Per quanto riguarda il design strutturale del Cilindro Monolucido (o Yankee Dryer), le componenti interessate sono, principalmente, il mantello e la tipologia di accoppiamento previsto tra le testate e il mantello stesso. Le comuni soluzioni costruttive per i mantelli utilizzano la tecnica dell'assemblaggio mediante saldatura di più lamiere rullate, e la tecnica della saldatura viene anche utilizzata da più costruttori per unire le testate al mantello.
A causa della loro stessa natura, alle saldature strutturali è sempre associata una certa dose di rischio la cui minimizzazione comporta il rispetto di rigorosi ed onerosi protocolli di ispezione periodica a cui gli Yankee Dryer devono essere sottoposti. Grazie ad A.Celli, questi rischi e i relativi costi di gestione possono essere annullati attraverso l'utilizzo di tecniche costruttive altamente innovative.
Mantello saldato o forgiato: le principali differenze
Il mantello di uno Yankee Dryer in acciaio viene costruito tradizionalmente con la tecnica della saldatura, che prevede le seguenti fasi principali:
- La centinatura per rullatura delle lamiere d’acciaio;
- L’unione di queste lamiere mediante saldature circonferenziali e longitudinali per formare il cilindro;
- L’unione delle testate al mantello tramite due saldature circonferenziali, anche queste a piena penetrazione;
- Trattamenti termici totali e locali per la distensione delle tensioni dovute alla centinatura e alla saldatura
- La lavorazione di tutti i pezzi fino a raggiungere i profili e le dimensioni finali desiderate.
Le saldature in oggetto, durante il funzionamento dello Yankee, sono sottoposte a stati di sollecitazione ciclici intensi. Per questo é necessario ispezionarle regolarmente mediante controlli che possono essere sia di tipo visivo che eseguiti con l’ausilio di altri strumenti più o meno sofisticati, al fine di evidenziare l'insorgere e la propagazione di cricche. Si va dai comuni test con liquidi penetranti (PT), ai test agli Ultrasuoni (UT) fino ad arrivare, soprattutto a seguito di incidenti anomali, al test di Emissione Acustica (AET). La maggior parte di questi controlli deve essere eseguita dall'interno dello Yankee Dryer, portando a tempi di fermo addizionali necessari per il suo raffreddamento e riscaldamento.
Per ovviare a questi problemi, A.Celli ha sviluppato Yankee Dryer in acciaio dotati di mantello monoblocco forgiato ottenuto a partire da un unico lingotto di acciaio. Il suo processo di fabbricazione prevede le seguenti fasi:
- Riscaldamento del lingotto a una temperatura di oltre 1200°C;
- Pre-forgiatura di un monoblocco toroidale a partire dal lingotto;
- Laminazione circolare a caldo fino a raggiungere la dimensione diametrale e di spessore necessari per il manufatto grezzo;
- Trattamenti termici
Il risultato è un mantello isotropo di materiale omogeneo con un’elevatissima stabilità di forma e privo di saldature che non necessita di controlli periodici e non presenta problemi di deformazione, sia durante la fase di lavorazione sia durante l’utilizzo sotto condizioni di pressione e temperatura di funzionamento variabili. Un vantaggio tangibile sia di tempo che di costi rispetto al tradizionale mantello saldato.
Accoppiamento testate-mantello: le alternative alla saldatura
Nella fase di giunzione delle testate con il mantello, solitamente, entrano in gioco delle saldature strutturali a piena penetrazione che uniscono e sigillano le due parti, garantendo la sicurezza necessaria che permette allo Yankee di lavorare con pressioni interne fino a 11 bar. Anche queste saldature necessitano degli stessi controlli periodici già visti per il mantello al fine di verificarne l’integrità o la presenza di eventuali cricche.
Un’alternativa che non prevede saldature, ideata da A.Celli, è quella implementata negli Yankee Dryer iDEAL® Forged YD, dove l’accoppiamento tra testate e mantello forgiato avviene tramite l’utilizzo di viti. In questo modo si eliminano le saldature tra testate e mantello e le relative ispezioni, con un notevole risparmio in fatto di tempo e di costi.
Un tradizonale Yankee Dryer in acciaio con mantello saldato e testate anch’esse saldate al mantello deve subire un'ispezione visiva interna ogni anno, un’ispezione delle saldature con ultrasuoni dopo i primi due anni di funzionamento e, successivamente, un’ispezione agli ultrasuoni ogni cinque anni. Per uno Yankee Dryer con testate avvitate, invece, il TAPPI raccomanda un’ispezione con ultrasuoni delle viti ogni 5 anni, con costi nettamente inferiori in fatto di ispezioni.
Per ridurre ulteriormente il numero di ispezioni necessarie e i tempi addizionali di indisponibilità della linea che ne derivano, A.Celli ha ideato un nuovo, innovativo, sistema di accoppiamento del mantello con le testate di cui saranno dotati i nuovi Yankee Dryer della famiglia Evo-Lock®.
A.Celli iDEAL® Evo-Lock®: niente saldature né bulloni
Se un mantello in acciaio veniva accoppiato alle testate tramite una o più saldature strutturali, nel caso di Yankee tradizionali, o tramite viti, nel caso dell’iDEAL® Forged YD, A.Celli è riuscita a superare entrambi questi sistemi sviluppando un nuovo metodo di accoppiamento che non utilizza saldature strutturali nè viti, implementato nel nuovo Yankee Dryer iDEAL® Evo-Lock®.
Questo sistema permette di ridurre enormemente i tempi di downtime della linea necessari per portare a termine le dovute ispezioni, anche rispetto al precedente iDEAL® Forged YD, consentendo così di ottenere un significativo aumento di produttività senza sacrificare nè la qualità del prodotto ottenuto nè la sicurezza intrinseca del cilindro monolucido.
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