ENGINEER TALKS Ep.25: Gráfico de roscas de tubos marítimos: Interfaces de identificação e vedação BSP, NPT e NPSM

Duas conexões marcadas com 1/2 que não formarão uma junta

Em uma bancada de montagem, uma conexão marcada1/2encontra uma parte correspondente também marcada1/2. Ambos estão limpos, ambos têm o tamanho nominal solicitado pelo desenho e ambos são descritos honestamente por seus fornecedores. No entanto, eles correm juntos, manualmente, por algumas voltas e depois param – ou se aparafusam até o acostamento e choram no momento em que a linha é pressurizada. Nada foi falsificado e ninguém foi descuidado. As duas partes são simplesmente cortadas em dois sistemas de rosca diferentes, e uma fração que parece idêntica significa algo diferente em cada um.

Este é o formato cotidiano da confusão de roscas de tubos e é um problema de geometria muito antes de ser um problema de torque. Um gráfico de roscas de tubos marítimos só é útil se separar três coisas que um único1/2não pode: a forma da rosca (seu ângulo de flanco), a conicidade e o local onde a junta foi projetada para vedar. Se errar nesses três, nenhuma quantidade de composto de aperto ou vedação produzirá uma conexão sólida.

O que 1/2 realmente diz a você

Os tamanhos nominais dos tubos são números de tamanho, não medidas. A fração antes rastreava o diâmetro do tubo no qual uma conexão deveria ser aparafusada e sobrevive até hoje como uma designação. Não é o diâmetro externo medido da rosca e também não é o furo. Um instalador que calibra uma peça rotulada como 1/2 e a compara com "0,5 pol." estará errado por uma ampla margem antes mesmo de tocar nas roscas.

Portanto, o diâmetro externo deve ser medido e comparado com uma tabela, e a designação na peça ou no desenho é o que realmente dá nome ao sistema. A mesma fração escrita existe em mais de um sistema e esses sistemas não são intercambiáveis.

Identifique-o em quatro etapas

Trabalhe em uma ordem fixa para que as mesmas leituras sejam feitas sempre, quem quer que esteja na bancada.

1. Leia a conicidade nas roscas, não no corpo.Meça o diâmetro da rosca na primeira rosca engatada e novamente na última. Uma rosca cônica muda de diâmetro ao longo de seu comprimento; um thread paralelo não. O cone compartilhado pela rosca cônica BSP e NPT tem diâmetro de 1:16 - 0,75 pol. por pé, um meio ângulo de 1°47′ em relação ao eixo do tubo. Em termos simples, o diâmetro aumenta cerca de 1 mm para cada 16 mm de comprimento da rosca. Meça nas posições definidas – primeiro e último fio – em vez de em um ponto conveniente do corpo.

2. Meça o diâmetro externo nas cristas.Faça a leitura sobre as cristas da rosca e combine-a com uma tabela para o tamanho nominal. Não há atalho: o diâmetro medido não será igual à fração e não será igual ao furo.

3. Conte os fios por polegada.Um medidor de passo de rosca fornece o passo diretamente. Esta etapa é necessária, mas não suficiente – como mostra a tabela abaixo, a contagem de fios pode ser idêntica em dois sistemas diferentes com o mesmo tamanho nominal, portanto, um passo correspondente por si só prova muito pouco.

4. Confirme com a designação ou com um medidor.Paquímetros e medidor de passo são um método de triagem; a confirmação adequada é a designação padrão da peça e, quando a inspeção for importante, um medidor de rosca aprovado/não aprovado para esse padrão. Trate a medição com paquímetro como uma identificação de primeira passagem, não como uma aceitação.

Referência de identificação de tamanho comum

A tabela abaixo reúne as leituras mais frequentemente necessárias para classificar uma peça por tamanho. É limitado à faixa onde a evidência é sólida – 1/8 a 2 no tamanho nominal – e é uma referência de identificação, não uma compatibilidade ou aprovação de pressão.

Duas quantidades diferentes ficam lado a lado nesta tabela e não devem ser lidas como uma escala de calibre. A coluna G é o diâmetro principal da rosca – medido ao longo das cristas da rosca – do padrão de rosca paralela. A coluna NPT é o diâmetro externo nominal do tubo usado para identificar o tamanho, uma quantidade diferente em unidades diferentes. Ambas são referências de identificação retiradas dos padrões e tabelas derivadas de padrões mencionadas neste artigo; eles não são uma medição contínua e não são um valor de ajuste ou pressão.

