Essendo un componente cruciale nei sistemi di tubazioni utilizzati per assorbire lo spostamento e mitigare le vibrazioni, l'affidabilità dei giunti di dilatazione dipende in gran parte dalle prestazioni dei materiali selezionati. Materiali diversi possiedono caratteristiche uniche in termini di robustezza, resistenza alla temperatura, resistenza alla corrosione e flessibilità. La selezione adeguata dei materiali è fondamentale per garantire il funzionamento stabile a lungo-termine dei giunti di dilatazione in condizioni di lavoro complesse.
I materiali metallici sono la categoria più utilizzata nei giunti di dilatazione, con l'acciaio inossidabile che rappresenta la scelta principale grazie alle sue eccellenti prestazioni globali. L'acciaio inossidabile austenitico (come 304 e 316L) mostra una buona resistenza alla corrosione, elevata tenacità e duttilità, mantenendo la stabilità nella maggior parte degli ambienti acidi e alcalini e in condizioni di temperatura da media-a-alta. È particolarmente adatto per settori con elevati requisiti di igiene e resistenza alla corrosione, come l'industria chimica, farmaceutica e alimentare. Per ambienti ad alta-temperatura e alta-pressione, vengono spesso selezionati l'acciaio legato al cromo-molibdeno o l'acciaio inossidabile-resistente al calore (come 321 e 310S). Questi materiali mantengono un'elevata robustezza e resistenza all'ossidazione anche a temperature elevate, soddisfacendo le esigenze di centrali elettriche, caldaie e condutture di vapore ad alta-temperatura. L'acciaio al carbonio è relativamente economico e offre una resistenza affidabile, ma in ambienti umidi o corrosivi richiede una protezione superficiale come rivestimenti o zincatura; in caso contrario, è soggetto a corrosione, limitandone la durata in ambienti difficili.
Per le applicazioni che richiedono eccellente flessibilità e resistenza alla fatica, i soffietti sono spesso realizzati con leghe a base di nichel- (come Inconel 625 e Hastelloy C276). Questi materiali mostrano un'eccellente resistenza alla corrosione e allo scorrimento viscoso in ambienti altamente corrosivi, ad alta-temperatura e ad alto-stress e sono ampiamente utilizzati nell'ingegneria navale, negli impianti di idrogenazione petrolchimica e nelle condutture di fluidi acidi. Tuttavia, sono più costosi e vengono generalmente utilizzati in progetti speciali con condizioni operative estreme e severi requisiti di sicurezza.
Anche i materiali non-metallici svolgono un ruolo nei giunti di dilatazione, tra cui principalmente gomma, materiali compositi rinforzati con fibre-e polimeri. I giunti di dilatazione in gomma hanno una buona elasticità e proprietà di smorzamento delle vibrazioni e di riduzione del rumore, assorbono efficacemente vibrazioni e rumore e sono adatti per sistemi idrici HVAC, fornitura e drenaggio dell'acqua e tubazioni a bassa-pressione e temperatura-normale. La loro resistenza alla corrosione varia a seconda del tipo di gomma; la gomma neoprene è resistente all'olio-, la gomma EPDM è resistente al calore- e agli agenti atmosferici-, mentre la gomma fluorurata offre prestazioni migliori in ambienti altamente corrosivi e ad alta-temperatura. I materiali compositi rinforzati con fibre-uniscono leggerezza, resistenza alla corrosione e buona resistenza alla trazione, rendendoli adatti per applicazioni che richiedono protezione dalla corrosione chimica e alleggerimento. Tuttavia, la loro resistenza alla temperatura è generalmente inferiore a quella dei materiali metallici, richiedendo un controllo rigoroso dell'intervallo di temperatura applicabile.
Quando si selezionano i materiali, è essenziale considerare in modo esaustivo le caratteristiche del fluido, la temperatura e la pressione di esercizio, i requisiti di compensazione e l'efficienza economica. Ad esempio, l'acciaio inossidabile 316L o le leghe a base di nichel- sono preferiti per il trasporto di acqua di mare o mezzi contenenti ioni cloruro; l'acciaio o le leghe resistenti al calore-sono adatti per ambienti con gas di scarico ad alta-temperatura; e i giunti di dilatazione in gomma sono spesso la scelta più appropriata per le condotte di edifici civili con elevati requisiti di controllo delle vibrazioni e del rumore.
Con i progressi tecnologici, stanno gradualmente emergendo strutture composite, come il rivestimento di soffietti metallici con uno strato polimerico-resistente alla corrosione o la copertura dello strato esterno in gomma con tessuto di rinforzo, per ottenere un vantaggio complementare in termini di robustezza e resistenza alla corrosione.
In conclusione, la selezione dei principali materiali per i giunti di dilatazione dovrebbe essere basata sulle condizioni operative e sull'adattamento delle prestazioni, soddisfacendo sia i requisiti di resistenza meccanica che di compensazione dello spostamento, considerando anche la durabilità e la razionalità economica, fornendo così una garanzia affidabile per il funzionamento sicuro ed efficiente dei sistemi di tubazioni.