Turvallisuusnäkökohdat ja liitoksen vuotaminen

Liitokset epäonnistuvat, vika ei ole aina tiivisteestä johtuva! Liian pienet kiristysmomentit, liian tiukalle kiristetyt vaarnat, heikot vaarnan materiaalit, riittämätön vaarnan / aluslevyn / mutterin voitelu, surkeasti suunniteltu laippaliitos tai väärä materiaalivalinta, tiivisteen huono kunto,tiivisteen väärä varastointi, väärät asennuskäytännöt; nämä kaikki voivat osaltaan tai yksin ilmetä tiivistevuotona, vaikka itse tiivisteen materiaalissa ei olisi mitään vikaa.

Yhdysvaltojen paineastioiden tutkimusneuvoston (PVRC) tutkimuksen mukaan laippavuotoja aiheuttivat yleisimmin:

• Väärät asennuskäytännöt (26%)
• Laipan vaurio (25%)
• Tiivisteen viallisuus (22%)
• Riittämätön kiristys (15%)
• Laipan väärä linjaus (12%)

Alla on listattu mistä eri syistä vuodot voivat esimerkiksi johtua. 

Kiinnitysosista johtuvat viat

Yleisimmät syyt sille, kun kiinnitysosat eivät ole riittävän tiukalla ovat:

• Väärä asennus
• Vika kiinnitysosissa (esimerkiksi kulunut, ruosteessa)
• Itsestään löystyminen (esimerkiksi lämpötilanvaihtelut, paineen vaihtelut)
• Väsyminen/ jännitysten laukeaminen ajan myötä

Toisaalta, kun kiinnitysosat ovat liian tiukalle kiristetty, liitos voi epäonnistua, koska liiallinen kuormitus voi:

• Murskata tiivisteen
• Edistää jännityskorroosiota, joka aiheuttaa halkeamia
• Lisätä kiinnitysosien väsymistä

Vaarnojen vaurio ilmenee, kun käytetty kuorma ylittää vaarnan tai kierteiden lopullisen vetolujuuden, esimerkiksi:

• Vaarnat eivät ole suunnittelun mukaisia
• Vaarnat on ylikiristetty asennuksen aikana
• Korroosio on päässyt vaikuttamaan vaarnaan
• Ylikiristyksen aiheuttama jännityskorroosio, josta aiheutuu halkeamia
• Vaarnojen väsyminen

Väsymisellä tarkoitetaan metallin rakenneominaisuuksien heikkenemistä pitkäaikaisen vaihtuvan kuormituksen alaisuudessa. Jos vauriot etenevät tarpeeksi pitkälle, voi materiaali pettää vaikkei sen nimellistä lujuutta ylitettäisi.

Tiivisteestä johtuvat viat
Tämä voi johtua useista tapauksista, kuten:

• Väärän tiivisteen valinta käyttöolosuhteisiin
• Väärän tiivisteen paksuuden valinta, erityisesti pehmeillä tiivisteille
• Operointi normaalien käyttöolosuhteiden ulkopuolella tai putkistosta aiheutuvat taivutusmomentit
• Tiiviste, joka on vaurioitunut varastoinnissa, käsittelyssä tai asennuksessa
• Tiiviste murskautuu liiallisella kiristyksellä kokoonpanon aikana
• Normaali tiivisteen ikääntyminen
• Tiivistettä on käytetty uudestaan, vaikka tämä olisi kiellettyä
• Liitos kiristetään uudelleen korotetun lämpötilan jälkeen (jos tätä ei ole ohjeistettu tehtäväksi)

Laipasta johtuvat viat

Melko epätavallista, mutta se voi johtua seuraavista:

• Laippapinnat ovat vaurioituneet
• Laippa on vääntynyt
• Laippapinnat eivät ole yhdensuuntaisia
• Korroosio laipoissa
• Laipat eivät ole puhtaat asennuksessa

Tiivistepinnan vauriot

Laippojen  ja  erityisesti  laippojen  tiivistepintojen  on  oltava  moitteettomassa  kunnossa, jotta saavutetaan riittävä kuormankantokyky. Laippojen tiivistepinnan säteensuuntaiset vauriotovat tiiveyden kannalta erityisen haitallisia. Pienet kehän suuntaiset vauriot voidaan sallia. Tiivistepinnan vaurioiden hyväksymisrajat on esitetty alla olevissa kuvissa Havaitessaan viottuneen tiivistepinnan asentajan pitäisi ottaa yhteyttä työnjohtajaan tai valvojaan, joka tekee päätöksen virheen jäämisestä liitokseen tai laipan koneistamisesta tai uusimisesta.

