All’interno di un qualsiasi impianto domestico o civile è possibile trovare tubature che presentano assi ortogonali tra loro o con un angolo tale da non renderli paralleli come, ad esempio, a 45°. Per la realizzazione del collegamento, allora, sono scelti dei componenti fondamentali che consentano la giunzione: le curve. In particolare, le
curve in acciaio inossidabile austenitico (in 304/304L e 316/316L) presentano una serie di caratteristiche meccaniche e resistenziali:
- resistenza meccanica: consente di evitare rotture in esercizio;
- buona duttilità: utile nel processo di formatura dei componenti;
- resistenza in temperatura: consente di affrontare condizioni di lavoro gravoso che potrebbero portare al cedimento anticipato delle strutture;
- resistenza a corrosione: un aspetto centrale per dispositivi che si trovano a contatto con fluidi e ambienti particolarmente aggressivi.
All’interno del catalogo di Intertubi sono presenti numerose tipologie di curve che si differenziano per alcune caratteristiche fondamentali:
1. normativa di riferimento: le due principali sono la normativa americana ASME B16.9 e la normativa europea EN-10253;
2. dimensioni caratteristiche: tra le quali è opportuno ricordare il raggio di curvatura, lo spessore e il diametro del condotto;
3. l’angolo: ovvero l’inclinazione tra gli assi dei due tubi posti in collegamento.
Per quanto riguarda la prima distinzione, basata sulle normative di riferimento, nel caso americano sono presenti curve senza saldare a 45°, con diametro da ½” a 24” e raggio di curvatura pari a 1,5 volte il diametro, e 90°, da 1” a 24” con raggio di curvatura pari al diametro.
Per la normativa europea, invece, le curve sono saldate con angolo di 45°, da 13,7 mm a 609,6 mm con raggio di curvatura pari a 1,5 volte il diametro, e a 90°, da 21,3 mm a 114,3 mm con raggio di curvatura pari a 2,5 volte il diametro.
La distinzione fondamentale è la presenza della saldatura che deriva dal metodo produttivo differente. La saldatura è una tecnologia di giunzione molto utilizzata per i materiali metallici con molti benefici ma anche alcuni limiti dovuti al cambiamento microstrutturale, alla possibile presenza di difetti e, in generale, alla qualità del prodotto ottenuto.
Il processo di forgiatura delle curve in acciaio inox
Per riuscire a realizzare delle curve in acciaio inox che rispettino le normative e i requisiti qualitativi richiesti dai clienti, Intertubi impiega, oltre a materiali eccellenti per caratteristiche e proprietà, processi produttivi controllati seguendo le migliori procedure derivanti sia dallo studio che dall’esperienza nel campo.
In particolare, assume notevole importanza il processo di forgiatura (o fucinatura). Tale operazione consente la trasformazione dell’acciaio inox portandolo ad elevate temperature e deformandolo plasticamente fino ad ottenere un semilavorato. La corretta scelta dei parametri da impostare per il processo è fondamentale, oltre alla manutenzione continua degli impianti, sia per evitare danneggiamenti successivi in esercizio che per non produrre un eccessivo numero di scarti che rappresenta un danno dal punto di vista economico.
Tra questi vi sono:
- temperatura dell’acciaio di partenza;
- forma del materiale di partenza;
- tipologia di materiale e composizione chimica;
- tipologia di operazione di forgiatura svolta;
- tipologia di lubrificante utilizzato nel processo.
Sulla base di quanto detto, è facile capire come lo studio e l’analisi della mutua influenza di questi parametri rappresenti un requisito essenziale. Oltre a questo, anche i magli o le matrici utilizzate devono essere costantemente manutenute per evitare che problemi come la fatica termica e altre tipologie di cedimento possano alterare la qualità del prodotto.
Al termine di tale operazione, comunque, le curve in acciaio inox devono essere finite ed ulteriormente lavorate prima di poter esser messe in commercio.
Come scegliere la curva in acciaio inossidabile più adatta?
La strategia da seguire per la scelta della corretta curva in acciaio inossidabile da scegliere per la specifica applicazione non è univoca.
Essa dipende, infatti, non solo dalle caratteristiche progettuali dell’impianto in questione, ovvero la geometria, la disposizione, l’inclinazione dei tubi e le dimensioni, ma anche dalle condizioni al contorno, quali l’ambiente e le sollecitazioni presenti, che rappresentano delle caratteristiche aggiuntive ma, sicuramente, non secondarie. L’esperienza e la qualità di Intertubi consente di andare incontro alle esigenze del cliente supportandolo nella scelta più idonea per il caso specifico di studio, evitando inconveniente a monte del progetto e riducendo i costi, le manutenzioni e i tempi correlati.
