L'INGEGNERE PARLA Ep.25: Tabella delle filettature dei tubi marini: interfacce di identificazione e sigillatura BSP, NPT e NPSM

Due raccordi contrassegnati 1/2 che non formeranno un giunto

Su un banco di montaggio, un raccordo segnato1/2incontra una parte di accoppiamento anch'essa contrassegnata1/2. Entrambi sono puliti, entrambi hanno le dimensioni nominali richieste dal disegno ed entrambi sono descritti onestamente dai rispettivi fornitori. Eppure corrono insieme a mano per qualche giro e poi si fermano di colpo - oppure si avvitano alla spalla e piangono nel momento in cui la linea viene pressurizzata. Niente è stato contraffatto e nessuno è stato negligente. Le due parti vengono semplicemente tagliate su due diversi sistemi di filo e una frazione che sembra identica significa qualcosa di diverso in ciascuna.

Questa è la forma quotidiana della confusione delle filettature dei tubi, ed è un problema di geometria molto prima che sia un problema di coppia. Un diagramma dei fili dei tubi marini è utile solo se separa tre cose da una singola1/2non può: la forma della filettatura (il suo angolo del fianco), la conicità e il punto in cui il giunto è progettato per sigillare. Sbagliando questi tre elementi, nessuna quantità di composto serrante o sigillante produrrà una connessione sana.

Quello che 1/2 ti dice realmente

Le dimensioni nominali dei tubi sono numeri di dimensioni, non misurazioni. La frazione un tempo tracciava il foro del tubo su cui un raccordo doveva essere avvitato e sopravvive oggi come designazione. Non è il diametro esterno misurato della filettatura e non è nemmeno il foro. Un installatore che misura una parte etichettata 1/2 e la confronta con "0,5 pollici" sbaglierà con un ampio margine prima ancora di toccare le filettature.

Quindi il diametro esterno deve essere misurato e poi confrontato con una tabella, e la designazione sulla parte o sul disegno è ciò che effettivamente dà il nome al sistema. La stessa frazione scritta esiste in più di un sistema e tali sistemi non si scambiano.

Identificarlo in quattro passaggi

Lavora in un ordine fisso in modo che vengano prese ogni volta le stesse letture, chiunque sia al banco.

1. Leggere la conicità sulle filettature, non sul corpo.Misurare il diametro del filo al primo filo innestato e nuovamente all'ultimo. Una filettatura conica cambia diametro lungo la sua lunghezza; un thread parallelo no. La conicità condivisa dalla filettatura conica BSP e dall'NPT è 1:16 sul diametro: 0,75 pollici per piede, un semiangolo di 1°47′ rispetto all'asse del tubo. In parole povere il diametro cresce di circa 1 mm per ogni 16 mm di lunghezza del filetto. Misura nelle posizioni definite (primo e ultimo filo) anziché in un punto conveniente sul corpo.

2. Misurare il diametro esterno attraverso le creste.Effettuare la lettura sulle creste del filo e abbinarla ad una tabella per la dimensione nominale. Non c'è scorciatoia: il diametro misurato non sarà uguale alla frazione e non sarà uguale al foro.

3. Contare i fili per pollice.Un misuratore del passo della filettatura fornisce direttamente il passo. Questo passaggio è necessario ma non sufficiente: come mostra la tabella seguente, il numero di fili può essere identico su due diversi sistemi con la stessa dimensione nominale, quindi un passo corrispondente da solo dimostra ben poco.

4. Confermare con la designazione o con un manometro.Calibri e misuratore di passo sono un metodo di screening; la conferma corretta è la designazione standard della parte e, laddove l'ispezione è importante, un calibro di filettatura passa/non passa per quello standard. Trattare la misurazione del calibro come un'identificazione al primo passaggio, non come un'accettazione.

Riferimento per l'identificazione delle dimensioni comuni

La tabella seguente raccoglie le letture più spesso necessarie per ordinare una parte in base alle dimensioni. È limitato all'intervallo in cui le prove sono solide (da 1/8 a 2 in dimensione nominale) ed è un riferimento identificativo, non un'approvazione di compatibilità o pressione.

Due quantità diverse si trovano fianco a fianco in questa tabella e non devono essere lette come un unico calibro. La colonna G è il diametro maggiore della filettatura, misurato attraverso le creste della filettatura, dallo standard della filettatura parallela. La colonna NPT è il diametro esterno nominale del tubo utilizzato per identificare la dimensione, una quantità diversa in unità diverse. Entrambi sono riferimenti identificativi tratti dalle norme e dalle tabelle derivate dalle norme citate in questo articolo; non sono una misurazione continua e non sono una figura di adattamento o di pressione.

