Cosa sono le guarnizioni metalliche ondulate?

Guarnizioni metalliche ondulate sono un tipo di elemento meccanico utilizzato per la sigillatura. Sono costituiti da sottili lamine metalliche attraverso un processo speciale e vengono pressati in una guarnizione circolare a forma di anello con motivi ondulati regolari concavi e convessi (cioè "ondulazioni"). Le guarnizioni CMG sono considerate lo standard per la tecnologia delle guarnizioni in metallo ondulato. Le guarnizioni CMG sono la scelta ideale per le flange ASME Classe 150 e Classe 300 con carico minimo sui bulloni.

1. Caratteristiche principali e principi di funzionamento
(1) Elasticità e resilienza:
La struttura ondulata è come una piccola molla. Quando i bulloni della flangia vengono serrati, le ondulazioni vengono compresse; e quando l'apparecchiatura vibra a causa delle variazioni di temperatura e pressione durante il funzionamento o le flange sono leggermente separate, le ondulazioni compresse possono rimbalzare per compensare questo cambiamento, mantenendo sempre il contatto tra le superfici di tenuta e prevenendo perdite. Questa è la chiave della sua superiorità rispetto alle guarnizioni piatte.
(2) Rapporto di pressione di tenuta elevato:
Poiché l'area di contatto dell'ondulazione è relativamente piccola, la pressione (pressione specifica) per unità di area è maggiore con lo stesso precarico del bullone, rendendo più semplice la compressione e il riempimento di piccoli difetti superficiali della flangia, ottenendo così la sigillatura iniziale.
(3) Sono disponibili vari materiali metallici:
È possibile selezionare diversi materiali metallici in base ai diversi mezzi (come la corrosività) e alle condizioni di lavoro (temperatura, pressione). Quelli comuni sono: Acciaio inossidabile 304/316: il più comunemente usato, con buona resistenza alla corrosione e prestazioni complete. Acciaio al carbonio: utilizzato per condizioni di lavoro non corrosive, come vapore ad alta temperatura. Leghe speciali: come Hastelloy, Monel e Inconel, utilizzate in ambienti corrosivi o ad alta temperatura.
(4) Strato di copertura morbida disponibile:
Per ottenere una migliore tenuta all'aria o sigillare supporti speciali, è possibile ricoprire uno strato di materiale sigillante morbido sulle superfici di contatto superiore e inferiore della guarnizione metallica ondulata, come ad esempio: Grafite: resistente alle alte temperature, chimicamente inerte e la più utilizzata. PTFE (politetrafluoroetilene): ottima resistenza alla corrosione chimica. Mica: utilizzata per temperature estremamente elevate (come applicazioni ad alta temperatura in atmosfere ossidanti).
Questa struttura è chiamata guarnizione rivestita di metallo, che combina la robustezza e la resistenza alla temperatura del metallo con le eccellenti proprietà di tenuta di uno strato di copertura morbida.

2. Tipologie principali
Le guarnizioni metalliche ondulate si trovano comunemente in due tipologie principali:
Guarnizione metallica ondulata base:
Realizzato esclusivamente con nastri metallici ondulati, senza strato di copertura. Si basa sull'elasticità intrinseca del metallo e sull'elevato rapporto di pressione di tenuta per ottenere una tenuta. È comunemente utilizzato in applicazioni in cui temperature e pressioni sono elevate ma il fluido non è altamente corrosivo.
Guarnizione metallica ondulata con strato di copertura (guarnizione rivestita in metallo):
Uno strato di materiale sigillante morbido (come un foglio di grafite) viene applicato alle superfici superiore e inferiore della guarnizione metallica ondulata di base, quindi i bordi vengono avvolti e fissati con uno stampo. Questo è il tipo più comunemente usato nell'industria.

3. Vantaggi e applicazioni
Vantaggi:
Adattabilità: può adattarsi alle fluttuazioni di pressione e temperatura e alla leggera deformazione della flangia.
Sigillatura affidabile: prestazioni di tenuta molto migliori rispetto alle guarnizioni piatte.
Resistenza alle alte temperature e alle alte pressioni: il corpo metallico può resistere a temperature e pressioni molto più elevate rispetto alle guarnizioni non metalliche. Resistenza alla corrosione: la selezione dei materiali consente l'adattabilità a vari mezzi.
Lunga durata: l'eccellente resilienza lo rende meno suscettibile al rilassamento e al fallimento dello stress.

Applicazioni tipiche:
Tubi, valvole, pompe e flange di recipienti a pressione nell'industria petrolchimica.
Turbine a vapore e sistemi di caldaie nel settore energetico.
Industrie farmaceutiche e alimentari (l'acciaio inossidabile 316 con rivestimento in PTFE è comune).
Qualsiasi connessione flangiata a media, alta pressione e alta temperatura che richiede una tenuta affidabile.