Come installare raccordi per tubi in ghisa sferoidale: guida completa

Raccordi per tubi in ferro duttile vengono installati pulendo e lubrificeo l'estremità del tubo, inserendola nella presa del raccordo o nel giunto meccanico, posizionando correttamente la guarnizione e serrando i bulloni del premistoppa alla coppia specificata, in genere 75–90 piedi-libbre per i giunti meccanici standard. La procedura esatta varia a seconda del tipo di giunto: giunto a pressione, meccanico, flangiato o vincolato. Eseguire correttamente ogni passaggio è fondamentale poiché un'installazione non corretta è la causa principale di perdite, guasti ai giunti e costosi lavori di scavo.

I raccordi per tubi in ghisa duttile sono ampiamente utilizzati nella distribuzione dell'acqua, nelle fognature, nella protezione antincendio e nei sistemi di tubazioni industriali. La loro resistenza alla trazione di 420 MPa minimo (secondo AWWA C153/ANSI A21.53) e valori di pressione fino a 350 psi rendono l'installazione corretta essenziale per l'integrità del sistema a lungo termine.

Tipi di raccordi per tubi in ghisa sferoidale e relativi metodi di giunzione

Prima di iniziare l'installazione, è necessario identificare con quale raccordo e tipo di giunto si sta lavorando. Ciascuno richiede una sequenza di assemblaggio e strumenti diversi.

Forme di adattamento comuni

• Gomiti (pieghe): 11,25°, 22,5°, 45° e 90°: utilizzati per modificare la direzione del tubo
• T-shirt: Per collegamenti derivati nella rete di distribuzione
• Riduttori: Concentrico o eccentrico, per transizioni di diametro del tubo
• Cappucci e tappi: Per terminazione di linea e test di pressione
• Croci: Intersezioni a quattro vie per sistemi di distribuzione a rete

Strumenti e materiali necessari prima di iniziare

Avere gli strumenti corretti a portata di mano prima di iniziare previene ritardi a metà lavoro e garantisce che i giunti soddisfino le specifiche. L'elenco seguente copre l'installazione dei due tipi di giunti più comuni: giunto a pressione e giunto meccanico.

• Chiave dinamometrica calibrato ad almeno 100 piedi-libbre (per il serraggio di bulloni MJ)
• Strumento per l'inserimento dei tubi o strumento di accompagnamento per giunti a innesto su tubi di diametro maggiore (≥ 6 pollici)
• Spazzola metallica e stracci puliti per la preparazione della superficie
• Lubrificante per guarnizioni approvato (non a base di petrolio, sicuro per l'acqua potabile)
• Bulloni a T e dadi esagonali (tipicamente acciaio bassolegato secondo AWWA C111)
• Strumento per il taglio dei tubi (sega abrasiva o tagliatubi adatta alla ghisa sferoidale)
• Calibro di profondità o strumento per il contrassegno di inserimento per verificare la corretta profondità di penetrazione del tubo
• Guarnizioni adattato alle dimensioni del tubo, al materiale (SBR o EPDM) e al tipo di giunto
• Scheda di riferimento della deflessione (deflessione ammissibile per giunto specificata dal produttore)

Verificare sempre che guarnizioni, pressacavi e bulloni corrispondano alla classe di pressione e al diametro del tubo. L'utilizzo di guarnizioni sottodimensionate o di materiale non corretto è una causa frequente di cedimento precoce dei giunti.

Come installare un raccordo con giunto a innesto

Il giunto a pressione (chiamato anche giunto Tyton) è il più comune e veloce da assemblare. Si basa interamente sulla compressione della guarnizione in gomma per formare una tenuta stagna. Non vengono utilizzati bulloni.

