Um flange, também chamado de placa de flange ou flange, é um componente usado para conectar tubos entre si. Ele está preso à extremidade do tubo. Os flanges têm orifícios para a passagem dos parafusos, conectando firmemente dois flanges. Uma junta é usada para vedação entre flanges.
As conexões entre os componentes do contêiner podem ser não-removíveis (soldadas) ou destacáveis. Devido aos requisitos do processo de produção e para facilidade de fabricação, transporte, instalação e manutenção, conexões de flange destacáveis são comumente usadas entre cilindros, cilindros e cabeçotes, tubos e tubulações e tubos e válvulas.
Embora as estruturas destacáveis incluam conexões de flange, conexões roscadas e conexões de soquete, as conexões de flange são as mais amplamente utilizadas em equipamentos e tubulações químicas e farmacêuticas devido às suas vantagens exclusivas, como vedação confiável, alta resistência e ampla aplicabilidade.
Estrutura de conexão de flange e mecanismo de vedação
Mecanismo de trabalho: Ao pré-apertar os parafusos, a junta entre as superfícies de vedação do flange é comprimida e compactada, preenchendo as lacunas irregulares nas superfícies de vedação do flange, evitando vazamento de permeação do meio através dos poros capilares dentro da junta e vazamento de interface entre a junta e a superfície de vedação. Isso alcança a pré-selagem.
As condições para garantir uma conexão de flange-à prova de vazamentos são: durante o pré-aperto, a pressão de pré-aperto atuando na gaxeta não é inferior à pressão de vedação de pré-aperto; durante a operação, a pressão residual que atua na junta não é inferior à pressão de vedação de trabalho.
Tipos de flange
Classificação baseada no grau de integração entre o flange e o equipamento ou tubulação:
1. Flange Integral
Flange-deslizante: usado em aplicações com temperatura e pressão relativamente baixas. (Valores específicos de temperatura e pressão são fornecidos na norma.)
Flange soldada-de topo: adequado para aplicações críticas com pressão e temperatura mais altas e para materiais tóxicos, inflamáveis e explosivos. Custo mais elevado.
Diferenças entre flanges-soldados e de topo-soldados:
1. Diferentes tipos de solda: As soldas-deslizantes não podem ser inspecionadas radiograficamente, enquanto as soldas-soldadas de topo podem; As soldas-deslizantes consistem em duas soldas de anel de canto, enquanto as soldas-soldadas de topo consistem em uma única solda de anel de topo.
2. Diferentes pressões nominais: A pressão nominal de um flange deslizante-no flange é de 0,6-4,0 MPa, enquanto a de um flange com pescoço de solda é de 1 a 25 MPa. Claramente, o flange deslizante é adequado para classificações de pressão mais baixas.
3. Diferentes métodos de conexão: flanges deslizantes- geralmente só podem ser conectados a tubos, não diretamente a acessórios de pescoço de solda; flanges de pescoço de solda geralmente podem ser conectados diretamente a todos os acessórios de pescoço de solda (incluindo cotovelos, tês, redutores, etc.), incluindo tubos.
2. Flanges soltos
Características: O flange não está conectado ao tubo ou recipiente. É adequado para aplicações de baixa-pressão e não gera tensão de flexão adicional em metais não-ferrosos, equipamentos e revestimentos de tubos de aço inoxidável. Quando fabricado em aço carbono, pode economizar no consumo de metais preciosos. No entanto, flanges soltos apresentam baixa rigidez.
Métodos de conexão de flange a contêineres ou tubulações:
Imagem
Manga sobre um flange
Imagem
Manga sobre um anel de solda
Imagem
Manga sobre um anel
3. Flanges roscados
Amplamente utilizado em tubulações de pequeno-diâmetro e alta-pressão, o flange exerce uma tensão adicional relativamente baixa na parede da tubulação.
Imagem
Formas de flange
Geralmente, os flanges estão disponíveis em formatos de disco ou disco com gargalo, e alguns são quadrados ou ovais (em formato-de cintura).
Imagem
Flange Quadrado
Imagem
Flange Redondo
Imagem
Flange Oval
Fatores que afetam a vedação do flange
Os principais fatores que afetam a vedação do flange incluem: pré-carga do parafuso, tipo de superfície de vedação, desempenho da junta, rigidez do flange e condições operacionais.
