Quest’anno è stato particolarmente ricco di novità per chiunque si trovi a lavorare con le norme italiane, europee ed americane: c’è molto movimento, cercheremo di spiegare il perché ed analizzeremo le conseguenze.
1. La normativa italiana
Dopo un anno circa di tira e molla sulla revisione delle Raccomandazioni CTI per l’uso delle Raccolte ISPESL in ambito PED, l’UNI (dopo che il lavoro al CTI era stato praticamente completato aveva messo il veto alla pubblicazione non solo come “Raccomandazioni”, ma anche come “TS – Technical specification” o “TR -Technical Report”), grazie a una decisa presa di posizione da parte dell’INAIL, ha finalmente accettato la pubblicazione delle ex-Raccomandazioni come PdR (=prassi di riferimento): quest’anno abbiamo pertanto avuto finalmente la pubblicazione della PdR55:2019, preceduta dalla messa a disposizione (gratuita) delle Raccolte ISPESL Edizione 1995, complete di errata corrige, ora direttamente scaricabili dal sito dell’INAIL (le trovate sotto https://www.inail.it/cs/internet/docs/raccolta-vsr.pdf?section=attivita): in tal modo è caduta l’ultima obiezione dell’UNI, che riteneva poco praticabile la pubblicazione di uno standard che facesse riferimento ad altri standard di fatto irreperibili (in quanto prodotti dal Poligrafico dello Stato unicamente in forma cartacea, ed oramai largamente esauriti). Non starò qui ad elencare i vantaggi e gli svantaggi di una PdR rispetto ad un altro tipo di pubblicazione: dirò solo che avrà una validità di 5 anni, dopo di che dovrà essere ritirata o trasformata in una norma vera e propria. Per ora vi basti sapere che anche questa è scaricabile gratuitamente dal sito dell’UNI: (http://www.uni.com/index.php?option=com_content&view=article&id=2573&Itemid=2460), come tutti gli altri documenti pubblicati come PdR (ma come siamo bravi noi Italiani! Il BSI inglese si vende il codice PD 5500:2019 a 1862 Sterline, la SNCT Francese si vende il CODAP, divisione 1 e 2, revisione 2018, intorno ai 2500 Euro, noi invece regaliamo tutto: tanto il Governo prende già abbastanza soldi con le tasse sulla plastica, sulle sigarette e sulle auto aziendali).
Ma c’era davvero bisogno di questo nuovo documento? Forse non ci sono al mondo già abbastanza standard sugli apparecchi a pressione? E poi non è forse vero che la Direttiva PED ammette qualunque standard? E in particolare non è la norma europea EN 13445 che dovrebbe dare la presunzione di conformità alla PED? Tutto vero, intendiamoci: ma è anche vero che alcune norme che vanno per la maggiore (ASME VIII divisione 1) sono di difficile integrazione con la PED, mentre la norma Europea EN 13445 è ancora incompleta per ciò che riguarda la ghisa lamellare, le leghe di rame e le leghe di titanio; ed è anche vero che per la riqualifica di apparecchi esistenti è comunque un vantaggio considerare la norma con cui erano stati progettati all’origine. Del resto, se guardiamo al nostro lavoro in Sant’Ambrogio, la VSR è ancora richiesta da molti nostri clienti, sia per ciò che riguarda il software sia per quel che riguarda la progettazione.
Ma quali sono le novità rispetto alle vecchie Raccomandazioni? La più importante è l’adeguamento della pressione di prova a quella prevista da EN 13445.5: in altre parole la formula PH=1,25 (fo/f) PS, dove fo/f è il rapporto delle sollecitazioni ammissibili del materiale (temperatura ambiente rispetto a temperatura di progetto) rimane sempre la stessa, ma nelle vecchie Raccomandazioni era richiesto che il rapporto degli ammissibili, per un apparecchio composto da diversi componenti fatti di materiali diversi ed eventualmente con temperature di progetto diverse, dovesse essere il più alto tra tutti i possibili rapporti relativi ai componenti principali: se tuttavia ciò obbligava ad un surdimensionamento dei componenti con valori di (fo/f) inferiori, e se l’apparecchio aveva un minimo di controlli radiografici, era consentito diminuire la pressione di prova sino al massimo valore sopportabile da tali componenti: era questa anche l’impostazione della 13445.5 sino a qualche anno fa, ma poi tale impostazione era stata modificata: ora il valore di (fo/f) da prendere per il calcolo della pressione di prova, nella PdR come nella 13445.5, è il più basso tra tutti i possibili rapporti dei componenti principali, fermo restando il limite inferiore previsto dalla PED, comunque pari sempre a 1,43 PS.
