Flange, juntas e fixadores são conhecidos coletivamente como juntas de flange. As juntas flangeadas são um componente amplamente utilizado em projetos de engenharia com uma ampla gama de aplicações.
Eles são componentes essenciais no projeto de tubulações, acessórios de tubulação e válvulas, e também são componentes necessários em equipamentos e peças de equipamentos (como bueiros, visores e medidores de nível de líquido).
Além disso, outras especialidades como fornos industriais, engenharia térmica, abastecimento e drenagem de água, aquecimento, ventilação e controle automático também utilizam frequentemente juntas de flange.
Os materiais incluem aço forjado, aço carbono WCB, aço inoxidável, 316L, 316, 304L, 304, 321, aço cromo molibdênio, aço cromo molibdênio vanádio, titânio molibdênio, borracha de revestimento e materiais de flúor de revestimento.
As variedades incluem flanges de pescoço para soldagem, flanges deslizantes, flanges para soldagem de soquete, flanges de junta sobreposta, flanges roscados e flanges cegos.
Os padrões incluem a série GB (padrão nacional), série JB (ministério de máquinas), série HG (ministério da indústria química), ASME B16.5 (padrão americano), BS4504 (padrão britânico), DIN (padrão alemão) e JIS (padrão japonês).
O sistema internacional de padrões de flanges inclui dois sistemas principais, o sistema de flanges europeu representado pela DIN da Alemanha (incluindo a antiga União Soviética) e o sistema de flanges americano representado pela ANSI.
Além disso, existe também o flange JIS japonês, mas geralmente só é utilizado para obras públicas em instalações petroquímicas e tem um impacto relativamente pequeno a nível internacional.
Introdução aos flanges em vários países
O sistema europeu de flanges, representado pela Alemanha e pela antiga União Soviética, possui padrões próprios.
Os padrões americanos de sistemas de flange são representados por ANSI B16.5 e ANSI B16.47. Tanto o Reino Unido como a França têm dois conjuntos de padrões de flange cada.
Portanto, os padrões de flanges reconhecidos internacionalmente podem ser resumidos em dois sistemas diferentes e não intercambiáveis: o sistema de flanges europeu representado pela Alemanha e o sistema de flanges americano representado pelos Estados Unidos.
IOS7005-1 é um padrão emitido pela Organização Internacional de Padronização em 1992, que combina as duas séries de padrões de flange dos Estados Unidos e da Alemanha.
Os tamanhos de conexão de flange dos dois sistemas não são compatíveis e os dois sistemas são diferenciados de forma mais adequada pela classificação de pressão.
O sistema europeu usa 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 usa classificações de pressão de 1,0, 2,0, 5,0, 11,0, 15,0 , 26,0 e 42,0 MPa.
Situação atual dos padrões de flange na China
Os padrões comumente usados para flanges nas indústrias química e petroquímica da China são:
- Tubo britânico (série de tubulação reconhecida internacionalmente) GB 9112-9125, SH 3406
- Tubo métrico (série de tamanho de diâmetro externo de tubo de aço comumente usado na China) HGJ44-76, JB/T74-90
Os tamanhos de conexão da norma DIN são diferentes dos padrões JB, conforme tabela abaixo:
| Padrão | Tamanho da rosca (M)/orifício 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 serem tomadas ao combinar dois flanges | O orifício do parafuso da primeira fileira de flange é expandido em 1 mm | O orifício do parafuso da primeira fileira de flange é expandido em 2 mm | Arruelas podem ser adicionadas | Arruelas podem ser adicionadas | Consistente | Arruelas podem ser adicionadas |
(Nota: Na tabela, o termo “Todos” entre parênteses indica que todas as especificações dos fixadores são substituídas pelos fixadores da segunda linha. “Parte” indica que alguns dos fixadores dessa especificação foram alterados, mas alguns permanecem inalterados e são consistentes.)
Ao utilizar a nova norma HG com os antigos flanges da norma JB, os seguintes pontos devem ser observados:
- O número de parafusos para três flanges é inconsistente e duas especificações (PN0.25/DN500, PN0.6/DN500) afetam diretamente o ajuste; o número de parafusos padrão HG para PN1.0/DN80 é 8, enquanto o número de parafusos padrão JB é 4.
- Para alguns flanges padrão JB antigos (JB Série 2), é melhor aumentar os orifícios dos parafusos em 1-2 mm e, para outros, juntas podem ser adicionadas durante a instalação.
- Para flanges de tubos de alta pressão com classificação de pressão de PN16,0MPa, os novos padrões HG e JB têm tamanhos de conexão completamente diferentes.
Tipo de flange e forma da superfície de vedação
1. Flange de soldagem plana
O flange de soldagem plano (Padrão da Indústria Química HG20592, Padrão Nacional GB/T9119, Padrão Mecânico JB/T81) é conveniente para obter materiais, fácil de fabricar, econômico e amplamente utilizado.
