Raccordi idraulici e tensioni interne al materiale

L’accoppiamento a tenuta sui raccordi idraulici viene fatto utilizzando filettature gas di tipo conico con l’aggiunta di un materiale sigillante sul filetto. Il materiale con cui sono realizzati questi articoli è ottone stampato a caldo e se tale processo non viene svolto correttamente può presentare problemi di tensocorrosione marcata.
I raccordi idraulici filettati con una filettatura cilindrica infatti vengono accoppiati con tubi a filetto maschio conico, questo comporta una sollecitazione radiale proporzionale alla coppia con cui vengono avvitati tra loro. La struttura cristallina del materiale deve essere altamente omogenea per non creare punti di concentrazione di sforzo che possano avviare il processo di corrosione. Va pertanto applicata una coppia di serraggio adeguata.
Anche la scelta del sigillante per la tenuta dei raccordi idraulici può influenzare questo fenomeno, pertanto la scelta deve essere adeguata sia al tipo di raccordo che al fluido che esso deve veicolare.
 

Tra i problemi che si possono riscontrare nell’utilizzo dei raccordi idraulici vi è la manifestazione di cedimenti in esercizio dovuti alle tensioni che si generano all’interno del materiale. Lo studio tensionale è un argomento centrale della progettazione meccanica in quanto sono stati sviluppati numerosi metodi per stimare gli sforzi che si presentano durante la vita utile di un componente. La complessità e l’importanza di questi aspetti rendono il ruolo del progettista strutturale centrale nella buona riuscita dei prodotti che si vogliono realizzare.
 

Fare una classificazione completa di tutte le tipologie di sforzo che si possono riscontrare in esercizio è complesso, ma è possibile riassumere le tensioni principali:
- sforzi statici: sono sforzi che presentano intensità, verso e direzione costanti e sono quasi sempre causati dall’applicazione di un carico su un componente. Appartengono a questa categoria gli sforzi normali, applicati in direzione perpendicolare rispetto alla superficie di riferimento, e sforzi di taglio. L’unione di queste due sollecitazioni principali porta a diverse tipologie di sollecitazione tra cui la flessione, mentre più sforzi di taglio portano alla sollecitazione di torsione;
- Sforzi di fatica: sono sforzi che presentano generalmente intensità inferiori rispetto a quelli statici ma che portano comunque al cedimento dei componenti. Sono caratterizzati da andamenti ciclici che possono portare, ripetendosi un numero pari o superiore a N volte, alla perdita di funzionalità dei componenti;
- Sforzi occasionali: possono essere causati da numerosi agenti, tra i quali vi è sicuramente lo sforzo generato da un impatto. Assume, quindi, importanza notevole anche la resilienza dei materiali;
- sforzi residui: sono sollecitazioni riscontrabili nel materiale a seguito di operazioni di formatura, tra le quali le lavorazioni per deformazione plastica, soprattutto a freddo. In particolare, risultano particolarmente gravosi quando non vengono svolte corrette operazioni di distensione.
 

Lo studio dei materiali ha permesso di sviluppare modelli e proprietà centrali nei materiali. Tra questi vi sono sicuramente, anche se non sono gli unici:
1. Sforzi di snervamento;
2. Sforzo di rottura;
3. Resistenza all’impatto;
4. Limite di fatica (con relative curve).
Inoltre, sono stati introdotti modelli per il confronto della resistenza del materiale con le sollecitazioni riscontrate in esercizio, tenendo conto di coefficienti di sicurezza ampi che permettano di tener conto di altri effetti e difettologie che non sono spesso preventivabili, ma che vanno spesso ad inficiare il comportamento corretto dei componenti. Infatti, difetti, spigoli e cricche possono portare all’intensificazione degli sforzi che sono l’argomento centrale della Meccanica della Frattura, un ramo importantissimo della Meccanica dei Materiali.

Come introdotto nei paragrafi precedenti, i raccordi idraulici possono subire diverse tipologie di sollecitazioni in esercizio che possono portare al danneggiamento e alla rottura di questi. Vi sono, però, dei metodi per riuscire a migliorare le proprietà resistenziali dei raccordi idraulici e allungarne la vita utile in esercizio:
- trattamenti termici: sono fondamentali per agire sul materiale e migliorarne le caratteristiche meccaniche;
- rivestimenti: l’utilizzo di rivestimenti consente di proteggere la superficie da ambienti particolarmente aggressivi che possono andare a danneggiare i raccordi. Appartengono a questa categoria anche le verniciature;
- operazioni di finitura superficiale: consentono di introdurre sforzi di compressione nel materiale alzando il limite di fatica e la corrispettiva resistenza.
Seppur questi rappresentino solamente alcuni dei possibili metodi di azione sui raccordi per migliorarne il comportamento, è chiaro ed evidente che lo studio preventivo rappresenti il punto cardine della progettazione. Una scelta efficace di tutto ciò che concerne tali prodotti rappresenta il punto di partenza necessario ma non sufficiente per evitare problematiche. Simulazioni strutturali e applicative possono aiutare in questa fase, permettendo di anticipare eventuali criticità ed affrontarle in maniera adeguata, evitando anche i rischi per la sicurezza che possono presentarsi qualora i raccordi idraulici di interesse dovessero mostra un malfunzionamento.

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