Een bocht met kleine diameter voor instrumentatieleidingen kiezen: radius en aansluitingen

Een elleboogstuk met kleine boring moet worden geselecteerd als onderdeel van de complete instrumentleiding, niet als een op zichzelf staande fitting. De doorslaggevende vragen zijn of de interne doorgang geschikt is voor de meettoepassing, of de uiteinden passen op de gespecificeerde buis of pijp, en of de gemonteerde verbinding bestand is tegen druk, temperatuur, trillingen en onderhoudsbelasting. Een compact elleboogstuk dat in de beschikbare ruimte past, kan toch de verkeerde keuze zijn als het een monsterstroom beperkt, gas vasthoudt of onvoldoende ruimte laat om de verbinding te monteren.

De radius is vooral van belang wanneer de vloeistof continu stroomt, afzettingen kunnen ontstaan of de leidingloop invloed heeft op de afvoer. De eindverbindingen bepalen de montagemethode, lekdichtheid, inspectie en vervanging. In een grotendeels statische drukimpulsleiding kunnen de kwaliteit van de verbinding en de leidingloop belangrijker zijn dan het verschil in drukverlies tussen ellebooggeometrieën.

Bepaal of de leiding uit tubing of pijp bestaat

‘Small-bore’ duidt niet op één enkel dimensionaal systeem. Instrumenttubing wordt gespecificeerd op basis van de buitendiameter en wanddikte; voor pijp worden de nominale pijpmaat en een wanddikteaanduiding, zoals schedule, gebruikt. Een tubing van 1/2 inch en een NPS 1/2-pijp zijn dimensionaal niet uitwisselbaar.

Bepaal voordat u elleboogstukken vergelijkt de dimensionale basis van de leiding, materiaalspecificatie, ontwerpdruk en -temperatuur en functie van de toepassing. Maak onderscheid tussen een drukimpulsleiding, een stromende monstergasleiding van een analyser en een pneumatische signaalleiding. De gevoeligheid voor vernauwing van de boring, inwendig volume, verontreiniging en lekkage verschilt per type.

Maak ook onderscheid tussen een gebogen elleboog en een compacte fitting met een kruisende of machinaal bewerkte interne doorgang. Beide kunnen de leiding 90 graden laten afbuigen, maar hun stromingspaden zijn niet noodzakelijk vergelijkbaar. Alleen een catalogusbeschrijving volstaat niet om de buigradius, minimale boring of hydraulische eigenschappen vast te stellen.

Beoordeel de radius samen met de boring en de ingebouwde afmetingen

Bij conventionele stompgelaste pijpbochten verwijzen de termen long radius en short radius doorgaans naar nominale hartlijnstralen van respectievelijk 1,5D en 1D, waarbij D is gebaseerd op de nominale pijpmaat. Deze conventies mogen niet automatisch worden toegepast op knelkoppelingen of gepatenteerde instrumentfittingen. Controleer de werkelijke maattekening en de toepasselijke productnorm.

Drie afmetingen beantwoorden verschillende selectievragen:

• Hartlijnradius: beschrijft de kromming van een gevormde bocht en helpt bij de beoordeling van de leidingloop en de mate waarin het stromingspad wordt beïnvloed.
• Minimale binnendiameter: geeft de nauwste doorgang aan, inclusief vernauwingen aan de uiteinden van de verbinding.
• Ingebouwde ruimte: omvat hartlijn-tot-eindafmetingen, moeren, lasvoorbereiding, insteeklengte van de tubing en ruimte voor gereedschap.

Een grotere buitenmaat garandeert geen grotere interne doorgang. Een compact elleboogstuk kan bovendien ruimte besparen voor de leidingloop, maar voor het draaien van een steeksleutel meer vrije ruimte vereisen dan de lay-out toelaat. Vergelijk de afmetingen van de gemonteerde samenstelling, niet alleen die van het fittinghuis.

Een doorlopende buisbocht kan een afzonderlijke fitting en de bijbehorende verbindingen overbodig maken, mits de tubing-specificatie en installatieomstandigheden dit toelaten. De bocht moet echter voldoen aan de minimale buigradius van de tubingleverancier en aan de projectlimieten voor ovaliteit, wandverdunning en vakmanschap. Een krappe bocht die ter plaatse wordt gemaakt, is niet automatisch beter dan een correct geselecteerd elleboogstuk.

Bepaal of drukverlies daadwerkelijk bepalend is voor de keuze

In een stromende leiding kan het drukverlies over een elleboog worden geschat met Δp = Kρv²/2, waarbij K de verliescoëfficiënt is, ρ de dichtheid van de vloeistof en v de snelheid in het relevante leidinggedeelte. De coëfficiënt is afhankelijk van de geometrie en stromingsomstandigheden; zonder onderbouwing mag geen generieke waarde voor een gladde pijpbocht worden toegekend aan een geboorde instrumentfitting.

Controleer het volledige stromingspad. Een vernauwde verbindingsboring, klep, filter of stuk tubing met een kleine binnendiameter kan de stromingsweerstand domineren. Een elleboogstuk met een grotere radius kiezen heeft weinig effect als een ander onderdeel de belangrijkste vernauwing blijft. Voor gasmonstersystemen met een aanzienlijke drukverandering is een geschikte berekening voor samendrukbare stroming nodig; alleen vertrouwen op deze eenvoudige formule is dan niet voldoende.

Een drukimpulsleiding gedraagt zich anders. Zodra een statische meting is gestabiliseerd, is er in wezen geen voortdurende stroming en veroorzaakt wrijving in de elleboog geen aanhoudende drukval. In vloeistofleidingen zijn opgesloten gas, vloeistofzakken in gasleidingen, verstopping en de vloeistofdruk door hoogteverschillen belangrijkere aandachtspunten. Bij transiënte metingen kunnen leidingvolume, vernauwingen en vloeistofeigenschappen nog steeds van invloed zijn op de respons.

