. Tutta la coppia extra non fa altro che viaggiare nella ghiera, nel tubo e nel cono del corpo, spingendoli ciascuno oltre il limite per cui è stato dimensionato.

I design a doppia ghiera dividono il lavoro: una ghiera anteriore afferra e sigilla, una ghiera posteriore la sostiene e aiuta ad assorbire le vibrazioni. I design a puntale singolo utilizzano un componente per entrambi i ruoli, il che li rende decisamente meno tolleranti in caso di serraggio eccessivo e, per questo motivo, più inclini a perdite in caso di installazione pesante. In ogni caso c'è un soffitto e oltre quel soffitto il raccordo inizia a danneggiarsi.

Che effetti ha un serraggio eccessivo sulla ghiera

Una volta che la ghiera si è posizionata, un ulteriore serraggio non ha più senso, quindi si scarica in più direzioni contemporaneamente e ognuna di esse lascia dietro di sé un danno permanente.

• La ghiera è schiacciata radialmente. Il suo bordo interno si ribalta e lungo il bordo esterno possono aprirsi crepe sottili. Una ghiera rotta o arrotolata non può mantenere una forza di serraggio costante poiché la pressione del sistema si sposta su e giù.
• Il tubo è scanalato. La parete si assottiglia in corrispondenza della scanalatura, creando un montante di stress. Sotto pressione pulsante o cicli di congelamento-scongelamento, il tubo può rompersi all'interno del raccordo mentre la ghiera rimane esattamente dove è stata posizionata.
• La rastremazione del corpo è segnata. Una volta sgorbiato il cono, la sostituzione della ghiera non serve a nulla, perché la sede contro cui va a mordere la nuova ghiera è stata alterata.
• I fili del dado si allungano leggermente. Mantiene la coppia durante l'assemblaggio, ma non appena il sistema viene pressurizzato, il precarico si rilassa e il giunto inizia a piangere pur essendo ancora stretto sotto una chiave inglese.

Quest’ultimo punto è ciò che rende un serraggio eccessivo così ingannevole. Il raccordo può sembrare a posto il giorno in cui viene installato e resistere perfettamente alla pressione statica per giorni o settimane prima di rompersi, quando il ciclo termico, la fluttuazione della pressione o un singolo colpo d'ariete lo interrompono. Quando l'installatore ritorna e trova il dado ancora serrato, la conclusione ovvia è che il problema è altrove, quindi la chiave esce di nuovo oppure viene sostituito l'intero assieme con qualcosa di più costoso. Nessuna delle due azioni affronta la causa reale.

Raccordi a compressione che perdono: classifica delle cause

La tabella seguente classifica le ragioni per cui i giunti di compressione perdono in base alla frequenza con cui si presentano durante i lavori di riparazione reali. La riga superiore è ciò che un installatore dovrebbe controllare per primo su qualsiasi giunto trafilante; più in basso nell'elenco, meno probabile è la spiegazione.

Leggere le prove: è un serraggio eccessivo?

Raramente puoi permetterti il ​​lusso di parti nuove, quindi la diagnosi si riduce a ciò che puoi vedere una volta aperta la giuntura. Un serraggio eccessivo lascia un'impronta distintiva se sai dove guardare.

• Il morso della ghiera. Una ghiera posizionata correttamente lascia un anello pulito e stretto sul tubo con poco altro attorno. Una ghiera schiacciata mostra una fascia ampia e brillante, un bordo interno arrotolato e talvolta sottili fessure radiali.
• La scanalatura nel tubo. Se un'unghia si incastra nella scanalatura, è troppo profonda. Un morso sano segna la superficie senza assottigliare sensibilmente la parete.
• Il dado. Tienilo alla luce e controlla che non vi siano crepe circonferenziali nel foro. Un dado rotto ha superato il proprio limite elastico e deve essere sostituito.
• La posizione della perdita. La presenza di liquido tra dado e tubo significa che la ghiera non ha mai fatto presa o che il tubo era corto rispetto alla spalla. Se c'è una striscia tra il dado e il corpo significa che il cono è stato danneggiato o che la ghiera è al contrario.
• I tempi. Una perdita alla prima pressurizzazione è quasi sempre un difetto di montaggio. Una perdita che appare mesi dopo indica più vibrazioni, cicli termici, corrosione o stress sui tubi.