No entanto, sua rigidez é baixa, por isso não pode ser usado em sistemas de tubulação de processos químicos que exijam alto vácuo, contenham materiais combustíveis ou explosivos ou em ambientes altamente perigosos. A superfície de vedação pode ser plana ou elevada.
2. Flange de pescoço soldado com face elevada
O flange com pescoço soldado de face elevada é um tipo de flange dentro do sistema de flange padrão nacional na China. É uma forma comum de flange usada em equipamentos ou sistemas de tubulação.
O flange com pescoço soldado de face elevada tem uma altura de pescoço mais curta, o que melhora a rigidez e a capacidade de carga do flange.
Comparado ao flange de soldagem deslizante, ele requer mais trabalho de soldagem e consome mais hastes de soldagem. Não é adequado para aplicações de alta temperatura, alta pressão ou flexão repetida e flutuação de temperatura. Porém, é mais fácil de instalar no local e elimina a necessidade do processo de batimento e retificação da costura de solda.
3. Flange deslizante com pescoço
O flange deslizante com pescoço, também conhecido como flange deslizante (SO), é um tipo de flange de tubo de aço que conecta tubos de aço e acessórios a equipamentos ou tubulações, inserindo-os no flange e soldando-os entre si.
A superfície de vedação do flange deslizante com pescoço pode ter diferentes formas, incluindo face elevada (RF), face plana (FM), macho e fêmea (M), macho e fêmea (T), ranhura (G) e rosto inteiro (FF).
A faixa de diâmetro do flange deslizante com pescoço é DN10-DN600 e é adequada para a série PN PN2.5-PN40 e a série Class150-Class1500.
Os materiais usados para flanges deslizantes com pescoço incluem aço carbono, aço de baixa liga, aço inoxidável 304, 316, 304L, 316L, 321, 347 e CF8C. O processo de fabricação é forjamento.
As vantagens dos flanges deslizantes com pescoço incluem maior resistência e capacidade de carga devido ao pescoço curto, tornando-os adequados para uso em tubulações de alta pressão. No entanto, eles são mais caros em comparação com os flanges planos e seu formato os torna mais suscetíveis a danos durante o transporte.
4. Flange Integral
O flange integral é um tipo de conexão de flange, que pertence ao flange de tubo de aço soldado com pescoço. Os materiais utilizados incluem aço carbono, aço inoxidável e aço-liga. Em vários padrões nacionais, o flange integral é representado por “IF”. É frequentemente usado em tubulações de alta pressão e geralmente é produzido por fundição.
Na categoria de tipos de flange, o flange integral é indicado pela abreviatura “IF”. Normalmente, tem uma superfície de face elevada (RF), mas para condições que são inflamáveis, explosivas, altamente perigosas ou extremas, superfícies de vedação na forma de superfícies convexas-côncavas (MFM) ou superfícies macho e fêmea (TG) pode ser usado em vez da superfície RF.
5. Flange de solda de soquete
O flange de solda de soquete é um tipo de flange soldado a uma extremidade de um tubo de aço e conectado à outra extremidade com parafusos. Tipos de superfície de vedação: face elevada (RF), face plana (FF), macho e fêmea (TG), junta anelar (RJ).
Aplicações: flanges de solda de soquete são comumente usados em indústrias como vasos de pressão de caldeiras, petróleo, química, construção naval, farmacêutica, metalurgia, máquinas, estamparia, dobra e processamento de alimentos para dutos com PN≤10,0MPa e DN≤40.
6. Flange Rosqueado
Um flange roscado é um tipo de flange sem soldagem, que processa o orifício interno do flange em uma rosca de tubo e o conecta a um tubo roscado para obter a conexão.
Comparado com um flange de soldagem plano ou um flange de soldagem de topo, um flange roscado tem a vantagem de fácil instalação e manutenção, tornando-o adequado para uso em sistemas de dutos onde a soldagem não é permitida no local.
Quando os flanges de liga de aço têm resistência suficiente, mas são difíceis de soldar ou apresentam baixo desempenho de soldagem, um flange roscado pode ser usado. No entanto, não é recomendado usar um flange roscado sob condições onde a temperatura da tubulação muda drasticamente ou a temperatura está acima de 260°C ou abaixo de -45°C para evitar vazamentos.
7. Flange de manga solta com junta sobreposta
O flange de manga solta com junta sobreposta é um tipo de flange móvel comumente usado em acessórios de encanamento e drenagem. O fabricante fornece uma peça de flange em cada extremidade da junta de dilatação, que pode ser conectada diretamente à tubulação ou equipamento do projeto por meio de parafusos.
Finalidade: A finalidade de usar um flange de manga solta com junta sobreposta é geralmente economizar materiais. Sua estrutura é dividida em duas partes: a parte do tubo é conectada à tubulação em uma extremidade e uma junta sobreposta na outra extremidade. A placa do flange é feita de material de baixa qualidade, enquanto a parte do tubo usa o mesmo material da tubulação para atingir o objetivo de economizar materiais.
