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Requisiti del capitolo 7-Allegato I della Direttiva 2014/68/UE

Questo capitolo contiene requisiti specifici per le attrezzature a pressione che sono stati considerati su tutte le norme armonizzate della Direttiva 2014/68/UE, nota come Direttiva “Attrezzature a pressione”, generalmente menzionata come Direttiva PED. Il capitolo costituisce di fatto una soluzione di compromesso, trovata durante la preparazione della prima direttiva sulle attrezzature a pressione (Direttiva 97/23/CE), di cui la direttiva in oggetto 2014/68/UE è una “rifusione”. In effetti, durante le discussioni in seno al Consiglio europeo, erano emerse due opinioni diverse riguardo a tutte le direttive “Nuovo Approccio”: alcuni delegati ritenevano che una direttiva “Nuovo Approccio” non dovesse contenere valori numerici, che al contrario avrebbero dovuto essere completamente lasciati alle norme armonizzate di applicazione; tuttavia altri delegati erano del parere che almeno alcune cifre minime dovevano essere necessarie per dare un significato ai requisiti essenziali di sicurezza (ad esempio i valori delle sollecitazioni nominali di progetto per i materiali, i coefficienti dei giunti saldati, le pressioni di prova e così via). Il risultato di questo compromesso fu appunto il capitolo 7 dell’allegato I, che inizia con la seguente prefazione:

7. REQUISITI QUANTITATIVI SPECIFICI PER TALUNE ATTREZZATURE A PRESSIONE
Le seguenti disposizioni si applicano come regola generale. Tuttavia, laddove non siano applicate, anche nei casi in cui i materiali non siano specificamente indicati e non siano applicate norme armonizzate, il fabbricante deve dimostrare che sono state prese le misure appropriate per raggiungere un livello complessivo equivalente di sicurezza.

In altre parole, tutti i valori numerici contenuti in questo capitolo non devono essere considerati obbligatori: il produttore ha solo l’obbligo, nel caso in cui non vengano applicati, di dimostrare di aver adottato “misure adeguate per raggiungere un livello equivalente di sicurezza“.

L’interpretazione data a questi requisiti minimi non è sempre stata uniforme: esistono differenze ad esempio nell’interpretazione del valore delle pressioni di prova, che sono effettivamente diverse nelle norme sui generatori di vapore (EN 12952 ed EN 12953), nella norma sulle tubazioni (EN 13480) e nella norma sugli apparecchi a pressione non soggetti alla fiamma (EN 13445).

Questo, almeno fino ad ora, non è avvenuto per le sollecitazioni nominali di progetto, per le quali tutti gli standard armonizzati sopra menzionati hanno sempre dato la stessa interpretazione. Sfortunatamente, nel caso particolare degli acciai inossidabili austenitici, le disposizioni contenute nelle norme armonizzate sono leggermente diverse dal testo del capitolo 7, che in realtà prescrive:

7.1.2. A seconda del materiale impiegato, la sollecitazione generale ammissibile di membrana per carichi prevalen­temente statici e per temperature situate fuori dalla gamma in cui i fenomeni di scorrimento sono significativi non deve essere superiore al più basso dei valori elencati in appresso:

per gli acciai ferritici, compreso l’acciaio normalizzato (acciaio laminato) ed escluso l’acciaio a grana fine e l’acciaio da trattamento termico, 2/3 di Re/t e 5/12 di Rm/20,

– nel caso dell’acciaio austenitico:

– se l’allungamento a rottura supera il 30%, 2/3 di Re/t

– o, in alternativa, se il suo allungamento a rottura supera il 35%, 5/6 di Re/t e 1/3 di Rm/t

– nel caso di acciai fusi non legati o debolmente legati, 10/19 di Re/t  e (1/3 di Rm/20).

In effetti l’interpretazione effettiva (uniforme) considerata fino a EN 12952.3, EN 13480.3 e EN 13445.3 è la seguente:

A seconda del materiale impiegato, la sollecitazione generale ammissibile di membrana per carichi prevalen­temente statici e per temperature situate fuori dalla gamma in cui i fenomeni di scorrimento sono significativi non deve essere superiore al più basso dei valori elencati in appresso:

– per gli acciai ferritici, compreso l’acciaio normalizzato (acciaio laminato) ed escluso l’acciaio a grana fine e l’acciaio da trattamento termico, 2/3 di Re/t e 5/12 di Rm/20,

– nel caso dell’acciaio austenitico:

– se l’allungamento a rottura è pari o superiore al 30%, 2/3 di Re/t

– o, in alternativa, e se il suo allungamento a rottura è pari o superiore al 35%, 5/6 di Re/t e 1/3 di Rm/t

– nel caso di acciai fusi non legati o debolmente legati, 10/19 di Re/t  e (1/3 di Rm/20).

– per gli acciai ferritici, compreso l’acciaio normalizzato (acciaio laminato) ed escluso l’acciaio a grana fine e l’acciaio da trattamento termico, 2/3 di Re/t e 5/12 di Rm/20,

– nel caso dell’acciaio austenitico:

– se l’allungamento a rottura è pari o superiore al 30%, 2/3 di Re/t

– o, in alternativa, e se il suo allungamento a rottura è pari o superiore al 35%, 5/6 di Re/t e 1/3 di Rm/t

– nel caso di acciai fusi non legati o debolmente legati, 10/19 di Re/t  e (1/3 di Rm/20).

