Já alguma vez se interrogou sobre o que mantém intactos os nossos intrincados sistemas de tubagem? As juntas de flange, que incluem flanges, juntas e fixadores, são os heróis anónimos do design de engenharia. Este artigo explora o seu papel vital em várias aplicações, materiais e normas. Prepare-se para descobrir como estes componentes garantem a segurança e a eficiência nas indústrias de todo o mundo.
Os flanges, as juntas e os elementos de fixação são coletivamente conhecidos como juntas de flanges. As juntas de flange são um componente amplamente utilizado em projectos de engenharia com uma vasta gama de aplicações.
São componentes essenciais na conceção de tubagens, acessórios para tubagens e válvulas, e são também componentes necessários em equipamento e peças de equipamento (tais como caixas de visita, visores e medidores de nível de líquido).
Além disso, outras especialidades como fornos industriais, engenharia térmica, abastecimento e drenagem de água, aquecimento, ventilação e controlo automático também utilizam frequentemente juntas flangeadas.
Os materiais incluem aço forjado, aço-carbono WCB, aço inoxidável, 316L, 316, 304L, 304, 321, aço cromomolibdénio, aço cromomolibdénio-vanádio, titânio molibdénio, borracha de revestimento e materiais de revestimento com flúor.
As variedades incluem flanges de pescoço de soldadura, flanges deslizantes, flanges de soldadura de encaixe, flanges de junta sobreposta, flanges roscadas e flanges cegas.
As normas incluem a série GB (norma nacional), série JB (ministério da maquinaria), série HG (ministério da indústria química), ASME B16.5 (norma americana), BS4504 (norma britânica), DIN (norma alemã) e JIS (norma japonesa).
O sistema internacional de normas de flanges inclui dois sistemas principais, o sistema europeu de flanges representado pela norma alemã DIN (incluindo a antiga União Soviética) e o sistema americano de flanges representado pela norma ANSI.
Para além disso, existe também a flange JIS japonesa, mas é geralmente utilizada apenas para obras públicas em instalações petroquímicas e tem um impacto relativamente pequeno a nível internacional.
O sistema europeu de flanges, representado pela Alemanha e pela antiga União Soviética, tem as suas próprias normas.
As normas americanas relativas ao sistema de flanges são representadas pelas normas ANSI B16.5 e ANSI B16.47. Tanto o Reino Unido como a França têm dois conjuntos de normas de flanges cada.
Por conseguinte, as normas de flanges reconhecidas internacionalmente podem ser resumidas em dois sistemas diferentes e não permutáveis: o sistema de flanges europeu, representado pela Alemanha, e o sistema de flanges americano, representado pelos Estados Unidos.
A IOS7005-1 é uma norma emitida pela Organização Internacional de Normalização em 1992, que combina as duas séries de normas de flanges dos Estados Unidos e da Alemanha.
As dimensões das ligações de flange dos dois sistemas não são compatíveis e os dois sistemas são mais apropriadamente diferenciados pela classificação de pressão.
O sistema europeu utiliza classificações de pressão de 0,25, 0,6, 1,0, 1,6, 2,5, 4,0, 6,3, 10,0, 16,0, 25,0, 32,0 e 40,0 MPa, enquanto o sistema americano utiliza classificações de pressão de 1,0, 2,0, 5,0, 11,0, 15,0, 26,0 e 42,0 MPa.
Situação atual das normas de flanges na China
As normas normalmente utilizadas para flanges nas indústrias químicas e petroquímicas da China são:
Os tamanhos de ligação da norma DIN são diferentes dos tamanhos das normas JB, como mostra a tabela abaixo:
| Padrão | Tamanho da rosca (M)/furo do parafuso (Φ) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| JB série 2 | M22/Φ | M30/Φ | M36/Φ | M42/Φ48 (todos) | M48/Φ54 (todos) | |
| Novo HG, ISO, JB série 1, BS, FOCT, DIN | M24/Φ26 | M33/Φ36 | M33/Φ36 | M39/Φ42 | M45/Φ48 | M45/Φ48 |
| Medidas a tomar para fazer corresponder dois flanges | O orifício do parafuso da primeira fila de flanges é alargado em 1 mm | O orifício do parafuso da primeira fila de flanges é alargado em 2 mm | Podem ser adicionadas anilhas | Podem ser adicionadas anilhas | Consistente | Podem ser adicionadas anilhas |
(Nota: Na tabela, o termo "Todos" entre parêntesis indica que todas as especificações de parafusos são substituídas pelos parafusos da segunda linha. "Parte" indica que alguns dos elementos de fixação para essa especificação foram alterados, mas alguns permanecem inalterados e são consistentes).