Le dimensioni caratteristiche delle curve e la loro progettazione
Viste le normative, le tipologie e i metodi di collegamento, è necessario spostare l’attenzione sulla fase progettuale delle curve in acciaio inossidabile e sulle dimensioni caratteristiche che fungono da cardine sia per la scelta che per la realizzazione.
In particolare:
- diametro esterno: che sia in pollici o in mm, rappresenta la caratteristica principale per la scelta in quanto deve essere operata sulla base dell’impianto in cui va ad operare.
- spessore: è fondamentale per la resistenza strutturale dell’impianto in quanto garantisce determinate caratteristiche resistenziali. Per questo motivo deve essere realizzato uniforme lungo tutta la sezione.
- distanza tra sezione di imbocco e l’asse dell’altra entrata: è una caratteristica dimensionale importante e valida solamente per le curve a 90°;
- distanza tra sezione di imbocco e centro della curvatura: è una caratteristica dimensionale importante e valida solamente per le curve a 45°;
- peso della curva: può essere necessario per andare a stimare i carichi e le inerzie in esercizio.
Il ruolo del progettista, pur attenendosi alle stringenti norme evidenziate in precedenza, è quello di capire i principali “failure mode” possibili e anticiparli in fase progettuale, evitando che questi si manifestino. Inoltre, deve essere in grado di fornire supporto al cliente in merito alla specifica applicazione delle curve in acciaio inossidabile, evidenziando vantaggi e criticità in modo da svolgere un servizio completo che consenta l’interconnessione tra produttore e cliente, migliorando la resa finale dell’impianto.
La saldatura delle curve in acciaio inossidabile
La saldatura degli acciai inossidabili non è semplice come per altri materiali caratteristici del mondo idraulico. Infatti, l’acciaio inossidabile presenta solitamente uno strato di ossido caratteristico (idoneo, ad esempio, per la protezione dal fenomeno della corrosione) che tende a rendere difficile il processo e richiede alcuni accorgimenti:
- reparazione del cianfrino: importante è la rimozione dello strato di ossido in corrispondenza della zona di saldatura mediante abrasione meccanica;
- utilizzo di opportuno materiale di apporto: tale aggiunta consente di migliorare le caratteristiche della zona evitando problematiche resistenziali che possono insorgere in corrispondenza della zona saldata o termicamente alterata.
- utilizzo di acciai inossidabili austenitici: presentano una migliore saldabilità rispetto agli altri acciai inossidabili riducendo la problematica a monte.
Per quest’ultimo motivo per questa tipologia di applicazioni vengono scelti gli acciai inossidabili austenitici come quelli citati in precedenza nel paragrafo apposito.
Certamente seguire queste indicazioni rappresenta un buon punto di partenza ma non è sufficiente per realizzare una saldatura ad opera d’arte. Infatti, il saldatore deve essere formato adeguatamente e deve conoscere l’importanza di ciascun parametro caratteristico della saldatura quali, ad esempio, la profondità e la velocità di passata. La saldatura non realizzata correttamente porta con sé numerosi problemi dal punto di vista resistenziale e strutturale che possono fungere da zone di debolezza per l’impianto una volta messe in esercizio le curve in acciaio inossidabile.
La storia dell’utilizzo dell’acciaio inossidabile
Come già introdotto nei paragrafi precedenti, l’acciaio inossidabile presenta caratteristiche eccezionali per la realizzazione delle curve come, ad esempio, la combinazione di proprietà resistenziali e anticorrosive che sono centrali negli impianti idrici a causa della presenza di sforzi e fenomeni degradativi di notevole entità.
Le prime tracce dell’utilizzo di questo materiale in ambito bellico risalgono all’antichità e sono state confermate dalla presenza di manoscritti che descrivono l’acciaio inossidabile. L’anno, però, che viene riconosciuto convenzionalmente come il punto zero nell’utilizzo di questo formidabile materiale è il 1872, quando alcuni scienziati aggiunsero il cromo all’acciaio e notarono che tale aggiunta aveva un effetto benefico sulla formazione della ruggine. Nonostante ciò, come per molte invenzioni della storia, l’utilizzo su larga scala avvenne solamente con l’avvento della I Guerra Mondiale e il primo processo di industrializzazione su ampia scala risale al 1913 negli Stati Uniti. La spiegazione di queste caratteristiche, però, avverrà solamente con lo studio del fenomeno della passivazione che verrà svolto nei primi decenni del XX secolo.
Da allora questo materiale è entrato sempre più nelle nostre vite e viene utilizzato per la realizzazione di moltissimi componenti, siano essi per il settore idraulico, come le curve di nostro interesse, o per altri settori applicativi che si trovano a fronteggiare ambienti che tendono a degradare rapidamente il materiale.