Leia a linha 1/8 contra a linha 1/4 e todo este artigo aparecerá. No tamanho nominal de 1/8, a rosca G paralela funciona a 28 roscas por polegada, enquanto a NPT funciona a 27; em 1/4, os dois ocupam 19 e 18 anos. Eles são claramente diferentes. Mas em 1/2 e novamente em 3/4, ambos os sistemas atingem 14 fios por polegada. Um medidor de passo não pode separar dois acessórios de 1/2 um do outro. O que os separa é o ângulo do flanco e a conicidade – exatamente o que a contagem de fios nunca lhe dirá.

As três variáveis ​​que decidem se duas partes combinam

A junta é vedada onde o padrão define a estanqueidade à pressão, e não onde o instalador aplica fita ou composto. Observe também que NPT e NPSM compartilham o mesmo formato de 60° e as mesmas roscas por polegada no mesmo tamanho nominal; a diferença é cônica versus reta, e isso por si só altera a interface de vedação. Existem designações relacionadas ao lado destas - NPTF é uma variante de vedação seca do cone NPT, e NPS e NPSL descrevem roscas retas para outros fins - mas não alteram a forma como os quatro sistemas acima devem ser identificados.

Dentro da família BSP as designações se separam ainda mais, e é aqui que a linguagem solta causa problemas reais. G é a rosca paralela ISO 228-1. R é a rosca externa cônica, Rp a rosca interna paralela e Rc a rosca interna cônica do sistema ISO 7-1 / EN 10226. Rp é o fio interno paralelo desse sistema – não é simplesmente outro nome para G, e os dois padrões os utilizam em diferentes acordos conjuntos. Tratar cada tópico "BSP" como um item é o mesmo erro que tratar cada "1/2" como um item.

Por que uma contagem de fios idêntica ainda não fecha

NPT e NPSM são os pares mais frequentemente mal avaliados, e o erro geralmente ocorre em uma direção: as pessoas presumem que os dois devem diferir no perfil e no passo da rosca, porque se comportam de maneira muito diferente na junta. Eles não. Ambos são formas em V de 60° com cristas e raízes planas e, em um determinado tamanho nominal, carregam o mesmo número de fios por polegada. A diferença é que o NPT é cônico e o NPSM é reto.

Essa única diferença é decisiva. Uma rosca externa cônica precisa de uma contraparte cônica ou corretamente combinada para calçar e vedar. Aparafusados ​​em uma rosca reta, os dois formatos entram em conflito: os primeiros fios se engatam e os restantes nunca se unem adequadamente, de modo que a junta tem muito pouco comprimento de suporte de carga e um caminho para a água passar direto por ela. É uma montagem real – parece uma – mas não é uma junta estanque à pressão. A afirmação complementar é igualmente importante: como a forma e o tom são compartilhados, os dois podem ser iniciados juntos, e é precisamente por isso que essa incompatibilidade não é detectada por “isso se encaixa” ou “deu algumas voltas”. Isso não é confirmação de ajuste. Dimensões, tolerâncias e calibrações também diferem, portanto NPT e NPSM permanecem roscas separadas e especificadas individualmente; "o mesmo, exceto pela conicidade" também não é uma abreviação segura.

A interface de vedação é o ponto principal

Se uma rosca é projetada para vedar seus flancos ou longe deles, decide como a junta deve ser montada e onde um vazamento pode ser interrompido.

• Fora dos tópicos.As juntas paralelas BSP (G) não são estanques à pressão na rosca. A norma é explícita que a estanqueidade à pressão é obtida comprimindo duas superfícies de aperto fora das roscas com uma vedação adequada – uma junta, uma arruela colada ou um anel de vedação na face. O NPSM se comporta da mesma maneira: a vedação está fora das roscas - em uma sede, uma gaxeta ou um anel de vedação, dependendo do projeto da conexão - e nas conexões giratórias fêmea, essa sede geralmente é um cone de 30°. Nessas juntas o fio é de retenção e alinhamento; a vedação fica em outro lugar, e adicionar mais fita a uma rosca paralela não a transforma em um elemento de vedação.
• Nos tópicos.As juntas cônicas BSP (EN 10226-1 / ISO 7-1) e as juntas NPT são tornadas estanques à pressão através do acoplamento das roscas, e ambas exigem um meio de vedação - um selante de rosca ou composto de junta para o sistema cônico BSP, um selante ou fita de PTFE comumente para NPT. A cunha do cone 1:16 é o que fecha a junta.