Ao utilizar o novo padrão HG com os antigos flanges padrão JB, os seguintes pontos devem ser observados:
O soldadura plana A flange (norma da indústria química HG20592, norma nacional GB/T9119, norma mecânica JB/T81) é conveniente para obter materiais, fácil de fabricar, económica e amplamente utilizada.
No entanto, a sua rigidez é fraca, pelo que não pode ser utilizado em sistemas de tubagens de processos químicos que exijam vácuo elevado, tenham materiais combustíveis ou explosivos, ou em ambientes altamente perigosos. A superfície de vedação pode ser plana ou elevada.
A flange de pescoço com soldadura de face elevada é uma tipo de flange no âmbito do sistema nacional de flanges normalizadas da China. Trata-se de uma forma comum de flange utilizada em equipamentos ou sistemas de tubagens.
A flange de pescoço de soldadura de face elevada tem uma altura de pescoço mais curta, o que melhora a rigidez e a capacidade de carga da flange.
Em comparação com a flange de soldadura deslizante, requer mais trabalho de soldadura e consome mais varetas de soldadura. Não é adequado para aplicações de alta temperatura, alta pressão ou flexão repetida e flutuação de temperatura. No entanto, é mais fácil de instalar no local e elimina a necessidade do processo de bater e moer o cordão de soldadura.
A flange de encaixe com pescoço, também conhecida como flange de encaixe (SO), é uma tipo de aço flange de tubo que liga tubos e acessórios de aço a equipamentos ou condutas, inserindo-os na flange e soldando-os.
A superfície de vedação da flange deslizante com pescoço pode ter diferentes formas, incluindo face saliente (RF), face plana (FM), macho e fêmea (M), lingueta e ranhura (T), ranhura (G) e face completa (FF).
A gama de diâmetros da flange deslizante com pescoço é DN10-DN600, e é adequada para a série PN PN2.5-PN40 e para a série Class150-Class1500.
Os materiais utilizados para as flanges deslizantes com pescoço incluem o aço-carbono e o aço de baixa liga, aço inoxidável 304316, 304L, 316L, 321, 347 e CF8C. O processo de fabrico é o forjamento.
As vantagens das flanges deslizantes com pescoço incluem uma maior resistência e capacidade de carga devido ao pescoço curto, tornando-as adequadas para utilização em condutas de alta pressão. No entanto, são mais caras em comparação com as flanges planas, e a sua forma torna-as mais susceptíveis a danos durante o transporte.
A flange integral é um tipo de ligação de flange, que pertence à flange de tubo de aço soldado por pescoço. Os materiais utilizados incluem aço carbono, aço inoxidável e liga de aço. Em várias normas nacionais, a flange integral é representada por "IF". É frequentemente utilizada em condutas de alta pressão e é geralmente produzida por fundição.
Na categoria de tipos de flangesA flange integral é indicada pela abreviatura "IF". Normalmente, tem uma superfície de face saliente (RF), mas para condições inflamáveis, explosivas, altamente perigosas ou extremas, podem ser utilizadas superfícies de vedação sob a forma de superfícies convexo-côncavas (MFM) ou superfícies de lingueta e ranhura (TG) em vez da superfície RF.
A flange de soldadura de encaixe é um tipo de flange que é soldada a uma extremidade de um tubo de aço e ligada a outra extremidade com parafusos. Tipos de superfície de vedação: face saliente (RF), face plana (FF), lingueta e ranhura (TG), junta em anel (RJ).
Aplicações: as flanges de soldadura de encaixe são normalmente utilizadas em indústrias como a dos vasos de pressão de caldeiras, petróleo, química, construção naval, farmacêutica, metalurgia, maquinaria, estampagem, dobragem e processamento de alimentos para condutas com PN≤10.0MPa e DN≤40.
Uma flange roscada é um tipo de flange não soldada, que transforma o orifício interior da flange numa rosca de tubo e a liga a um tubo roscado para obter a ligação.
Em comparação com uma flange de soldadura plana ou uma soldadura topo a topo uma flange roscada tem a vantagem de ser de fácil instalação e manutenção, o que a torna adequada para utilização em sistemas de tubagens onde a soldadura não é permitida no local.
Quando as flanges de aço-liga têm resistência suficiente mas são difíceis de soldar ou têm soldadura deficiente desempenho, um flange roscado pode ser usado em seu lugar. No entanto, não é recomendado o uso de um flange roscado em condições em que a temperatura da tubulação muda bruscamente ou a temperatura está acima de 260 ℃ ou abaixo de -45 ℃ para evitar vazamentos.