Tipos de superfície de vedação:
Imagem
Tipo de face plana: Estrutura simples, fácil de processar, conveniente para proteção contra corrosão ou revestimento. No entanto, a gaxeta é facilmente extrudada e difícil de apertar, sendo adequada para aplicações de baixa-pressão, pequeno-tamanho, não{3}}tóxicas e com baixos requisitos de vedação.
Imagem
Tipo de face elevada: boa centralização, bom desempenho de vedação, adequado para aplicações de média-pressão e alta-temperatura.
Imagem
Tipo macho e fêmea: Boa centralização, vedação confiável, pequena largura da junta e baixa força de fixação necessária, adequado para aplicações inflamáveis, explosivas, tóxicas e de alta-pressão. Usinagem e manutenção são relativamente difíceis.
O princípio de seleção da superfície de fixação é: garantir uma vedação confiável, buscar facilidade de usinagem, montagem conveniente e baixo custo.
Desempenho da junta
Nas conexões flangeadas, o efeito de vedação depende em grande parte do desempenho de vedação da junta.
1. Requisitos de material: Resistente à corrosão, não contamina o produto, possui certo grau de elasticidade, resistência mecânica e flexibilidade adequadas e não se deteriora, endurece ou amolece facilmente com as mudanças de temperatura.
2. Classificação:
Imagem
Padrões para flanges de vasos de pressão e flanges de tubos
Os flanges de vasos são usados apenas para conexões entre cascos de navios, como conexões entre seções ou entre seções e cabeçotes. Os flanges de tubos são usados apenas para conexões entre tubos.
Nota especial: Os dois não são intercambiáveis!!!
Flanges do vaso de pressão: JB/T4700~4707 "Flanges do vaso de pressão"
Flanges de tubo:
HG20592 ~ 20635 "Flanges, juntas e fixadores para tubos de aço"
GB/T9112~9125 "Flanges de tubo de aço"
JB/T74~90 "Flanges, juntas e fixadores para tubos de aço"
Três parâmetros importantes em padrões de flange
1. Diâmetro Nominal DN:
O diâmetro nominal de um flange refere-se ao diâmetro nominal do recipiente ou tubo ao qual ele se encaixa. O diâmetro nominal de um recipiente refere-se ao seu diâmetro interno (exceto para recipientes com tubos como corpo cilíndrico). O diâmetro nominal de um tubo refere-se ao seu diâmetro nominal, que é um valor entre os diâmetros interno e externo do tubo, sendo a maioria dos valores próximos ao diâmetro interno. Tubos de aço com o mesmo diâmetro nominal têm o mesmo diâmetro externo, mas como a espessura varia, o diâmetro interno também varia. Consulte a Tabela 14-1.
2. Pressão Nominal PN:
A pressão nominal é uma classificação de pressão usada para estabelecer padrões. Consulte a Tabela 14-2.
3. Pressão máxima de trabalho permitida:
A pressão nominal nos padrões de flange de vasos de pressão é determinada com base no material do flange 16Mn (ou 16MnR) e uma temperatura de projeto de 200 graus. Quando o material do flange e a temperatura mudam, a pressão máxima de trabalho permitida do flange aumentará ou diminuirá. Por exemplo, a pressão de trabalho máxima permitida do flange de soldagem de pescoço longo na Tabela 14-3.
Como selecionar um flange para vaso de pressão
Selecione um flange para o casco ou cabeçote de um vaso com diâmetro interno Di, pressão de projeto p e temperatura de projeto t.
1. Com base no diâmetro nominal DN e na pressão de projeto p do vaso, consulte a Tabela 1 do JB/T4700 para determinar inicialmente o tipo estrutural do flange (flange de soldagem de face plana-tipo A, flange de soldagem de face plana-tipo B ou flange de soldagem de pescoço longo).
2. Com base na pressão de projeto p do vaso, na temperatura de projeto t e no material do flange a ser usado, determine o PN do flange selecionado de acordo com a Tabela 6 ou Tabela 7 do JB/T4700 (Tabela de Pressão de Trabalho Máxima Permitida).
3. Com base em PN e DN, consulte a Tabela 1 do JB/T4700 para verificar se o tipo de flange inicialmente determinado atende aos requisitos. Caso contrário, o tipo ou material do flange precisará ser alterado e o PN precisará ser re-determinado.
4. Determine as dimensões do flange de acordo com JB/T4701 (Tipo A), 4702 (Tipo B) ou 4703 (soldagem de pescoço longo).
