Primeiro, uma introdução básica a flanges.
Os flanges de tubulação, suas juntas e fixadores são coletivamente denominados juntas flangeadas.
1. Aplicação: As juntas flangeadas são um componente muito comum e amplamente utilizado em projetos de engenharia. São indispensáveis em projetos de tubulações, conexões e válvulas, além de serem componentes necessários em equipamentos e peças de equipamentos (como bocas de visita, visores de nível de líquidos, etc.). Ademais, outras áreas como fornos industriais, engenharia térmica, abastecimento de água e esgoto, aquecimento e ventilação, controle automático, etc., também utilizam juntas flangeadas com frequência.
2. Material: aço forjado, aço carbono WCB, aço inoxidável, 316L, 316, 304L, 304, 321, aço cromo-molibdênio, aço cromo-molibdênio-vanádio, molibdênio-titânio, revestimento de borracha, material de revestimento de flúor.
3. Classificação: flange plana para soldagem, flange de pescoço, flange para soldagem de topo, flange com conexão de anel, flange de encaixe, placa cega, etc.
4. Normas de implementação: Série GB (norma nacional), Série JB (Ministério da Máquina), Série HG (Ministério da Indústria Química), ASME B16.5 (norma americana), BS4504 (norma britânica), DIN (norma alemã), JIS (norma japonesa).
5. Sistema internacional de normas para flanges de tubos:
Existem dois sistemas principais de normas para flanges de tubos em nível internacional.
O sistema europeu de flanges para tubos é representado pela norma alemã DIN (incluindo a antiga União Soviética).
O sistema americano de flanges para tubos é representado pela flange ANSI americana.
Em segundo lugar, 12 tipos de flanges e suas características.
1. Flange plana para soldagem de chapa: Flange plana para soldagem de chapa (norma química HG20592, norma nacional GB/T9119, norma mecânica JB/T81).
Vantagens: facilidade de aquisição de materiais, fabricação simples, baixo custo e ampla utilização.
Desvantagens: baixa rigidez, portanto não deve ser usado em sistemas de tubulação de processos químicos com fornecimento e demanda, inflamáveis, explosivos e que exigem alto vácuo, e em situações de alto risco e extrema periculosidade. Os tipos de superfície de vedação são plana e elevada.
2. Flange plana de solda com pescoço: A flange plana de solda com pescoço pertence ao sistema de normas nacionais para flanges, sendo uma das manifestações das normas nacionais para flanges (também conhecidas como flanges GB), e é um dos flanges comumente usados em equipamentos ou tubulações.
Vantagens: É conveniente para instalar no local, e o processo de acabamento e polimento da solda pode ser omitido.
Desvantagens: A altura do pescoço da flange plana soldada com pescoço é relativamente baixa, o que melhora a rigidez e a capacidade de carga da flange. Comparada com a flange soldada de topo, a carga de soldagem é maior, o consumo de eletrodo é elevado e ela não suporta altas temperaturas e pressões, flexões repetidas e flutuações de temperatura.
3. Flange de solda de topo com pescoço: Os formatos da superfície de vedação da flange de solda de topo com pescoço são: face elevada (RF), face côncava (FM), face convexa (M), face de espiga (T), face ranhurada (G), face plana (FF).
Vantagens: A conexão não se deforma facilmente, a vedação é eficiente e seu uso é amplo. É adequada para tubulações com grandes variações de temperatura ou pressão, ou para tubulações com alta temperatura, alta pressão e baixa temperatura. Também é utilizada em tubulações que transportam fluidos caros, inflamáveis, explosivos e gases tóxicos.
Desvantagens: Flanges de solda de topo no pescoço são grandes, pesadas, caras e difíceis de instalar e posicionar, sendo mais propensas a sofrer impactos durante o transporte.
4. Flange integral: A flange integral é um método de conexão por flange. Também é um tipo de flange de aço para tubulação com solda de topo no pescoço. Os materiais incluem aço carbono, aço inoxidável, aço liga, etc. Em diversas normas nacionais, a sigla IF é usada para representar flanges integrais. É utilizada principalmente em tubulações de alta pressão, e o processo de produção geralmente é por fundição. No tipo de flange, "IF" é usado para representar o tipo de flange integral. Geralmente, possui face elevada (RF). Se for utilizada em condições de trabalho inflamáveis, explosivas, de alta pressão e extremamente perigosas, pode-se optar por superfícies de vedação côncavas e convexas (MFM) ou com encaixe macho-fêmea (TG), além da superfície RF.
5. Flange de solda de encaixe: A flange de solda de encaixe é uma flange que é soldada ao tubo de aço em uma extremidade e parafusada na outra.
Formato da superfície de vedação: face elevada (RF), superfície côncava e convexa (MFM), superfície macho-fêmea (TG), superfície de junta de anel (RJ).
Aplicações: vasos de pressão para caldeiras, indústrias de petróleo, química, naval, farmacêutica, metalúrgica, de máquinas, alimentícia e outras. Comumente utilizado em tubulações com PN≤10,0MPa e DN≤40.
6. Flange roscada: A flange roscada é uma flange não soldada que transforma o furo interno da flange em uma rosca para tubo e a conecta a um tubo de aço roscado.
Vantagens: Comparadas com flanges planas para soldagem ou flanges de topo para soldagem, as flanges roscadas são fáceis de instalar e manter, podendo ser utilizadas em dutos onde a soldagem não é permitida no local. Flanges de aço-liga possuem resistência suficiente, mas não são fáceis de soldar ou apresentam desempenho de soldagem insatisfatório; nesses casos, as flanges roscadas podem ser uma alternativa viável.