1. Ispezionare tutti i componenti. Controllare l'interno della presa, l'estremità del raccordo del tubo e la guarnizione per individuare eventuali crepe, scheggiature o detriti. Anche piccoli difetti possono causare perdite sotto pressione.
2. Pulire la presa e l'estremità del tubo. Utilizzare una spazzola metallica e uno straccio pulito per rimuovere sporco, sabbia e eventuali danni al rivestimento dagli ultimi 12-18 pollici del raccordo del tubo e dall'intera profondità della campana della presa.
3. Posizionare la guarnizione nella presa. Piegare la guarnizione a "forma di cuore" (chiamata anche posizione "ad arco") e inserirla nella scanalatura della presa. Premerlo saldamente nella scanalatura finché non si trova in posizione uniforme: nessuna parte deve sporgere in modo irregolare.
4. Segnare la profondità di inserimento sul tubo. Utilizzando la tabella della profondità di inserimento del produttore, contrassegnare il raccordo del tubo per indicare la penetrazione minima richiesta. Per un tubo da 6 pollici questo è in genere 3,5–4,0 pollici ; per tubi da 12 pollici, circa 5,5 pollici .
5. Lubrificare la guarnizione e l'estremità del tubo. Applicare uno strato uniforme di lubrificante per guarnizioni approvato all'interno della guarnizione in sede e al raccordo del tubo fino al segno di inserimento. Non utilizzare grasso a base di petrolio o olio per motori.
6. Allineare il tubo e spingerlo a casa. Centrare il rubinetto nell'apertura della presa e spingerlo dentro. Per tubi fino a 4 pollici, la forza manuale è solitamente sufficiente. Per 6 pollici e oltre, utilizzare una barra di spinta o di spinta contro un pannello di supporto in legno per evitare la rottura della campana. Spingere finché il contrassegno di inserimento non scompare nella presa.
7. Verificare l'articolazione. Inserire uno spessimetro o una sottile striscia di metallo attorno alla circonferenza della guarnizione per verificare che la guarnizione sia posizionata uniformemente e non si sia arrotolata o spostata all'interno del giunto.

I giunti a pressione lo consentono deflessione angolare di 3°–5° a seconda del diametro del tubo e delle specifiche del produttore, che consente piccoli assestamenti della trincea senza indurre stress sul giunto.

Come installare un raccordo con giunto meccanico (MJ).

Il giunto meccanico utilizza un premistoppa, una guarnizione in gomma e bulloni con testa a T per comprimere la guarnizione tra il tubo e la campana del raccordo. È il metodo di collegamento standard per valvole, idranti e raccordi per i quali potrebbe essere necessario lo smontaggio.

1. Far scorrere il premistoppa e la guarnizione sul tubo. Prima di posizionare il raccordo, far scorrere il premistoppa (labbro rivolto verso il raccordo) e quindi la guarnizione (conicità rivolta verso il raccordo) sull'estremità del raccordo del tubo.
2. Pulisci tutte le superfici di accoppiamento. Pulire il raccordo del tubo, la presa della campana del raccordo e le superfici di contatto della guarnizione. Rimuovere tutta la ruggine, le incrostazioni, l'olio e i detriti utilizzando una spazzola metallica.
3. Lubrificare la guarnizione. Applicare uno strato sottile e uniforme di lubrificante approvato all'esterno della guarnizione e all'interno della sede della campana. La lubrificazione previene la rottura della guarnizione durante l'assemblaggio e garantisce un posizionamento uniforme.
4. Inserire il tubo nella campana del raccordo. Spingere completamente il raccordo del tubo nella campana del raccordo finché non entra in contatto con l'anello di arresto all'interno della presa. Il tubo dovrebbe toccare completamente il fondo; l'inserimento parziale causerà una compressione asimmetrica della guarnizione.
5. Posizionare la guarnizione nella cavità della campana. Far scorrere la guarnizione fino alla campana e premerla uniformemente nella cavità della campana. La faccia affusolata della guarnizione deve essere rivolta verso la campana. Assicurarsi che la guarnizione sia posizionata uniformemente attorno all'intera circonferenza del tubo.
6. Posizionare il premistoppa e installare i bulloni a T. Far scorrere il premistoppa fino alla superficie della guarnizione. Inserire i bulloni a T attraverso i fori dei bulloni del premistoppa e allinearli con i fori dei bulloni corrispondenti del raccordo. Stringere manualmente tutti i dadi in modo uniforme prima di utilizzare una chiave inglese.
7. Stringere i bulloni secondo uno schema incrociato. Utilizzando una chiave dinamometrica, serrare i dadi in sequenza incrociata (a stella) per garantire una compressione uniforme della guarnizione. Fare tre passaggi progressivi : prima serrando manualmente, poi al 50% della coppia target, quindi alla coppia massima.
8. Raggiungere la specifica di coppia finale. Secondo AWWA C111, i valori di coppia standard dei bulloni MJ sono 75–90 piedi-libbre per bulloni da 5/8 pollici and 100-120 piedi-libbre per bulloni da 3/4 pollici . Non superare la coppia massima; un serraggio eccessivo danneggia la guarnizione e distorce la ghiandola.