In effetti, la differenza tra il requisito del capitolo 7 della PED e la sua traduzione in tutte le norme armonizzate sulle attrezzature a pressione riguarda solo quelle qualità di acciaio austenitico che hanno un allungamento a rottura esattamente del 30% o esattamente del 35%. Sfortunatamente, nel caso di forgiati in acciaio austenitico (vedi allegato, estratto dalla norma armonizzata EN 10222.5), quasi tutte le qualità di materiale considerate nella norma hanno un allungamento minimo a rottura (in direzione trasversale) che è esattamente uguale al 30% o al 35%: ciò significa, nel caso in cui l’allungamento sia esattamente del 35%, che secondo la presente edizione di tutte le norme armonizzate sulle attrezzature a pressione tutti i componenti realizzati con tali materiali possono essere calcolati con una sollecitazione nominale di progetto maggiore, mentre applicando letteralmente il par. 7.1.2, 4° trattino, la sollecitazione nominale di progetto sarebbe inferiore e quindi gli spessori e i pesi risultanti risulterebbero più alti.

Si noti, tuttavia, che la presente edizione della norma EN 13445.3:2014, issue 5, contiene un’altra importante deviazione dal par. 7.1.2, primo trattino, laddove la sollecitazione nominale di progetto dei normali acciai ferritici è limitata ai 5/12 della resistenza a trazione a 20 °C:

6.3 Percorso alternativo per gli acciai (esclusi i getti), diversi dagli acciai austenitici coperti da 6.4 e 6.5, con un allungamento a rottura minimo, come indicato nelle specifiche tecniche pertinenti per il materiale, inferiore al 30%

6.3.1 Generalità

Il percorso alternativo consente l’uso di sollecitazioni nominali più elevate con un livello complessivo equivalente di sicurezza se sono soddisfatte tutte le seguenti condizioni:

a) Requisiti dei materiali come specificato nella norma EN 13445-2:2014 per la progettazione mediante analisi – Percorso diretto.

b) Limitazione nella costruzione e giunti saldati come specificato nel capitolo 5 e nell’allegato A per la progettazione mediante analisi – Percorso diretto.

c) Tutte le saldature che devono essere esaminate mediante prove non distruttive (NDT) secondo i requisiti della norma EN 13445-5:2014 devono essere accessibili ai controlli NDT sia durante la fabbricazione sia durante l’ispezione in servizio.

d) Analisi a fatica secondo il capitolo 17 o 18 in tutti i casi.

e) Requisiti di fabbricazione come specificato nella norma EN 13445-4:2014 per la progettazione mediante analisi – Percorso diretto.

f) NDT come specificato nella norma EN 13445-5: 2014 per la progettazione mediante analisi – Percorso diretto.

g) Istruzioni dettagliate appropriate per le ispezioni in servizio devono essere fornite nelle istruzioni per l’uso del produttore.

6.3.2 Casi di carico operativo normale

La sollecitazione nominale di progetto f per i normali casi di carico operativo non deve superare fd, il più piccolo dei due seguenti valori:

– il limite minimo di snervamento allo 0,2% alla temperatura di calcolo, come indicato nelle specifiche tecniche del materiale, diviso per il fattore di sicurezza 1,5; e

– il limite di resistenza a trazione minimo a 20 °C, come indicato nelle specifiche tecniche del materiale, diviso per il fattore di sicurezza 1,875.

In altre parole, se si applicano le disposizioni da a) a g) della norma EN 13445.3:2014, il fattore di sicurezza sulla resistenza alla trazione a temperatura ambiente degli acciai ferritici al carbonio e basso legati può essere ridotto da 1/(5/12) = 2,4 a 1,875: che ovviamente consente un aumento sostanziale della sollecitazione nominale di progetto per gli acciai ferritici, in particolare a temperature relativamente basse, con importanti vantaggi su spessori e pesi di tutti i componenti interessati. È vero che questa procedura contraddice un requisito specifico del capitolo 7, ma è anche vero che ciò viene fatto considerando una serie di misure alternative che garantiscono un livello equivalente di sicurezza.