Erilaisia virheitä laipassa, osa hyväksyttäviä ja osa hylkääviä. Virheen kriittisyyteen vaikuttaa esimerkiksi linjan sisältö, paine, lämpötilat ja käytetty tiiviste

Ajan mittaan ja useista syistä laippapinnat voivat vahingoittua. Kukin vaurioitunut alue luo mahdollisen vuotokohdan, jonka tiivisteen on yritettävä tiivistää. Alla on lueteltu joitakin yleisiä laippapinnan vaurioita, niiden ominaisuuksia ja mahdollisia syitä:

Naarmut — Tämän tyyppinen vaurio on kapea ja pitkänomainen, jossa on terävät ja matalat pohjat, ne voivat olla myös syviä. Naarmut syntyvät usein terävällä esineellä, jolla raapaistaan laippapinnan yli. Näitä naarmutus työkaluja voivat olla esimerkiksi puukot, ruuvimeisseli, taltat sekä teräsharja.

Urat — vauriot ovat leveitä ja pitkänomaisia, tylpät, pyöristetyt pohjat ja ne luodaan usein tylpällä ​​esineellä, jolla osutaan laippaan. Urat voi johtua esimerkiksi ruuvimeisselistä, pudonneesta laipasta tai taltasta.

Kuopat- Vauriot on yleensä pieniä, hieman pyöristettyjä alueita, joissa on korroosion vaikutuksesta on tullut pieniä kuoppia materiaaliin. Usein nämä esiintyvät rykelminä tai ryhmissä.

Lommot - Tämäntyyppinen vahingon aiheuttaa jokin kappaleen iskusta laippapintaan. Lommot johtuvat joskus laitteiden tai osien iskusta, kun jokin kappale tippuu pinnan päälle tai kolhaisee sitä.

Vaikka virhe löytyisi laipasta, niin se ei välttämättä ole varsinaisella tiivisteen kohdalla ja näin vaikuta tiiveyteen. Työkaluja, kuten taltat tai ruuvimeisseleitä, ei kannattaisi käyttää pintojen puhdistamiseen.

ASME PCC-1 löytyvät tiivistepinnan virheet ja määritelmät.

Edelliseen kuvaan liittyvät virheen mitat. Alkuperäiset mitat tuumia, joten siksi mitat tarkkoja lukuja.

Laippaliitosasentajan koulutuksen lähipäivä

Ennen lähipäivään osallistumista on pitänyt hyväksytysti suorittaa verkkokoulutus. Taitotalo (entinen Amiedu) on toteuttanut lähipäivän ensiksi kertaavalla teoriakokeella, jonka jälkeen tehdään demoja ja harjoituksia. Iltapäivällä on parityönä tehtävä pätevyyskoe. Artikkelin tiedot on vuodelta 2019, joten muutoksia on voinut tulla.

Koulutuksen taustasta ja päivien sisällöstä on kerrottu enemmän tässä kohdassa blogia.

Alla muutama rasti lähipäivän ohjelmasta. Lisää pääsee sitten tekemään ja näkemään koulutuksen aikana. Rasteilla käydään läpi mm. liitosten turvallinen purkamista, momenttiavainten käyttämistä oikein, ​kitkan vaikutuksen ymmärtämistä,​ laippojen asennuksen suoritustekniikka​, kiristysjärjestyksen tärkeyden merkitystä, voiteluaineita, tiivisteitä, vaarnoja...suurin yllätys monelle on ollut voiteluaineen suuri merkitys tiiveyden toteutuksessa.

Vaarnojen tunnistamista ja vaarnojen kuntojen arviointia

Harjoituslaite, jossa laitettu mannekiini kiinni.

Tiivisteiden tunnistaminen ja merkinnät

Momenttitesteri, oikeaan momenttiin kiristäminen on yllättävän hankalaa. Helposti menee yli 10-20% halutusta.

Väärän kiristysjärjestyksen testausta spiraalitiivisteellä.

Voiteluaineen merkitystä testetaan mm. painepaperin avulla.