Riferimento della coppia di bulloni MJ in base alla dimensione del tubo

Come installare un raccordo flangiato in ghisa sferoidale

I giunti flangiati sono connessioni bullonate generalmente utilizzate fuori terra o in volte dove è richiesto un accesso regolare per la manutenzione. Sono giunti rigidi: non è consentita alcuna deflessione angolare.

1. Ispezionare le facce della flangia. Entrambe le flange di accoppiamento devono essere piatte, pulite e prive di vaiolature o bave sollevate. Anche piccoli difetti superficiali impediscono la completa tenuta della guarnizione.
2. Selezionare la guarnizione corretta. Utilizzare una guarnizione in gomma su tutta la superficie per le flange a faccia piatta. Per le flange a faccia rialzata viene utilizzata una guarnizione ad anello. Il materiale della guarnizione è generalmente SBR, EPDM o neoprene, selezionato in base al mezzo fluido e alla temperatura.
3. Allineare le flange e inserire la guarnizione. Allineare i fori dei bulloni su entrambe le flange e centrare la guarnizione tra le due facce. Inserire uno o due bulloni senza stringere per mantenere l'allineamento durante il posizionamento della guarnizione.
4. Installare tutti i bulloni serrandoli a mano. Inserire tutti i bulloni e serrare a mano tutti i dadi per portare le flange a contatto con la guarnizione in modo uniforme prima di applicare la coppia.
5. Stringere secondo uno schema a stella alla coppia massima. Utilizzando la stessa sequenza incrociata dei giunti MJ, serrare in almeno tre passaggi. Per le flange ANSI Classe 150 su ghisa sferoidale da 6 pollici, la coppia di serraggio tipica è 60–80 piedi-libbre per bulloni da 5/8 pollici ; consultare il produttore della guarnizione per i valori finali poiché variano in base al materiale e allo spessore della guarnizione.
6. Eseguire un passaggio di controllo finale. Dopo aver raggiunto la coppia target, completare un ulteriore giro completo di serraggio per compensare il rilassamento della guarnizione (scorrimento), che normalmente riduce il carico effettivo del bullone del 10–15% entro la prima ora dopo il montaggio.

Installazione di raccordi congiunti trattenuti per il controllo della spinta

In corrispondenza di curve, raccordi a T, riduttori e vicoli ciechi, le forze di spinta idrauliche sbilanciate possono spingere i raccordi fuori dalla tubazione. I giunti trattenuti bloccano meccanicamente il tubo e il raccordo per resistere a queste forze, eliminando o riducendo la necessità di blocchi di spinta in calcestruzzo.

I comuni sistemi di giunzione vincolata includono TR FLEX (tubi statunitensi), Lok-Ring (tubi in ghisa americana) e vincoli meccanici per giunti MEGALUG . Ciascuno utilizza un meccanismo di bloccaggio diverso ma condivide lo stesso principio di installazione.

1. Installare il dispositivo di ritenuta (premistoppa con segmenti di bloccaggio o corpo MEGALUG) sul raccordo del tubo prima del montaggio: l'ordine di installazione dei componenti è fondamentale e varia in base al prodotto.
2. Assemblare il giunto push-on o MJ sottostante seguendo le procedure standard sopra descritte.
3. Innestare il meccanismo di ritenuta: per i dispositivi di tipo MEGALUG, serrare le viti di fissaggio alla coppia specificata (tipicamente 100 ft-lb per viti di fissaggio da 3/4 pollici ) utilizzando una chiave dinamometrica per inserire i segmenti a cuneo seghettati nella parete del tubo.
4. Verificare l'aggancio tentando di tirare indietro il tubo manualmente: non dovrebbe esserci alcun movimento una volta attivato correttamente il sistema di ritenuta.

Calcolare sempre la lunghezza di vincolo richiesta utilizzando il software o la tabella di progettazione del vincolo di spinta del produttore del tubo. Ad esempio, a Curva di 90° su tubo da 8 pollici a 200 psi in terreni a media densità può essere necessario un contenimento 40–60 piedi di tubo su ciascuna gamba .