Nella Raccolta VSR c’è poi l’adeguamento delle norme di calcolo dei rinforzi di apertura, che nelle Raccomandazioni prevedeva un rapporto molto basso (tanto più basso quanto più basso era il rapporto tra diametro dell’apertura e diametro dell’apparecchio) tra spessore del bocchello e spessore del fasciame, il che limitava fortemente il vantaggio di usare i bocchelli autorinforzanti (soluzione di gran lunga preferibile alle piastre di rinforzo, più economiche come costo del materiale, ma decisamente più care come costo della manodopera); adesso tale regola è stata cambiata, almeno in tutti i casi dove il bocchello in questione non si trovi in un’area critica dal punto di vista della fatica. Così pure è stata cambiata la norma di calcolo dei fondi piani saldati a fasciami cilindrici, dove risultava fortemente penalizzante la formula usata per limitare la sollecitazione secondaria sul fasciame dovuta alla rotazione del fondo: così come nel caso delle aperture, la vecchia formula resta valida solo nel caso sia richiesta una verifica a fatica. Tutto ciò sempre nell’ottica di allineare la Raccolta VSR alla norma armonizzata 13445.3. Interessante anche la nuova formulazione delle sollecitazioni ammissibili per apparecchi in titanio o sue leghe, basata ora sulle caratteristiche di scorrimento viscoso (ove disponibili), così come previsto nel progetto di norma EN 13445.11.
2. La norma armonizzata EN 13445.
Nel corso del 2018 sono usciti parecchi amendments della parte 3 (Progettazione e Calcolo), che verranno tutti integrati nella nuova edizione 2019 della norma. Il più interessante è quello relativo al capitolo 17, che si occupa dell’analisi a fatica semplificata, quella cioè che non richiede un’analisi FEM dell’apparecchio, ma si limita a calcolare le variazioni di sollecitazione sulla base delle normali formule usate nelle verifiche di calcolo. A parte la correzione della forte (e illogica) penalizzazione prevista nella versione precedente per le saldature longitudinali delle virole, di nuovo c’è il fatto che l’analisi semplificata, possibile in precedenza solo nel caso di fluttuazioni della pressione, è ora possibile anche nel caso di fluttuazioni della temperatura (o, per meglio dire, in caso di fluttuazione delle sollecitazioni termiche generate nell’apparecchio da differenze di temperatura tra punti adiacenti). Da notare tuttavia che la determinazione delle effettive temperature di parete e della loro variazione nel tempo non è una cosa particolarmente agevole, e rischia di rendere necessaria un’analisi FEM al solo scopo di determinare il campo delle temperature e la sua evoluzione nel tempo: riteniamo tuttavia che questa nuova norma possa trovare applicazione in alcuni casi tipici (ad esempio, i canali o le camicie usate per il raffreddamento o il riscaldamento di serbatoi) in cui il campo di temperatura è, se non altro, facilmente ipotizzabile.
Un’altra importante modifica (attesa da molto tempo!) è il completamento della norma (contenuta nel capitolo 16) per il calcolo delle sollecitazioni generate su fasciami e fondi dalle forze e dai momenti che le tubazioni scaricano sui bocchelli degli apparecchi: nella versione precedente tale calcolo era possibile in presenza di 3 sole componenti di carico (due momenti flettenti ed un carico assiale), mentre ora è previsto anche il caso di due forze di taglio e di un momento torcente. In tal modo sarà possibile evitare la verifica con una norma alternativa (WRC o PD5500), verifica necessaria in precedenza in tutti i casi in cui l’analisi del piping forniva tutte e 6 le componenti di carico (con discussioni interminabili, spesso anche con ditte qualificatissime, i cui tecnici erano tuttavia ignoranti – nel senso letterale, ossia semplicemente ignoravano la limitazione della norma precedente).
