David Gailey

I regolatori di gas compresso, quando non funzionano in modo ottimale, possono portare a molte situazioni pericolose, come la perdita di gas tossici, piroforici o asfissianti nell'atmosfera, o anche il rischio di esplosioni o incendi. Come tali, i regolatori sono dispositivi che dovrebbero essere utilizzati solo da persone esperte e consapevoli dei pericoli inerenti..

I regolatori sono continuamente esposti a forti sollecitazioni dovute alla pressione delle bombole.  Inoltre, i materiali di costruzione sono attaccati internamente da gas leggermente e gravemente corrosivi. Gli ambienti corrosivi esterni possono causare la ruggine dei manometri e delle molle, lo scolorimento dei raccordi e possono appannare gravemente l'aspetto di un prodotto altrimenti di ottima fattura. Per quanto tempo un regolatore deve funzionare correttamente in condizioni severe? Quanto spesso i regolatori dovrebbero essere testati e/o rinnovati?  Quali test dovrebbero essere inclusi nelle tabelle di manutenzione preventiva?  Queste sono le domande che i produttori ricevono costantemente dai consumatori riguardo all'aspettativa di vita dei regolatori di gas compressi.  Purtroppo, le risposte sono varie e un po' complicate.

Consideriamo il cliente "A".  Questo cliente usa una bombola di argon ogni sei mesi, pressurizzando il regolatore una volta alla settimana all'interno di una camera bianca dove temperatura, umidità e altri fattori ambientali sono controllati.  Questo regolatore può durare 25 anni o più senza rinnovare o sostituire alcun componente principale.  Infatti, Harris sente spesso parlare di clienti che hanno usato lo stesso regolatore Harris dal 1940 senza problemi, ma questi sono casi estremi.  Contrasta questo con il cliente "B" che usa un regolatore di ossigeno diverse ore al giorno su una piattaforma petrolifera al largo della costa del Golfo del Mississippi.  A causa dell'aria salata e dell'ambiente duro dentro e intorno a una piattaforma petrolifera, questo regolatore può avere bisogno di una revisione importante o di essere sostituito in appena tre mesi.  Poiché le applicazioni per i regolatori di gas compressi sono così varie, l'aspettativa di vita è varia e proporzionale al servizio del gas e all'ambiente in cui il dispositivo viene utilizzato.

Fattori che influenzano la vita del regolatore

Servizio del gas.  Conoscere le proprietà del gas da regolare e contattare un produttore o un distributore di gas per un aiuto nella scelta corretta dei regolatori per gas specifici.   I regolatori per argon, elio e azoto (CGA 580), in una data serie di condizioni, avranno una vita utile più lunga rispetto ai regolatori usati per cloruro di idrogeno e solfuro di idrogeno (CGA 330) semplicemente perché il servizio del gas è più severo (corrosivo).

Alcuni gas non corrosivi possono essere reattivi in certi ambienti.  Per esempio, l'anidride carbonica può reagire con l'umidità o la condensa all'interno di un regolatore per formare acido carbonico. Questo è un acido relativamente debole, ma può attaccare certi componenti elastomerici nel tempo e ridurre la vita utile di un regolatore di CO2.  Per assicurarsi che il servizio del gas non influenzerà negativamente la vita prevista di un regolatore, contattare il produttore per discutere l'applicazione e i materiali metallici e non metallici di costruzione del regolatore.

Ambiente di servizio.  Molte applicazioni richiedono che i regolatori funzionino all'esterno; esposti a pioggia, neve, ghiaccio e alta umidità/salinità.  Queste sono condizioni che possono ridurre la vita utile dei componenti del regolatore.  Una percentuale significativa di manometri ha casse in acciaio, che arrugginiscono se esposte a pioggia, neve o ghiaccio.  La maggior parte delle molle di regolazione della pressione sono anch'esse in acciaio che, anche se sono all'interno del regolatore, si corrodono nel tempo in un ambiente umido.  L'acciaio e le leghe a base di rame (ottone) sono comunemente in contatto tra loro all'interno e all'esterno del regolatore.  Anche se uno o entrambi i componenti possono essere verniciati o placcati, la corrosione elettrochimica (galvanica) non può essere ignorata.  La corrosione delle parti e/o la rottura dei componenti può essere accelerata in ambienti difficili. I produttori e gli utenti che utilizzano i regolatori in un'applicazione di servizio critica, dovrebbero considerare questi problemi quando raccomandano o acquistano i regolatori di pressione.