De geometrie moet daarom de vereiste helling, afvoer- of ontluchtingsconfiguratie behouden. Een radius die op papier beter lijkt, is geen verbetering als de installatie een ongewenste zak vormt of de beoogde vloeistofkolom verstoort.

Stem de verbinding af op de installatie- en gebruiksomstandigheden

Knelverbindingen vereisen een gekwalificeerde combinatie met tubing

De drukcapaciteit van een knelkoppeling is afhankelijk van zowel de fitting als de gebruikte tubing. Controleer welk tubemateriaal, welke wanddikte en hardheid en welke druk-temperatuurlimieten de fabrikant toestaat. De drukclassificatie van het fittinghuis bepaalt niet de classificatie van iedere mogelijke samenstelling.

Ga er niet van uit dat ferrules, moeren en fittinghuizen van verschillende fabrikanten onderling uitwisselbaar zijn. Volg de voorgeschreven montage- en hermontage-instructies. Zorg voor voldoende rechte tubing voor volledige insteek en genoeg toegang om de verbinding aan te draaien en te inspecteren zonder de tubing geforceerd uit te lijnen.

Draadtype en oriëntatie moeten allebei geschikt zijn

NPT, BSPT en BSPP zijn geen uitwisselbare aanduidingen voor een schroefdraadverbinding. Schroefdraadtypen die er vergelijkbaar uitzien, kunnen een andere geometrie en afdichtingsvereisten hebben. Voor een poort met parallelle schroefdraad kan een voorgeschreven ring, O-ring of ander afdichtingselement nodig zijn; de schroefdraad zelf zorgt dan niet voor de afdichting.

De oriëntatie is vooral belangrijk bij elleboogstukken met buitendraad: de vereiste richting bereiken mag niet afhangen van het terugdraaien van een verbinding die voor een goede afdichting moet worden aangedraaid. Waar toegestaan kan een verstelbare connector of aangepaste leidingloop dit probleem oplossen. Afdichtmiddelen moeten ook geschikt zijn voor de vloeistof, temperatuur en reinheidseisen.

Bij gelaste uiteinden verschuift het risico naar de beheersing van het fabricageproces

Lassen neemt bepaalde mechanische afdichtingsinterfaces weg, maar brengt eisen met zich mee op het gebied van passing, metallurgie, reinheid en inspectie. Soklasverbindingen bevatten een interne spleet die ongewenst kan zijn bij toepassingen met strenge reinheidseisen of corrosieve omstandigheden. Ook vereisen ze de voorgeschreven montagespleet en een beoordeling op cyclische belasting.

Stompgelaste uiteinden vereisen compatibele wandafmetingen en een beheerste uitlijning. Wanneer het materiaal en de gebruiksomstandigheden beheersing van inwendige oxidatie vereisen, moet een geschikte spoeling met beschermgas worden voorgeschreven. Controleer bij beide verbindingstypen of de gemonteerde locatie de vereiste inspectie mogelijk maakt en of vervanging in de toekomst niet leidt tot onpraktisch slijpwerk of demontage.

Controleer de drukclassificaties en trillingen van de volledige samenstelling

De toelaatbare druk wordt bepaald door het onderdeel met de laagste toepasselijke classificatie bij de ontwerp-temperatuur. Dit geldt voor tubing of pijp, fittingen, adapters, afdichtingen en instrumentpoorten. Een drukklasse is geen universele drukclassificatie die onafhankelijk is van materiaal en temperatuur.

Pas de geldende eisen voor leidingsystemen toe op de daadwerkelijke installatie. ASME B31.3 kan relevant zijn voor instrumentleidingen in procesinstallaties wanneer het project deze norm van toepassing verklaart. ASME B16.9 behandelt fabrieksmatig vervaardigde smeedstalen stompgelaste fittingen, terwijl ASME B16.11 betrekking heeft op gesmede soklas- en schroefdraadfittingen. Deze normen kwalificeren gepatenteerde knelverbindingen niet automatisch.

Trillingen vereisen een beoordeling van de volledige samenstelling. Een elleboogstuk naast een zware klep of een niet-ondersteund instrument kan worden blootgesteld aan buigbelastingen waarop de statische drukclassificatie geen betrekking heeft. Beoordeel de afstand tussen steunen, beweging van apparatuur en ondersteuning bij stijve verbindingen. Een grotere radius of gelaste verbinding compenseert geen gebrekkige ondersteuning.

Leg de keuze vast in een verifieerbare specificatie

De bestelomschrijving moet beide uiteinden afzonderlijk identificeren en, indien van toepassing, de buitendiameter en wanddikte van de tubing of de pijpmaat en schedule vermelden. Vermeld ook de draadsoortaanduiding, materiaalkwaliteit, minimale boring, inbouwruimte en vereiste druk-temperatuurcapaciteit. Voeg toepassingsspecifieke eisen voor reinheid, verbindingstechniek, inspectie en documentatie toe in plaats van te vertrouwen op de niet nader omschreven garantie van ‘instrumentkwaliteit’.

Geef bij een statische impulsleiding prioriteit aan lekdichtheid, helling, het voorkomen van vloeistof- of gaszakken en ondersteuning. Beoordeel bij een stromende monsterleiding de continuïteit van de boring en het drukverlies, naast de afvoer- en transporteigenschappen. Controleer bij beperkte ruimte de toegankelijkheid voor montage en vervanging voordat u het kleinste elleboogstuk accepteert. De verdedigbare keuze is de combinatie van geometrie en verbinding die aan de bedrijfsfunctie van de leiding voldoet, niet simpelweg de fitting die de minste ruimte inneemt.