Desvantagens: Em condições onde a temperatura da tubulação varia bruscamente ou onde a temperatura é superior a 260°C e inferior a -45°C, recomenda-se não utilizar flanges roscadas para evitar vazamentos.
7. Flange de anel de solda de topo removível: A flange de anel de solda de topo removível é uma flange móvel, geralmente equipada com acessórios para abastecimento de água e drenagem. Quando sai da fábrica, há uma flange em cada extremidade da junta de expansão, que é conectada diretamente às tubulações e equipamentos do projeto por meio de parafusos.
Função: O objetivo de usar um flange solto com anel soldado de topo é geralmente economizar materiais. Sua estrutura é dividida em duas partes. Uma extremidade da parte do tubo de aço é conectada à tubulação, e a outra extremidade é transformada em um anel soldado de topo. O flange é feito de materiais de baixa qualidade, enquanto a parte do tubo de aço utiliza o mesmo material da tubulação para atingir o objetivo de economizar materiais.
Vantagens: Redução de custos. Quando o material do tubo é especial e caro, o custo da soldagem de flanges do mesmo material é elevado. A soldagem ou o processamento não são convenientes, ou exigem alta resistência, como no caso de tubos de plástico, tubos de fibra de vidro, etc. A soldagem de flanges facilita a construção, pois facilita o alinhamento dos furos dos parafusos da flange, evitando alterações que possam ocorrer com a substituição de equipamentos no futuro.
Desvantagens: Baixa resistência à pressão e baixa resistência mecânica no anel de soldagem (especialmente quando a espessura é inferior a 3 mm).
8. Flange plana de anel de solda solta: Uma flange plana de anel de solda solta é uma flange móvel que se conecta diretamente à tubulação e aos equipamentos do projeto por meio de parafusos. O objetivo de usar uma flange plana de anel de solda solta é geralmente economizar materiais. Sua estrutura é dividida em duas partes. Uma extremidade do tubo de aço é conectada à tubulação, e a outra extremidade é transformada em uma flange, sendo a parte da flange encaixada na própria tubulação.
Vantagens: Facilita a soldagem ou o processamento, ou exige alta resistência, como em tubos de plástico, tubos de fibra de vidro, etc. Facilita a construção, pois os furos dos parafusos do flange coincidem durante a conexão, facilitando o alinhamento ou evitando alterações nos furos dos parafusos do flange ao substituir equipamentos no futuro. Reduz custos quando o preço é alto. Quando o material do tubo é especial, o custo de soldagem de flanges do mesmo material é elevado.
Desvantagens: Baixa tolerância à pressão. Baixa resistência na zona de soldagem (especialmente quando a espessura é inferior a 3 mm).
9. Tampa de flange: também conhecida como flange cega ou placa cega, é uma flange sem furo no meio, usada para vedar o tampão da tubulação. A função é a mesma da tampa de solda e da tampa roscada, exceto que a flange cega e a tampa roscada podem ser removidas a qualquer momento, enquanto a tampa de solda não pode.
Superfície de vedação da tampa do flange: superfície plana (FF), superfície elevada (RF), superfície côncava e convexa (MFM), superfície com encaixe macho-fêmea (TG), superfície de conexão de anel (RJ)
10. Tampa de flange revestida: A tampa de flange revestida é uma flange cega, na qual o lado próximo ao fluido é soldado integralmente com aço inoxidável. Uma tampa de flange revestida é utilizada como placa cega em tubulações com fluidos corrosivos. A diferença em relação a uma tampa de flange comum é a adição de um revestimento anticorrosivo na superfície de contato com o fluido.
11. Flange plana de solda com pescoço, padrão americano: A flange plana de solda com pescoço é conectada à extremidade do tubo e é a principal peça que une tubos de aço. Possui furos na flange plana de solda com pescoço, pelos quais podem ser inseridos parafusos para conectar firmemente as duas flanges, que são vedadas com juntas. A junta é colocada entre as superfícies de vedação das duas flanges. Após o aperto da porca, a superfície da junta se deforma quando a pressão específica atinge um determinado valor, preenchendo as irregularidades da superfície de vedação, tornando a conexão estanque e sem vazamentos. Uma conexão flangeada é uma conexão desmontável, que pode ser dividida em flange de contêiner e flange de tubo, de acordo com as partes conectadas. A flange plana de solda com pescoço é adequada para conexão de tubulações de aço com pressão nominal não superior a 2,5 MPa. A flange plana de solda com pescoço é usada para soldagem de topo da flange e do tubo de aço. Possui estrutura adequada, alta resistência e rigidez, suportando altas temperaturas e pressões, flexões repetidas e flutuações de temperatura, além de vedação confiável. O flange de soldagem plano com pescoço, com pressão nominal de 0,25 a 2,5 MPa, adota uma superfície de vedação côncava e convexa.
12. Flange de solda de topo padrão americano com pescoço: A flange padrão americana é uma peça que conecta tubos de aço e é fixada à extremidade do tubo. A flange de solda de topo padrão americana é fabricada por forjamento e fundição. A flange de solda de topo padrão americana pode ser dividida em flange de solda de topo padrão americana com pescoço e flange de solda de topo padrão americana sem pescoço, de acordo com a presença ou ausência do pescoço. A flange de solda de topo padrão americana consiste em duas placas de flange mais uma junta de flange, que são fixadas entre si por parafusos para completar a conexão. Existem furos na flange padrão americana, e os parafusos mantêm as duas placas de flange firmemente conectadas, sendo as flanges vedadas por juntas.
Data da publicação: 15 de outubro de 2024