Princípio de vedação e características do flange de soldagem plano

Introdução

Os flanges são componentes essenciais da tubulação usados ​​para unir seções de tubulação, permitindo fácil desmontagem. O flange de soldagem de face plana é um estilo comumente usado, encontrando aplicação frequente em indústrias que transferem fluidos através de redes de tubulação. Como elemento limite de pressão primário, os flanges devem apresentar capacidades de vedação robustas para garantir juntas estanques mesmo sob condições de serviço desafiadoras. Este artigo tem como objetivo fornecer uma visão geral detalhada do princípio de vedação e das principais características que governam o desempenho de flanges soldados planos.. Ao compreender a mecânica subjacente à vedação, o estilo do flange pode ser corretamente especificado e instalado para fornecer integridade estrutural a longo prazo.

Princípio de vedação

Conseguir uma vedação eficaz dentro do conjunto flange-tubo depende das ações combinadas de carga compressiva, contato superficial íntimo, e deformação plástica. Ao aparafusar um par de flanges, o aperto do parafuso produz forças radiais externas que puxam as faces planas firmemente uma contra a outra. As faces unidas sofrem então deformação elástica e plástica limitada, dependendo das propriedades do material e das cargas impostas.. no entanto, imperfeições microscópicas da superfície permanecem e, se não forem modificadas, permitirão vazamentos.

Um elemento de vedação crítico é a ‘junta’, geralmente um anel ou arruela cortado de um material flexível, mas compressível, como elastômeros, grafite, ou metais. Instalado entre as faces do flange, o aperto faz com que a junta se comprima e flua para espaços vazios ou fendas ao longo das superfícies de vedação. Importante, ele se deforma plasticamente e endurece em vez de simplesmente comprimir elasticamente. Este “fluxo de junta” bloqueia fisicamente as passagens de fluido através de quaisquer irregularidades, encaixando-se firmemente em cada vale microscópico. Ao carregar remove, forças de fixação residuais mais o enchimento endurecido sustentam a integridade da vedação sob mudanças de pressões e temperaturas.

Seleção de materiais

Os materiais dos componentes do flange influenciam diretamente a robustez e a vida útil de um determinado projeto de vedação. Os materiais comuns são:

• Corpo do Flange: Aço de carbono (ASTM A105), aço de baixa liga, duplex/super duplex inoxidável para resistência à corrosão. A chave é a resistência adequada ao longo da vida útil.

• Aparafusamento: Parafusos de aço carbono padrão são suficientes para muitas tarefas não corrosivas. Para serviços offshore/azedos, parafusos de liga com força/resistência à corrosão como A193 B7, ASTM A490 são usados.

-Junta: Borracha inserida em tecido mais macio para baixas pressões sob 300 libras por polegada quadrada, fibra de amianto enrolada em espiral para pressões mais altas de até 1500psi, folhas flexíveis de grafite ou PTFE para >=1500psi incluindo aplicações de alta temperatura.

As combinações de materiais devem evitar incompatibilidades como corrosão galvânica e considerar a compressibilidade da junta com as pressões. A especificação adequada garante a integridade estrutural e o desempenho da vedação ao longo de décadas de serviço.

Acabamentos de face de flange

O acabamento da face impacta diretamente a área de contato da vedação e as características de fluxo da gaxeta:

• Face Usinada (MF): Padrão 125-250 Superfície Ra microinch com bordas afiadas para melhor vedação metal-metal. no entanto, difícil usinar flanges grandes.

• Face Soldada (WF): A superfície soldada tem maior rugosidade 80-160 Ra micropolegadas, mas bordas arredondadas facilitam a instalação da junta. Potencial de vedação ligeiramente inferior ao MF.

• Rosto cego acabado (Melhor amiga): A usinagem especial escava o reforço da solda deixando uma superfície tipo MF. Oferece o melhor em termos de vedação MF e benefícios facilitados de instalação WF. Mais caro que outros acabamentos.

Maior rugosidade superficial aumenta a área de contato do metal para vedação, mas deve ser uniforme e controlada. A nitidez da borda também influencia a compressão inicial da junta e a vulnerabilidade a cortes durante os ciclos de montagem/desmontagem. A seleção adequada do acabamento equilibra desempenho e economia.

Estilos e configurações de flange

Junto com rostos acabados, a morfologia do flange externo afeta a flexibilidade da tubulação, acesso conjunto, e distribuição de estresse a longo prazo:

• Garganta da solda (WN): Pescoço tubular integral soldado no tubo cria uma junta mais forte. no entanto, menos espaço de instalação dentro do flange em comparação com os tipos slip-on.

• Slip-on (ASSIM): Aparafusado diretamente sobre a extremidade do tubo. Mais espaço interno, mas o pescoço pequeno cria fontes de tensão locais. Frequentemente usado com anéis complementares para flexibilidade da tubulação.

• Junção de regaço (LJ): Aparafusado sobre duas extremidades de tubo adjacentes. Semelhante em dimensões ao deslizamento, mas tensões mais altas se desenvolvem na intersecção tubo/flange.

• Solda de soquete (SW): Soquete fêmea integral soldado na extremidade do tubo para aparafusar tampa de face plana. Fornece maior folga interna e menor resistência da junta.

A seleção adequada do flange considera as tensões nas juntas, acessibilidade necessária, cargas de pipeline, restrições de fabricação/instalação, e integridade para toda a vida. Diâmetros de furo padronizados facilitam o inventário.

Instalação e integridade do flange

Os procedimentos corretos de instalação e montagem são cruciais para um desempenho confiável de vedação de flange a longo prazo:

• Limpe as faces do flange e aplique um composto antigripante nas superfícies dos parafusos deslizantes, evitando escoriações.

• Centralize e comprima adequadamente a junta entre as faces sem torções ou rolos, usando lubrificantes, se necessário.

• Aperte os parafusos manualmente em um padrão cruzado e aperte repetidamente os parafusos de acordo com a especificação em etapas enquanto verifica a compressão uniforme. Evite aperto excessivo/insuficiente.

• Realize o teste final de vazamento na junta antes de aplicar acabamentos e revestimentos externos. Verifique periodicamente durante a operação.

• Considere inserções de fole, protetores ou restrições para serviços vibracionais ou sísmicos que mitigam tensões de assentamento/desencaixe.

• Inspecione os flanges regularmente como parte da manutenção preventiva, substituindo juntas, parafusos ou flanges mostrando sinais de danos, corrosão ou desgaste.

Conclusão

Compreender os princípios de vedação e as características dos flanges soldados planos permite sua aplicação confiável para transferência de fluidos através de redes de tubulação. Seleção de materiais, Acabamento de superfície, a configuração do flange e os procedimentos de instalação afetam diretamente a integridade da junta a longo prazo. Quando especificado corretamente, fabricado e mantido, os flanges proporcionam vedação de pressão robusta, mesmo sob condições de serviço onerosas, apoiando indústrias vitais. Avanços na metalurgia, testes e inspeção não destrutivos também protegem o desempenho do flange no futuro.