Un'altra abitudine sul campo che vale la pena mantenere: spazzolare con acqua saponata o un liquido commerciale per il rilevamento delle perdite attorno al giunto e pressurizzare. Le bolle provenienti da una superficie piangono lentamente molto prima di quanto faccia una pozzanghera sotto il raccordo.

Come installare un raccordo a compressione in modo che non perda

La sequenza non è complicata, ma ogni passaggio deve essere eseguito correttamente.

1. Tagliare il tubo con un tagliatubi e non con un seghetto. Il taglio deve essere perpendicolare all'asse. Le bave sull'estremità del tubo, soprattutto all'interno, manterranno aperta la superficie di tenuta.
2. Sbavare sia il bordo interno che quello esterno. Non smussare eccessivamente: uno smusso interno pesante riduce la superficie su cui deve aderire la ghiera.
3. Segnare la profondità di inserimento sul tubo con un pennarello. Misurare prima rispetto al corpo del raccordo. Se il tubo si ferma di colpo, la ghiera è posizionata troppo in avanti e la lunghezza della sigillatura è inadeguata.
4. Far scorrere il dado e poi la ghiera sul tubo nell'ordine e nell'orientamento corretti. Una singola ghiera ha una direzione definita, con la faccia affusolata verso il corpo. Montato al contrario non sigillerà e danneggerà il cono.
5. Spingere il tubo completamente in posizione e serrare manualmente il dado fino all'arresto.
6. Utilizzando due chiavi, una per trattenere il corpo e l'altra sul dado, serrare secondo il numero di giri specificato. Per i raccordi a compressione in ottone questo è in genere un quarto o mezzo giro dopo il serraggio manuale. I design in acciaio inossidabile e a doppia ghiera tollerano di più, solitamente da tre quarti a un giro e un quarto, e i dati del produttore hanno la precedenza.
7. Pressurizzare e controllare con fluido rilevatore di perdite. Se vedi delle bolle, depressurizza e smonta il giunto. Non aggiungere semplicemente più coppia, perché il danno non fa altro che aggravarsi.

La regola del quarto di giro sembra un'ipotesi e viene spesso insegnata in questo modo, ma ha una base fisica: è più o meno l'angolo necessario per portare una ghiera dal contatto all'aderenza, ed è un indicatore della coppia piuttosto che una cifra esatta. I piccoli raccordi in ottone, fino a circa un quarto di pollice, generalmente si chiudono entro un quarto di giro dopo averli stretti con le dita, mentre i raccordi di dimensioni più grandi potrebbero richiedere circa mezzo giro. Lo spessore delle pareti e la durezza del materiale spostano tutti i numeri, motivo per cui i dati pubblicati dal produttore superano qualsiasi regola pratica. Se invece stai lavorando con una chiave dinamometrica, usa la tabella della coppia del fornitore invece di inventare un valore. Chiunque assembla un lotto misto di giunti o documenta una procedura per un'officina trae vantaggio dalle descrizioni standardizzate di tipi di raccordi a compressione e modalità di installazione di ciascuno .

Quando non si serra eccessivamente: vibrazioni, cicli termici e corrosione

Non tutte le canne piangenti sono riconducibili a una mano pesante su una chiave inglese. Esiste un secondo gruppo di modalità di guasto, meno comuni ma reali, che solitamente si manifestano mesi o anni dopo l'installazione anziché il giorno della messa in servizio.

La vibrazione agisce su un raccordo in due modi contemporaneamente. Fa allontanare gradualmente il dado, riducendo il precarico, e intacca il contatto tra ghiera e tubo, consumando il metallo che stava sigillando. Il risultato è un lento trafilamento che appare sul lato dell'attrezzatura di un tubo, vicino a un compressore, una pompa, un motore o un'unità di potenza idraulica, mentre i giunti al centro del percorso rimangono asciutti. Sostenere il tubo in modo che il raccordo non sopporti carichi di vibrazioni generalmente lo stabilizza.