Elastomeri.   Molti regolatori industriali hanno componenti elastomerici come diaframmi in neoprene rinforzato, guarnizioni o sedi in viton, o-ring in nitrile, ecc.  Gli elastomeri possono essere molto sensibili alle variazioni estreme di temperatura e agli elementi.  In un periodo di tempo (normalmente anni) questi materiali tendono a diventare fragili e/o a rompersi.  Questa degradazione può portare a qualche forma di perdita dal regolatore.

Modalità tipiche di guasto

Il guasto dei componenti interni generalmente provoca una perdita del gas regolato nell'atmosfera.  Non ci sono indicazioni esterne che il guasto di un componente principale stia per verificarsi.  Nei regolatori, ci sono di solito due aree di preoccupazione.  La prima è la perdita di gas nell'atmosfera dalle porte esterne o dal diaframma. Le perdite dalle porte sono rare, a meno che non siano stati cambiati i raccordi di fabbrica o i calibri o le impostazioni di coppia siano inferiori a quelle raccomandate.  Le perdite possono verificarsi anche se le filettature delle porte sono state danneggiate a causa di modifiche ai collegamenti.

I diaframmi sono componenti flessibili e dinamici che si muovono assialmente quando i flussi di gas e le pressioni fluttuano attraverso il regolatore.  Quando un diaframma è pressurizzato e poi rilassato, ciò costituisce una (1) sequenza o ciclo.  Secondo la Compressed Gas Association Pamphlet E-4, i diaframmi devono avere una vita minima di 25.000 cicli se fatti di un elastomero e di 10.000 cicli se fatti di un materiale metallico (di solito acciaio inossidabile). La perdita dal diaframma può verificarsi se ha superato la sua vita normale.  Questo è generalmente un problema maggiore per i diaframmi in metallo che per quelli in elastomero.  Un'eccessiva flessione del diaframma metallico può causare una crepa radiale, che permette al gas di uscire nell'atmosfera attraverso il foro di sfiato nel cofano.

Il secondo e forse il più comune tipo di guasto del regolatore è la perdita interna, a volte chiamata creep o crawl.  Questo può verificarsi quando la sede si danneggia o si sposta a causa di una particella estranea come una scheggia di metallo o altro materiale.  Quando la sede non può chiudersi completamente, la pressione di mandata non sarà mantenuta e la pressione del regolatore non può raggiungere uno stato di equilibrio.  La pressione a valle o di mandata continuerà a salire fino a quando il meccanismo di sicurezza sul regolatore non verrà attivato (di solito una valvola di scarico o un foro di scoppio della membrana). Il controllo di questo tipo di guasto è relativamente facile se il dispositivo ha un manometro che legge la pressione regolata.  La pressione del manometro comincerà a salire sopra il punto stabilito e continuerà a salire.  Questo crea una condizione potenzialmente pericolosa in cui qualsiasi attrezzatura a valle sarebbe soggetta a pressioni oltre il limite nominale.  I regolatori dovrebbero essere controllati visivamente spesso per questo tipo di guasto.

Una lunga vita del regolatore inizia con una buona manutenzione

Per evitare tempi di inattività imprevisti e per aumentare la sicurezza nell'area di lavoro, niente può essere più importante di un programma di manutenzione regolare del regolatore.  Questo assicurerà che le prestazioni del dispositivo siano controllate a intervalli regolari dove i problemi possono essere facilmente affrontati.

Tutti i regolatori di gas compresso dovrebbero, come minimo, essere controllati regolarmente per perdite esterne e perdite interne (strisciamento o strisciamento).  Oltre a questo, il dispositivo dovrebbe essere rimosso dal servizio almeno ogni cinque anni (più frequentemente in alcuni casi) e restituito al produttore, o a un agente competente del produttore, per essere ispezionato e/o rinnovato come necessario. I regolatori dovrebbero anche essere etichettati per identificare l'ultima data di ispezione. Gli utenti dovrebbero consultare il produttore per le procedure specifiche su come controllare le perdite esterne e interne, nonché la frequenza raccomandata dei test.

In sintesi, i regolatori di gas compresso non hanno una durata infinita.  Poiché alcuni regolatori sono in servizio grave e altri no, è difficile dire come e/o quando un dispositivo raggiungerà la fine della sua vita utile.  Alcune aziende pubblicano linee guida nella loro letteratura, che tentano di definire cosa aspettarsi in termini di vita utile.  Gli utenti dovrebbero aderire strettamente a queste linee guida per proteggere le loro attrezzature e loro stessi contro i pericoli che i guasti del regolatore possono produrre.

David Gailey è il responsabile dei prodotti speciali per la Harris Products Group, A Lincoln Electric Co. È stato con la Harris per 27 anni ed è stato presidente del comitato CGA Industrial Gas Apparatus.