Vantagens do flange de manga solta com junta sobreposta:
- Economia de custo. Quando o material do tubo é especial e caro, o custo de soldar flanges com o mesmo material é alto.
- Inconveniente para soldagem ou processamento, ou que requer alta resistência, como tubos de plástico ou fibra de vidro.
- Conveniente para construção. Por exemplo, ao conectar, não é fácil alinhar os furos dos parafusos do flange ou evitar alterações nos furos dos parafusos do flange do equipamento que podem precisar ser substituídos no futuro.
Desvantagens:
- Capacidade de carga de baixa pressão.
- Baixa resistência na junta sobreposta (especialmente quando a espessura é inferior a 3mm).
8. Flange solto com anel de soldagem plano
O flange solto com anel de soldagem plano é um tipo de flange que pode se mover. Ele é conectado diretamente a tubulações e equipamentos de engenharia por meio de parafusos. O objetivo de usar um flange solto com anel de soldagem plano geralmente é economizar materiais.
Sua estrutura é dividida em duas partes: uma extremidade do tubo é conectada ao tubo e a outra extremidade é flangeada. A peça flangeada é montada na extremidade flangeada. O flange é feito de materiais de baixa qualidade, enquanto a parte do tubo utiliza o mesmo material do tubo, para atingir o objetivo de economia de materiais.
As desvantagens do flange solto com anel de solda plano são:
- Possui baixa resistência à pressão.
- A resistência do anel de soldagem é baixa, principalmente quando a espessura é inferior a 3 mm.
As vantagens do flange solto com anel de soldagem plano são:
- É conveniente para soldagem ou processamento, ou quando é necessária alta resistência, como tubos de plástico ou de fibra de vidro.
- É conveniente para construção, como quando os furos dos parafusos do flange precisam ser alinhados ou quando é necessário evitar alterações nos furos dos parafusos do flange para futuras substituições de equipamentos.
- Economiza custos quando o preço é alto. Quando o material do tubo é especial, o custo de soldagem de flanges com o mesmo material é alto.
9. Flange cego
Também conhecida como placa cega, é um tipo de flange sem furo central que é usado para vedar a extremidade de uma tubulação. Sua função é semelhante à das tampas soldadas e das tampas de tubo roscado, mas o flange cego e a tampa do tubo roscado podem ser removidos a qualquer momento, enquanto a tampa soldada não. Existem várias formas de superfícies de vedação, incluindo face plana, face elevada, face côncavo-convexa, face macho e fêmea e face de junta de anel. A principal área de produção fica em Mengcun.
Superfícies de vedação do flange: face plana (FF), face elevada (RF), face côncavo-convexa (MFM), face macho e fêmea (TG) e face de junta de anel (RJ).
(Observação: a tradução fornecida acima já é nativa em sua expressão, portanto, nenhuma revisão ou polimento adicional é necessária.)
10. Flange Cego Revestido
O Flange Cego Revestido é um tipo de flange cego onde o aço inoxidável é soldado em um lado do flange próximo ao meio para criar uma única unidade. É utilizado como placa cega em tubulações com meios corrosivos. A diferença entre o flange cego revestido e um flange cego regular é que ele possui um revestimento anticorrosivo adicional na superfície em contato com o meio.
11. Flange de soldagem plana com pescoço ASME
O flange de soldagem plano com pescoço é conectado à extremidade de um tubo e é usado principalmente como um componente para conectar tubos entre si. O flange de soldagem plano com pescoço possui um orifício para parafuso que permite que os dois flanges sejam firmemente conectados com parafusos e vedados com juntas.
Uma junta de flange de soldagem plana com pescoço consiste em um par de flanges, uma junta e vários parafusos e porcas. A junta é colocada entre as duas superfícies de vedação do 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 destacável e podem ser divididas em flanges de contêiner e flanges de tubo, dependendo das peças a serem unidas. O flange de soldagem plano com pescoço é adequado para conexões de tubulações de aço com pressão nominal não superior a 2,5 MPa.
O flange de soldagem plano com pescoço é usado para soldar flanges e tubos juntos. Sua estrutura é razoável e possui alta resistência e rigidez, tornando-o resistente a altas temperaturas, altas pressões, flexões repetidas e flutuações de temperatura.
A vedação é confiável. Flanges de soldagem plana com pescoço com pressão nominal de 0,25 ~ 2,5 MPa usam uma superfície de vedação convexa e côncava.
12. Flanges de soldagem de topo ASME
Flanges ASME são componentes usados para conectar tubos, fixados na extremidade de cada tubo. Existem dois métodos para produzir flanges de solda de topo ASME: forjamento e fundição.
Os flanges de soldagem de topo ASME podem ser classificados em variedades com e sem pescoço, dependendo da presença de um pescoço. Para completar a conexão, duas placas de flange e uma junta são fixadas com parafusos. O parafuso passa pelos furos do flange ASME e conecta firmemente os dois flanges. Uma junta de vedação é usada para vedar o espaço entre os flanges.