La versione 2019 (che però sarà oramai datata 2020) è in preparazione: la bozza è stata sottoposta all’attenta analisi dello HAS Consultant (il consulente della Commissione che verifica l’aderenza degli standard armonizzati ai principi essenziali di sicurezza della Direttiva). Purtroppo in questo caso lo HAS Consultant, fermamente intenzionato a guadagnarsi la parcella che gli paga la commissione, ha fatto una marea di commenti, non solo sulle parti che gli amendment hanno modificato, ma anche su tutto il resto. E’ lo stesso tipo di analisi che viene richiesta dalle regole del CEN quando un nuovo standard viene inviato a tutti gli enti di standardizzazione nazionali per l’inchiesta pubblica: il voto può essere favorevole, ma ogni ente ha facoltà di inviare i suoi commenti, ai quali il TC è obbligato a rispondere, o accettando il commento e modificando di conseguenza la bozza di standard, o rifiutandolo, ma in tal caso dovrà giustificare le ragioni del rifiuto. Sarà poi il voto formale sul documento commentato e modificato a decidere l’approvazione dello standard come norma europea, vincolante per tutti gli enti di standardizzazione nazionali. Nel caso dei commenti formulati dallo HAS Consultant c’è però una non trascurabile differenza: il TC che ha preparato lo standard può accettare o rifiutare un commento, ma se lo rifiuta deve convincere il suddetto signore a ritirare il commento; e dovrà essere particolarmente convincente, perché se lo HAS Consultant non è completamente soddisfatto, lo standard, anche se approvato nel voto formale, non potrà essere incluso nella lista delle norme armonizzate per la direttiva di riferimento, e pertanto non avrà la cosiddetta “presunzione di conformità” alla direttiva. Nella riunione del 24 ottobre del nostro WG53/CEN TC54, abbiamo fatto una riunione telematica con lo HAS Consultant, alla fine della quale c’è stato un solo commento ancora da risolvere, per il quale abbiamo chiesto un parere direttamente alla Commissione: in attesa di questo parere, non voglio fare anticipazioni. Speriamo bene!
C’è ancora molta carne al fuoco nell’EN 13445: sia pure con i tempi consentiti dalla burocrazia del CEN, vedremo tra poco il nuovo capitolo 18 di EN 13445.3 sull’analisi a fatica completa (che ha richiesto discussioni a non finire tra gli esperti); sempre nella parte 3, il nuovo capitolo 9 sui rinforzi di apertura (nessuna modifica sostanziale, solo la correzione di qualche errore formale); più importanti la nuova parte 11 sulle leghe di titanio e la nuova parte 12 sulle leghe di rame. Augurandoci che lo HAS Consultant non ci crei troppi problemi…
3. La norma americana ASME Sezione VIII divisione 1
Nonostante sia di gran lunga il codice di calcolo più usato nel mondo, risente oramai il peso degli anni e della sua impostazione eccessivamente pragmatica (ossia basata sul rispetto pedissequo di ogni minimo dettaglio del codice più che su un’analisi ragionata da parte del progettista); il che lo rende particolarmente adatto nei paesi meno sviluppati, dove i progettisti ricevono una formazione inferiore rispetto a quanto avviene in Occidente. Non vorrei con questo mio giudizio sollevare le ire di quegli enti di controllo particolarmente attivi in Italia come agenzie autorizzate dell’ASME: ma è la stessa evoluzione del codice che giustifica questo mio giudizio. Le principali caratteristiche del codice sono infatti le seguenti:
E’ comunque fin dal 2007, che, sotto la spinta data dall’entrata in vigore della norma europea EN 13445, l’ASME ha sentito il bisogno di modernizzare le proprie norme sugli apparecchi a pressione. Questo è stato fatto iniziando con il completo rifacimento dell’ASME VIII divisione 2, che ha copiato numerosi punti della norma europea, tra i quali:
Nell’edizione 2019 dell’ASME VIII divisione 1 si è di fatto operato un avvicinamento dei due codici (divisione 1 e divisione 2) che era già in atto da qualche tempo: esisteva già infatti un ASME Case che permetteva in divisione 1 il calcolo dei rinforzi di apertura seguendo le (più moderne) regole della divisione 2.
Ma nell’edizione 2019 è addirittura presente un’Appendice (Mandatory) che consente di calcolare qualunque componente di un apparecchio avente lo stamp U (ossia costruito in officine che abbiano la qualifica solo per la divisione 1) con le regole della divisione 2, utilizzando perfino la stress analysis e l’analisi a fatica (ma considerando sempre le sollecitazioni ammissibili della divisione 1): il fatto di usare la divisione 2 per il calcolo dei rinforzi di apertura permette poi anche l’uso dei vari WRC Bulletins che trattano le sollecitazioni generate sugli apparecchi dai carichi sui bocchelli. E’ inoltre ora possibile calcolare anche gli apparecchi orizzontali su selle secondo il classico metodo di Zick, presente in divisione 2 ma non in divisione 1.
C’è da ritenere che questa tendenza, per il momento appena abbozzata, debba progressivamente continuare in futuro, con la progressiva materiale sostituzione di parti della norma, o, addirittura, con l’integrazione dei due codici. Un sintomo di questa intenzione potrebbe essere l’introduzione in divisione 2, a partire dall’edizione 2017, di due diverse classi di apparecchi, la classe 1 con le sollecitazioni ammissibili più basse (coefficiente 3 sul carico di rottura), limitate alle temperature fuori dal campo dello scorrimento viscoso, e la classe 2 con le sollecitazioni più elevate previste a partire dal 2007.
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