Leggi la riga da 1/8 contro la riga da 1/4 e apparirà l'intero articolo. A 1/8 della dimensione nominale la filettatura G parallela funziona a 28 fili per pollice mentre NPT funziona a 27; a 1/4 i due si siedono a 19 e 18. Sono chiaramente diversi. Ma a 1/2, e ancora a 3/4, entrambi i sistemi arrivano a 14 fili per pollice. Un misuratore di passo non può separare due raccordi 1/2 l'uno dall'altro. Ciò che li separa è l'angolo del fianco e la conicità: esattamente ciò che il numero di fili non ti dirà mai.

Le tre variabili che decidono se due parti si accoppiano

I giunti sigillano laddove lo standard definisce la tenuta alla pressione, non laddove l'installatore applica nastro o composto. Si noti inoltre che NPT e NPSM condividono la stessa forma a 60° e le stesse filettature per pollice alla stessa dimensione nominale; la differenza è conica rispetto a quella diritta e solo questo cambia l'interfaccia di tenuta. Accanto a queste esistono designazioni correlate: NPTF è una variante con tenuta a secco della conicità NPT, mentre NPS e NPSL descrivono filettature diritte per altri scopi, ma non cambiano il modo in cui i quattro sistemi di cui sopra dovrebbero essere identificati.

All'interno della famiglia BSP le designazioni si separano ulteriormente, ed è qui che il linguaggio vago causa veri problemi. G è la filettatura parallela ISO 228-1. R è la filettatura esterna conica, Rp la filettatura interna parallela e Rc la filettatura interna conica del sistema ISO 7-1 / EN 10226. Rp è il filo interno parallelo di quel sistema – non è semplicemente un altro nome per G, e i due standard li usano in diversi accordi congiunti. Trattare ogni thread "BSP" come un elemento è lo stesso errore di trattare ogni "1/2" come un elemento.

Perché un numero di thread identico non sigillerà ancora

NPT e NPSM sono la coppia più spesso mal valutata e l'errore di solito va in una direzione: si presume che i due debbano differire nel profilo e nel passo della filettatura, perché si comportano in modo così diverso nella giunzione. Non lo fanno. Entrambi sono a forma di V di 60° con creste e radici piatte e, ad una data dimensione nominale, portano lo stesso numero di fili per pollice. La differenza è che NPT è rastremato e NPSM è dritto.

Questa unica differenza è decisiva. Una filettatura esterna conica necessita di una controparte conica o correttamente abbinata per cuneo e tenuta. Avvitate in una filettatura diritta, le due forme sono in conflitto: le prime filettature si innestano e le rimanenti non si uniscono mai correttamente, quindi il giunto ha una lunghezza portante molto ridotta e un percorso per l'acqua direttamente attraverso di esso. È un vero e proprio assemblaggio – sembra tale – ma non è un giunto a tenuta di pressione. L'affermazione complementare è altrettanto importante: poiché la forma e il tono sono condivisi, i due possono essere avviati insieme, ed è proprio per questo che questa discrepanza non viene colta da "si infila" o "ci sono voluti un paio di giri". Queste non sono conferme di idoneità. Anche dimensioni, tolleranze e misure differiscono, quindi NPT e NPSM rimangono filettature separate e specificate individualmente; Anche "lo stesso tranne la rastremazione" non è una abbreviazione sicura.

L'interfaccia di tenuta è il punto centrale

Il fatto che una filettatura sia progettata per sigillare sui fianchi o lontano da essi determina come deve essere assemblato il giunto e dove è possibile arrestare una perdita.

• Fuori dai fili.I giunti paralleli BSP (G) non sono affatto realizzati a tenuta di pressione sulla filettatura. La norma specifica esplicitamente che la tenuta alla pressione si ottiene comprimendo due superfici di serraggio all'esterno delle filettature con una guarnizione adeguata: una guarnizione, una rondella incollata o un O-ring sulla faccia. L'NPSM si comporta allo stesso modo: la tenuta è fuori dalla filettatura - su una sede, una guarnizione o un O-ring a seconda del modello del raccordo - e sui raccordi girevoli femmina la sede è comunemente un cono di 30°. Su queste articolazioni il filo avviene ritenzione e allineamento; il sigillo risiede altrove e l'aggiunta di altro nastro a una filettatura parallela non lo trasforma in un elemento di tenuta.
• Sui fili.I giunti conici BSP (EN 10226-1 / ISO 7-1) e i giunti NPT sono resi a tenuta di pressione accoppiando le filettature ed entrambi richiedono un mezzo sigillante: un sigillante per filettature o un composto di giunzione per il sistema conico BSP, un sigillante o un nastro in PTFE comunemente per NPT. Il cuneo del cono 1:16 è ciò che chiude il giunto.

Ecco perché una perdita su un raccordo a filettatura parallela e una perdita su un raccordo a filettatura conica non sono la stessa diagnosi. Su una filettatura conica la guarnizione si forma lungo la lunghezza impegnata, quindi la distanza raggiunta dalla filettatura è importante. Su una filettatura parallela con una guarnizione frontale, la filettatura tiene insieme solo le facce e si noterà una perdita sulla guarnizione o sulla sede: comprimerla eccessivamente non aiuta. E quando i due sistemi vengono mischiati, la soluzione non è un sigillante migliore; è la controparte corretta.