É por isso que um vazamento em uma conexão de rosca paralela e um vazamento em uma conexão de rosca cônica não são o mesmo diagnóstico. Em uma rosca cônica, a vedação se forma ao longo do comprimento engatado, portanto, a distância que a rosca atinge é importante. Em uma rosca paralela com vedação facial, a rosca apenas mantém as faces unidas e um vazamento aparecerá na gaxeta ou na sede – comprimir demais não ajuda. E onde os dois sistemas são misturados, o fixador não é um selante melhor; é a contrapartida correta.

As interfaces marítimas onde isso morde

Abaixo da linha d'água, uma incompatibilidade de linha passa de inconveniente a séria, e os acessórios envolvidos seguem uma lógica que vale a pena conhecer.

• Acessórios através do casco.Um casco passante flangeado padrão - o encaixe em cogumelo ou pele - é feito com uma rosca externa reta. Isso é deliberado: um pescoço reto pode ser ajustado à espessura do casco e ainda combinar com uma válvula de fundo de rosca reta ou adaptador flangeado. A família é visível em todo ofaixa de montagem através do casco.
• Válvulas de fundo flangeadas.Na configuração descrita pelas orientações de instalação marítima, uma válvula de fundo flangeada carrega roscas retas fêmeas na extremidade externa, flangeada e roscas fêmeas NPT (cônicas) na extremidade interna. Esse arranjo é o que permite que um casco direto encontre a válvula de fundo no flange, enquanto o lado interno leva uma cauda de mangueira ou válvula NPT. Descreve essa classe de válvula de fundo flangeada; não é uma afirmação de que cada válvula de fundo de cada navio seja construída desta forma.
• Válvulas em linha.Uma válvula simples em linha normalmente tem rosca NPT em ambas as extremidades. Essas roscas não se destinam a pousar diretamente em um casco passante de rosca reta, e tal válvula não deve ser substituída por uma válvula de fundo flangeada nessa conexão.
• Tópicos de combinação.Alguns cascos passantes são cortados com a chamada rosca combinada, onde a parte principal é NPT e se mistura em uma rosca reta mais adiante. Este é um compromisso que permite que uma válvula NPT seja iniciada em um casco passante reto. É uma forma não padronizada específica para essas conexões, e a junta depende desse projeto individual, e não de um par de roscas padrão intercambiável.

A regra que a orientação de instalação marítima repete é curta e vale a pena ser declarada pelo que é - um requisito da indústria amplamente citado, em vez de uma cláusula verificada para este artigo: as roscas usadas em uma instalação de válvula de fundo devem ser compatíveis, NPT para NPT e direto para reto. Onde não estão, o fracasso não é dramático. Os tópicos começam; eles simplesmente não conseguem se encaixar totalmente, e o que resta é uma junta curta, fraca e propensa a vazamentos, que não revelará sua fraqueza até que o barco esteja na água. O composto de vedação e a força não reparam uma rosca incompatível – eles a escondem.

O que colocar no pedido e o que verificar na bancada

A maioria das disputas de tópicos é resolvida por informações e não por ferramentas, e duas pequenas listas cobrem isso.

Para aquisição, quando uma peça é especificada ou fornecida:

• Nomeie o sistema de rosca e a designação, não apenas o tamanho - por exemplo "G 1/2, paralelo, conforme ISO 228-1" ou "1/2-14 NPT, conforme ASME B1.20.1". Um "1/2" simples não é uma especificação.
• Solicite que o padrão e a rosca sejam marcados ou indicados no desenho e na embalagem, para que a peça possa ser verificada no recebimento e não no comissionamento.
• Quando a fonte for incerta, solicite as três leituras: diâmetro externo nas cristas, roscas por polegada e se a rosca afunila.

Para montagem, antes de qualquer coisa ser selada ou apertada:

• Identifique primeiro a família – meça a conicidade, depois o diâmetro externo, depois o passo e confirme a designação.
• Combine família com família: direto com reto, cone com cone, com o formato correto da linha em cada lado.
• Não trate "enrosca" ou "dá algumas voltas" como prova de encaixe em uma conexão abaixo da linha d'água.

Nada disso precisa de equipamento especial além de um calibrador, um medidor de passo e a designação da própria peça – mas exige que a identificação aconteça antes da aplicação do selante, e não depois que o vazamento aparecer.

Discutindo os requisitos do tópico antes de fazer o pedido

Se você estiver especificando ou adquirindo ferragens marítimas rosqueadas e quiser saber qual sistema de rosca uma determinada conexão deve ter - ou como indicá-lo em um pedido de compra para que possa ser verificado no recebimento - envie-nos o componente, a conexão pretendida e qualquer desenho ou amostra que você tenha, juntamente com as leituras descritas acima. Podemos discutir os requisitos de thread e as verificações de identificação em relação à sua aplicação e ajudá-lo a implementar uma especificação clara.