Il ciclo termico funziona attraverso ripetute espansioni e contrazioni. L'ottone si espande all'incirca la metà rispetto all'acciaio, motivo per cui i giunti in materiali misti cambiano il precarico ogni volta che il sistema raggiunge la temperatura. Dopo qualche migliaio di cicli la ghiera non trattiene più il tubo con la stessa forza di quando è stato installato. Una perdita che appare solo quando il sistema è caldo e si arresta una volta raffreddato è un ciclo termico che si annuncia.

La corrosione galvanica è quella lenta e silenziosa. Laddove un raccordo in ottone si infila in un componente in alluminio o acciaio inossidabile ed è presente umidità, la differenza di potenziale tra i due metalli genera una piccola corrente che divora quella meno nobile. Si vedono depositi bianchi o verdi, vaiolature e uno spazio che si apre sulla superficie di tenuta. La soluzione non è semplicemente un nuovo raccordo; senza isolamento o cambio di materiale, la sostituzione avverrà nello stesso modo.

Accanto a questi si trovano la pulsazione della pressione e il colpo d'ariete. Un picco transitorio può spingere brevemente la pressione del sistema a diverse volte il valore di funzionamento costante e ogni picco carica la ghiera un po' oltre il punto in cui è stata impostata. Alla fine cede.

Materiale, norma e tolleranza: le variabili che non puoi vedere

L'affidabilità di un raccordo a compressione viene decisa molto prima che qualcuno prenda in mano una chiave inglese. L'ottone è il materiale predefinito per la maggior parte dei giunti perché è perfettamente lavorabile, resiste agli attacchi dell'acqua potabile e si deforma in modo prevedibile quando sigilla. Raccordi idraulici in acciaio inox gestiscono fluidi aggressivi e temperature più elevate ma richiedono più forza per sigillare e sono di conseguenza meno tolleranti nei confronti di un assemblaggio pesante. L'alluminio è il più morbido dei tre e si deforma più facilmente sotto coppia.

Lo standard del thread è la seconda variabile invisibile e quella più spesso confusa sul campo. Le filettature BSPP, NPT e metriche sembrano simili e spesso iniziano l'una sull'altra, ma le loro forme differiscono e non si sigillano insieme. Se si forza una mancata corrispondenza, il dado si inceppa dopo un paio di giri oppure scorre completamente senza sigillare. Controllare la marcatura sul corpo rispetto alla filettatura sulla porta prima di montare qualsiasi cosa.

La tolleranza è la terza variabile e la meno intuitiva. Il diametro esterno del tubo, il diametro interno della ghiera e l'angolo del cono presentano ciascuno una banda di tolleranza e i tre si impilano. Una ghiera nella parte superiore della tolleranza del foro su un tubo nella parte inferiore della tolleranza del diametro richiede una rotazione notevolmente maggiore per sigillare; la combinazione inversa può mordere troppo profondamente quasi immediatamente. Quanto più stretto un produttore tiene quelle fasce durante la lavorazione, tanto più ampia è la gamma di giri di serraggio che produce comunque una giunzione sana sul campo. Questo è il motivo per cui due raccordi costruiti secondo lo stesso disegno possono comportarsi in modo completamente diverso nella mano. Per i raccordi a compressione in ottone, la disciplina dimensionale e superficiale è ciò che separa una parte che sigilla la prima volta da una che perde al terzo tentativo.

Riparare o sostituire: una regola decisionale pratica

Una volta aperto il giunto hai qualche secondo per decidere se ripararlo o sostituirlo, e la decisione dipende quasi interamente dalle condizioni del tubo e della ghiera piuttosto che dal tempo a tua disposizione.