Le interfacce marine dove questo morde

Sotto la linea di galleggiamento un disadattamento del filo passa da scomodo a grave e i raccordi coinvolti seguono una logica che vale la pena conoscere.

• Raccordi passascafo.Un passascafo flangiato standard - il raccordo a fungo o a pelle - è realizzato con una filettatura esterna diritta. Questo è intenzionale: un collo dritto può essere adattato allo spessore dello scafo e comunque accoppiato con una valvola a mare con filettatura diritta o un adattatore flangiato. La famiglia è visibile attraverso ilgamma di raccordi passascafo.
• Prese a mare flangiate.Nella configurazione descritta dalla guida all'installazione marina, una valvola a mare flangiata presenta filettature diritte femmina sull'estremità esterna, flangiata e filettature NPT (rastremate) femmina sull'estremità interna. Questa disposizione è ciò che consente ad uno scafo dritto di incontrare la valvola a mare in corrispondenza della flangia mentre il lato interno accetta una coda o una valvola NPT. Descrive quella classe di prese a mare flangiate; non si afferma che ogni valvola a mare di ogni nave sia costruita in questo modo.
• Valvole in linea.Una valvola in linea semplice è normalmente filettata NPT su entrambe le estremità. Tali filettature non sono destinate ad atterrare direttamente su un passascafo con filettatura diritta e tale valvola non deve essere sostituita con una valvola a mare flangiata su tale connessione.
• Fili combinati.Alcuni scafi passanti sono tagliati con una cosiddetta filettatura combinata, dove la porzione di piombo è NPT e si fonde in una filettatura diritta più all'interno. Questo è un compromesso che consente di avviare una valvola NPT su uno scafo dritto. Si tratta di una forma non standard particolare di questi raccordi e il giunto dipende quindi da quel design individuale piuttosto che da una coppia di filetti standard intercambiabili.

La regola ripetuta dalla guida per l'installazione marina è breve e vale la pena menzionarla per quello che è: un requisito del settore ampiamente citato piuttosto che una clausola verificata per questo articolo: le filettature utilizzate in un'installazione di presa a mare dovrebbero essere compatibili, da NPT a NPT e da dritto a dritto. Dove non lo sono, il fallimento non è drammatico. I thread iniziano; semplicemente non riescono ad agganciarsi completamente e ciò che rimane è un giunto corto, debole e soggetto a perdite che non rivelerà la sua debolezza finché la barca non sarà in acqua. Il composto sigillante e la forza non riparano una filettatura non corrispondente: la nascondono.

Cosa inserire nell'ordine e cosa controllare al banco

La maggior parte delle controversie sui thread vengono risolte dalle informazioni piuttosto che dagli strumenti e due brevi elenchi coprono questo argomento.

Per l'approvvigionamento, quando una parte viene specificata o acquistata:

• Indicare il sistema di filettatura e la designazione, non solo la dimensione, ad esempio "G 1/2, parallelo, secondo ISO 228-1" o "1/2-14 NPT, secondo ASME B1.20.1". Un semplice "1/2" non è una specifica.
• Richiedere che la norma e la filettatura siano marcate o indicate sul disegno e sull'imballo, in modo da poter controllare il pezzo al ricevimento anziché alla messa in servizio.
• Laddove la fonte non sia certa, richiedere le tre letture: diametro esterno attraverso le creste, fili per pollice e se il filo si rastrema.

Per l'assemblaggio, prima che qualsiasi cosa venga sigillata o serrata:

• Identificare prima la famiglia: misurare la conicità, quindi il diametro esterno, quindi il passo e confermare la designazione.
• Abbina famiglia a famiglia: diritto con diritto, cono conico, con la forma corretta della filettatura su ciascun lato.
• Non considerare "si infila" o "fa qualche giro" come prova di adattamento su una connessione sotto la linea di galleggiamento.

Niente di tutto ciò richiede attrezzature speciali oltre a una pinza, un misuratore di passo e la designazione stessa del pezzo, ma richiede che l'identificazione avvenga prima che il sigillante venga applicato, non dopo che si è verificata la perdita.

Discutere i requisiti del thread prima di ordinare

Se stai specificando o acquistando hardware marino filettato e desideri capire quale sistema di filettatura dovrebbe supportare un determinato raccordo - o come dichiararlo su un ordine di acquisto in modo che possa essere verificato al ricevimento - inviaci il componente, la connessione prevista e qualsiasi disegno o campione in tuo possesso, insieme alle letture sopra descritte. Possiamo discutere i requisiti del thread e i controlli di identificazione rispetto alla tua applicazione e aiutarti a mettere in atto una specifica chiara.