Requisiti per la preparazione della trincea e il rivestimento dei tubi

La corretta installazione dei raccordi dipende anche dalle adeguate condizioni dello scavo. Anche un giunto perfettamente assemblato fallirà in caso di assestamenti differenziali se il supporto è inadeguato.

• Larghezza della trincea: Almeno 18 pollici più largo del diametro esterno del tubo per consentire la corretta compattazione del materiale di rinforzo su entrambi i lati.
• Materiale della lettiera: AWWA C600 consiglia pietrisco o materiale granulare con una dimensione massima delle particelle di 3/4 pollici per tubi fino a 24 pollici. Evitare rocce di grandi dimensioni, materiale ghiacciato o terreno organico come lettiera.
• Fori della campana: Scavare un foro per la campana in corrispondenza di ciascun punto di giunzione in modo che sia il cilindro del tubo, non la campana, a poggiare sul letto. La campana dovrebbe fluttuare liberamente; il carico diretto sulla campana provoca concentrazioni di stress.
• Compattazione: Il materiale della coscia deve essere compattato Densità Proctor standard 85–90%. utilizzando pressini manuali o compattatori meccanici in piastre di sollevamento non superiori a 6 pollici.
• Profondità della copertura: La copertura minima per la rete idrica in ghisa sferoidale è tipicamente 36 pollici in terreni sensibili al gelo e 30 pollici in climi più caldi, secondo i codici locali e le linee guida AWWA M41.

Test di pressione dopo l'installazione del raccordo

Tutte le nuove installazioni di tubi in ghisa sferoidale devono essere sottoposte a prova di pressione idrostatica prima del riempimento o della messa in servizio. AWWA C600 specifica la procedura di test standard.

• Pressione di prova: Tipicamente 1,5× la pressione di esercizio del sistema , ma non inferiore a 150 psi e non superiore alla pressione nominale del componente con il valore nominale più basso nella sezione di prova.
• Durata: Mantenere la pressione di prova per un minimo di 2 ore monitorando la caduta di pressione.
• Perdita ammissibile: AWWA C600 calcola la perdita massima consentita utilizzando la formula: L = (S × D × √P) / 148.000, dove L è la perdita in galloni all'ora, S è la lunghezza del tubo testato in piedi, D è il diametro nominale del tubo in pollici e P è la pressione media di prova in psi.
• Ispezionare visivamente tutti i giunti esposti durante il test. Qualsiasi gocciolamento visibile su un giunto indica un posizionamento errato della guarnizione o una coppia di bulloni insufficiente: depressurizzare e smontare prima di rifare il giunto.

Errori comuni di installazione e come evitarli

La maggior parte dei guasti ai raccordi in ghisa duttile in servizio è riconducibile a un numero limitato di errori di installazione. La consapevolezza di questi aspetti impedisce interventi di riparazione costosi.

Protezione dalla corrosione per raccordi interrati

I raccordi in ferro duttile sono suscettibili alla corrosione esterna in terreni aggressivi, in particolare quelli con bassa resistività (<1.500 ohm-cm), elevata umidità o correnti elettriche vaganti. Vengono utilizzati due metodi di protezione standard:

Custodia in polietilene

Avvolgimento dei raccordi Pellicola di polietilene sfusa da 8 mil (secondo AWWA C105) è il metodo di protezione dalla corrosione più economico e ampiamente utilizzato. La pellicola viene applicata in modo sciolto, non termoretraibile, per intrappolare l'umidità sulla superficie del tubo, creando un microambiente meno corrosivo rispetto al contatto diretto con il suolo. Sovrapponi tutte le cuciture di almeno 12 pollici e sigillare con nastro resistente alla corrosione.

Protezione catodica

In terreni altamente corrosivi (resistività <500 ohm-cm), è specificata una protezione catodica supplementare mediante anodi a nastro di zinco o sistemi a corrente impressa. I sistemi con anodi a nastro di zinco vengono installati lungo il tubo, collegati al raccordo con un filo di prova e riempiti con materiale conduttivo. I sistemi sono progettati per mantenere a potenziale tubo-suolo pari a −850 mV o più negativo (rispetto all'elettrodo di riferimento rame/solfato di rame) secondo NACE SP0169.