Kuinka valita tiiviste

Tiivisteen valinta voi olla monimutkaista tai se voi olla niin yksinkertainen kuin oikean seinämaalin valitseminen. Oikean tiivisteen valitseminen vuotovapaaseen liitokseen vaatii paljon eri näkökulmien huomioimista ja harkintaa. Tiivistevalinta tehdään yleensä järjestelmän ja putkistojen suunnitteluvaiheessa parhaita käytäntöjä ja kokemusta noudattaen. Tätä valintaa voidaan myöhemmin joutua tarkastelemaan uudestaan, jos tiiviste ei prosessin käydessä toimi halutusti.

Oikean tiivisteen valinnassa on neljä vaihtoehtoista näkökulmaa; valinta voidaan tehdä tiivisteen näkökulmasta, laipan näkökulmasta, vaarnojen näkökulmasta ja laippaliitoksen kokonaisuuden kannalta (tiiviste-laippa-vaarna -kokonaisuus)

Tiivisteen valintaan vaikuttavat sisällön lämpötila, paineen ja nesteen yhteisvaikutus tiivisteeseen, samoin kuin tiivisteen paksuus, puristuslujuus ja tiivisteiden käsittely ja varastointi. Tietysti on erityisiä kriittisiä sovelluksia, jotka edellyttävät teollisuusala kohtaisia suosituksia, kuten happi-, kloori-, alkylointi- ja lämmönvaihdin yksiköt. Laippoihin liittyvät näkökohdat sisältävät käytettävän laippatyypin, sen pinnanlaadun, laipan yhteensopivuuden taso- ja metallisten tiivisteiden kanssa liittyen sähkökemialliseen (tai galvaaniseen) korroosioon, laipan lujuus sekä laipan muodonmuutokset kiristäessä ja käytössä. Kiinnitysosien liittyvät näkökohdat sisältävät vaarnojen/pulttien, muttereiden ja aluslevyjen materiaaliominaisuudet.

Laippaliitokseen vaikuttavat muuttujat

Kun yhdistetään nämä kaikki kolme kategoriaa, niin suunnittelijan on huomioitava kokonaisvaltaisesti todella monta eri muuttujaa ja näkökohtaa, joiden kaikkien pitäisi toimia yhteen, kuten tiiviste, laippa, kiinnitysosat, voitelu, sisältö ja ulkoiset voimat ja määriteltävä vielä kiristysmomentti tiiveyden hallitsemiseksi. Tämän lisäksi on vielä monta eri muuttujaa, jotka voivat vaikuttaa tiiveyteen, joihin suunnittelija ei voi vaikuttaa, kuten asennuksen onnistuminen ja asennusohjeiden noudattaminen.

Laippojen merkinnät

Suomessa on käytössä EN- ja ASME-standardin mukaisia laippoja. EN -standardin mukaiset laipat ovat yleisempiä, mutta ASME on tietyillä teollisuusaloilla, kuten öljy- ja kemikaaliteollisuudessa, ainoastaan käytössä.

Merkinnät laipoissa on hyvä tuntea, jotta osaa valita esimerkiksi tiivisteen ja kiinnitysosien materiaalit oikein.

EN -standardin mukaisissa laipoissa merkintä on alla:

EN- standardin mukainen merkintä

Standardin EN 1092-1 mukainen merkintä:
ensiksi valmistajan leima
EN 1092-1 Tämän eurooppalaisen standardin mukainen laippa
11B Laipan tyyppi, kauluslaippa 11, B korokelaippa
PN10/16 paineluokka, tässä tapauksessa käy paineluokille 10 bar ja 16 bar. (PN=Pressure Nominal)
DN100/114,3  Nimelliskoko 100 mm, laipan ulkohalkaisija 114,3 mm
F316L/1.4404 laipan materiaali
91227 sulatusnumero tai muu materiaalierän tunnus

Laipan valmistajasta ja toimittajasta riippuen kaikkia tietoja ei ole aina stanssattu.

ASME -standardin mukaisissa laipoissa merkintä on alla:

ASME- standardin mukainen merkintä

Standardin ASME mukainen merkintä:

ensiksi valmistajan leima
B16.5 ASME standardin mukainen laippa
4"  nimellinen tuumakoko
300 lbs class paineluokka
A182 F5 materiaalistandardi ASTM mukainen (kuumaluja 5Cr-1/2Mo tae)
856524 sulatusnumero tai muu materiaalierän tunnus