Durante la valutazione dello HAS consultant sulla nuova edizione 2020 della norma EN 13445.3, è stato sollevato il problema della non conformità al punto 7.1.2 della PED del testo effettivo della norma. A questa osservazione dello HAS Consultant il gruppo di lavoro che ha elaborato il testo della norma (a partire dalla prima edizione 2002: il WG53 del CEN TC54) ha opposto le obiezioni che seguono:

  1. Il punto contestato dallo HAS Consultant era lo stesso di tutte le precedenti edizioni della norma, che sono sempre state pubblicate nella GU della Comunità Europea.
  1. La differenza rispetto al punto 7.1.2 è trascurabile (i materiali con allungamento a rottura del 35% devono essere calcolati con una sollecitazione di progetto inferiore mentre i materiali con il 35,01% possono essere calcolati con un valore più elevato).
  2. La modifica della norma come richiesto dallo HAS Consultant provocherebbe sicuramente problemi in futuro, quando si dovranno effettuare riparazioni o modifiche su apparecchi esistenti calcolati con le precedenti edizioni della norma.
  3. Uno dei maggiori vantaggi della norma EN 13445.3 rispetto a molte altre norme nazionali (vale a dire le maggiori sollecitazioni nominali di progetto per gli acciai inossidabili austenitici) andrebbe perso, cosicché gli apparecchi in ​​acciaio inossidabile progettati secondo PD 5500, CODAP, VSR e ASME sezione VIII sarebbero più economici degli apparecchi calcolati secondo la norma armonizzata.
  4. Anche le altre norme armonizzate (per le caldaie e le tubazioni) dovrebbero essere modificate allo stesso modo.

Purtroppo il tempo rimasto al WG53 / CEN TC54 per discutere questo problema con lo HAS Consultant non è stato sufficiente per considerare tutte le possibili soluzioni: la proposta fatta dal WG53 durante una riunione via Skype di circa mezz’ora (di considerare cioè, ai fini dell’applicazione del par. 7.1.2,  il valore dell’allungamento a rottura misurato effettivamente invece del valore minimo tabellare) è stata scartata dallo HAS Consultant. Pertanto, senza ulteriori consultazioni con gli esperti del WG53, il CEN BT ha deciso di avviare una procedura di voto eccezionale, in cui gli enti di standardizzazione soci del CEN dovevano scegliere tra la soluzione proposta dallo HAS Consultant e quella proposta dal WG53, pur sapendo che in quest’ultimo caso l’intera norma EN 13445 non sarebbe stata pubblicata sulla Gazzetta ufficiale, perdendo così la presunzione di conformità con la direttiva PED. Naturalmente questa situazione ha portato la maggior parte degli enti ad astenersi o ad accettare la soluzione proposta dallo HAS Consultant, nonostante i commenti negativi di tutti gli organismi nazionali a cui appartengono gli esperti del WG53. Il WG53 è quindi ora costretto ad accettare la modifica della norma proposta dallo HAS Consultant: ciò significa che l’edizione 2020 della EN 13445.3 diventerà sostanzialmente diversa dalle precedenti edizioni almeno per i valori più bassi delle sollecitazioni nominali di progettazione da utilizzare per il calcolo degli apparecchi in ​​acciaio inossidabile austenitico.

Ovviamente il TC54 non è nella posizione di sollevare obiezioni contro una decisione BT: tuttavia penso che siano possibili altre soluzioni, considerando il significato esatto di tutte le prescrizioni contenute nel capitolo 7 dell’allegato I alla PED. In effetti, con l’accordo di altri esperti del WG53, ho provato (purtroppo quando era già stata presa la decisione BT) a proporre una soluzione alternativa, basata sulla prefazione dello stesso capitolo 7: vale a dire, nel caso di materiali aventi un allungamento minimo tabellare pari esattamente al 35%, ammettere l’uso della maggiore sollecitazione nominale di progetto già prevista per materiali con valori di allungamento più elevati del 35%, a condizione che vengano adottate misure di sicurezza alternative: ad esempio, una quantità minima di controlli volumetrici delle saldature (escludendo così gli apparecchi del gruppo di collaudo 4) o, nel caso di componenti non saldati, un valore minimo dei valori della prova di resilienza.

Se la modifica della EN 13445.3:2020 fosse oramai irrevocabile, forse questa soluzione alternativa potrebbe essere presa in considerazione nella prossima issue della norma. Tuttavia, ritengo che in questa fase anche il Pressure Equipment Advisory Nucleus (ossia il gruppo consultivo CEN sulle attrezzature a pressione) e il funzionario responsabile della Commissione dovrebbero esprimere la propria opinione sul problema, tenendo conto delle seguenti domande di base.

1. È opportuno modificare allo stesso modo di EN 13445 anche EN 12952, EN 12953, EN 13480 per non far perdere la presunzione di conformità anche a queste norme?

2. Tutti i requisiti del capitolo 7, allegato I della PED dovrebbero essere considerati obbligatori, nonostante la prefazione di questa clausola, che consente valori numerici diversi quando si adottano misure di sicurezza equivalenti?

3. E, in questo caso, come mai è già stata fatta un’eccezione per la cosiddetta “via alternativa” fornita dalla EN 13445.3, a partire dalla sua edizione originale del 2002, che consente una riduzione sostanziale del fattore di sicurezza sulla resistenza alla trazione in presenza di misure di sicurezza equivalenti?

Nella riunione del 28 gennaio 2020 del Pressure Equipment Advisory Nucleus la soluzione del problema è stata rimandata ad una specifica riunione via Skype programmata per il prossimo 20 marzo 2020. E’ possibile che la decisione del BT venga modificata dai risultati di questa riunione? E’ questo l’augurio di tutti gli esperti del WG53.

Fernando Lidonnici (Convenor del WG53 / CEN TC54)

Milano, 10 marzo 2020