• Se il tubo mostra solo un segno superficiale e la ghiera non è né incrinata né deformata, il riassemblaggio secondo il numero corretto di giri solitamente consentirà di recuperare il giunto.
• Se la scanalatura nel tubo è abbastanza profonda da intrappolare un'unghia, taglia la sezione, taglia nuovamente l'estremità e ricomincia. Rattoppare un muro assottigliato è il modo in cui un pianto diventa uno scoppio.
• Se la ghiera è rotta, arrotolata o visibilmente distorta, sostituirla. Una ghiera fissata non può essere riposizionata e non trattiene un secondo morso.
• Se il cono del corpo è rigato, sostituire l'intero raccordo. Il cono è la superficie di riferimento e senza di esso nessuna ghiera sigillerà correttamente.
• Se lo stesso giunto perde due volte dopo due installazioni corrette, sostituirlo. Un terzo tentativo raramente finisce diversamente e costa più manodopera rispetto al pezzo.

Un'abitudine vale più di qualsiasi di queste regole: non riparare mai un giunto di compressione che perde stringendolo ulteriormente. Depressurizzare, aprirlo e guardare cosa ti dicono effettivamente la ghiera e l'estremità del tubo. Il serraggio è una fase di assemblaggio, non un metodo di riparazione.

Cosa cercare quando si acquistano raccordi a compressione

Quando si acquistano raccordi a compressione, la scheda tecnica è solo il punto di partenza. La ghiera è dove dovrebbero andare le domande. Chiedere di che materiale è fatto, come viene eventualmente trattato termicamente, se proviene dallo stesso lotto di produzione della scocca e come vengono verificate le sue dimensioni. Una ghiera il cui foro è largo una frazione, nelle mani di un installatore diventerà un raccordo che perde ripetutamente e nessun responsabile degli acquisti può prevedere quale sarà il giunto. L'officina ricorda.

Per i sistemi frenanti ad aria compressa dei veicoli commerciali destinati al Nord America, insistere sui raccordi recanti il ​​marchio DOT. I prodotti per freni ad aria compressa costruiti secondo i requisiti del Dipartimento dei trasporti e timbrati di conseguenza forniscono una linea di base tracciabile e su un circuito frenante un giunto che trasuda è una questione di sicurezza piuttosto che un problema di manutenzione. La stessa disciplina si applica ai tubi dei freni in rame: corpi in ottone sani, puntali formati correttamente, finitura finale uniforme.

La coerenza del lotto è più importante della qualità di un singolo campione. I primi cento accessori potrebbero assemblarsi bene; il cinquemillesimo lo sarà solo se dimensioni e finitura superficiale verranno verificate lotto per lotto e si potranno produrre rapporti di prova su richiesta. Dal lato degli acquirenti, quella coerenza viene acquistata piuttosto che sperata. Un fornitore in grado di fornire rapporti sui materiali e sulle dimensioni per lotto e che spedirà una quantità di prova in modo che i vostri installatori possano verificare la sensazione di serraggio su una tubazione reale, vi farà risparmiare sei mesi di reclami in loco. Proprio in questo caso è utile una politica di assenza di quantità minime d'ordine: non perché si possa acquistare alla spicciolata, ma perché l'officina possa assemblare il giunto prima che venga effettuato l'ordine in blocco.

Quindi, qual è la causa più comune di perdite nei raccordi a compressione? È il dado girato troppo oltre. Quel singolo errore è responsabile di più giunti piangenti di ogni altra causa combinata, ed è particolarmente frustrante perché è autoinflitto e spesso arriva dopo la perdita che avrebbe dovuto riparare. Una ghiera schiacciata, un tubo scanalato e un cono rigato sono le sue caratteristiche, riconoscibili in pochi secondi una volta aperto il giunto. Vibrazioni, cicli termici, corrosione e una mancata corrispondenza dello standard di filettatura sono tutte questioni, ma sono il secondo livello, le spiegazioni che si raggiungono una volta escluso un serraggio eccessivo.

Il rimedio non è affascinante. Tagliare il tubo a squadra, sbavarlo, segnare la profondità di inserimento, orientare correttamente la ghiera, abbassare a mano il dado e quindi applicare le spire previste. Pressurizzare, controllare il giunto con acqua saponata e, se piange ancora, smontarlo invece di aggiungere ulteriore forza. Un raccordo a compressione è una buona tenuta. È economico, può essere rifatto e esercita una forte pressione. Ha solo una cattiva reputazione perché è quasi impossibile resistere all'istinto di dargli un'altra svolta.