A flange de manga solta com junta sobreposta é um tipo de flange móvel normalmente utilizado na canalização e nos acessórios de drenagem. O fabricante fornece uma peça de flange em cada extremidade da junta de dilatação, que pode ser ligada diretamente à tubagem ou ao equipamento do projeto através de parafusos.
Objetivo: O objetivo da utilização de uma flange de manga solta com junta sobreposta é geralmente a poupança de materiais. A sua estrutura está dividida em duas partes: a parte do tubo é ligada à tubagem numa extremidade e é feita uma junta sobreposta na outra extremidade. A placa de flange é feita de material de baixa qualidade, enquanto a parte do tubo utiliza o mesmo material que a tubagem para atingir o objetivo de poupança de materiais.
Vantagens da flange de manga solta com junta sobreposta:
Desvantagens:
A flange solta com anel de soldadura plano é um tipo de flange que se pode mover. É ligado diretamente a tubos e equipamento de engenharia através de parafusos. O objetivo da utilização de uma flange solta com anel de soldadura plano é geralmente a poupança de materiais.
A sua estrutura divide-se em duas partes: uma extremidade do tubo está ligada ao tubo e a outra extremidade é flangeada. A parte da flange é encaixada na extremidade flangeada. A flange é feita de materiais de baixa qualidade, enquanto a parte do tubo utiliza o mesmo material que o tubo, de modo a atingir o objetivo de poupar materiais.
As desvantagens da flange solta com anel de soldadura plano são
As vantagens da flange solta com anel de soldadura plano são
Também conhecida como placa cega, é um tipo de flange sem um orifício central que é utilizado para vedar a extremidade de uma tubagem. A sua função é semelhante à das tampas de extremidade soldadas e das tampas de tubo roscadas, mas a flange cega e a tampa de tubo roscada podem ser removidas em qualquer altura, enquanto a tampa de extremidade soldada não pode. Existem várias formas de superfícies de vedação, incluindo face plana, face elevada, face côncava-convexa, face de lingueta e ranhura e face de junta de anel. A principal área de produção situa-se em Mengcun.
Superfícies de vedação da flange: Face plana (FF), face saliente (RF), face côncavo-convexa (MFM), face de lingueta e ranhura (TG) e face de junta anelar (RJ).
(Nota: A tradução fornecida acima já é nativa na sua expressão, pelo que não é necessária qualquer outra revisão ou polimento).
A flange cega revestida é um tipo de flange cega em que o aço inoxidável é soldado num dos lados da flange junto ao meio para criar uma única unidade. É utilizada como uma placa cega em condutas com meios corrosivos. A diferença entre a flange cega revestida e uma flange cega normal é que tem um revestimento anti-corrosão adicional na superfície em contacto com o meio.
A flange de soldadura plana com pescoço é ligada à extremidade de um tubo e é utilizada principalmente como um componente para ligar tubos entre si. A flange de soldadura plana de pescoço tem um orifício para parafusos que permite que as duas flanges sejam firmemente ligadas com parafusos e seladas com juntas.
Uma junta de flange de soldadura plana de pescoço é constituída por um par de flanges, uma junta e vários parafusos e porcas. A junta é colocada entre as duas superfícies de vedação da flange.
Depois de apertar as porcas, a superfície da junta deforma-se sob uma certa pressão e preenche quaisquer irregularidades na superfície de vedação, criando uma junta estanque e sem fugas. As juntas de flange são um tipo de junta amovível e podem ser divididas em flanges de contentores e flanges de tubos, consoante as partes a unir. A flange de soldadura plana com pescoço é adequada para ligações de tubagens de aço com uma pressão nominal não superior a 2,5 MPa.
A flange de soldadura plana com pescoço é utilizada para soldar flanges e tubos em conjunto. A sua estrutura é razoável e tem uma elevada resistência e rigideztornando-o resistente a altas temperaturas, altas pressões, flexões repetidas e flutuações de temperatura.
A vedação é fiável. As flanges de soldadura de pescoço plano com uma pressão nominal de 0,25~2,5MPa utilizam uma superfície de vedação convexa e côncava.
As flanges ASME são componentes utilizados para ligar tubos entre si, fixados na extremidade de cada tubo. Existem dois métodos para produzir flanges ASME para soldadura topo a topo: forjamento e fundição.
As flanges de soldadura topo a topo ASME podem ser classificadas em variedades com e sem pescoço, consoante a presença de um pescoço. Para completar a ligação, duas placas de flange e uma junta são fixadas com parafusos. O parafuso passa através dos orifícios da flange ASME e liga firmemente as duas flanges. Uma junta de vedação é utilizada para selar o espaço entre as flanges.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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