O que é um flange?
Flange, abreviadamente, é um termo geral que geralmente se refere a um corpo metálico em forma de disco com alguns furos para fixação, usado para conectar outras peças. Esse tipo de componente é amplamente utilizado em máquinas, por isso sua aparência pode parecer um pouco estranha. O nome "flange" deriva do inglês "flange" (flange em inglês). Ele serve para interligar tubos e outras peças, conectando-os às extremidades dos tubos. O flange possui uma abertura, e parafusos fixam as duas extremidades firmemente, com uma junta de vedação entre elas.
Flange é uma peça em formato de disco, muito comum em engenharia de dutos, e geralmente utilizada em pares.
Com relação aos tipos de conexões flangeadas, existem três componentes:
- Flanges de tubulação
- Junta
- Conexão por parafuso
Na maioria dos casos, existe um material específico para juntas e parafusos, fabricado com o mesmo material do flange da tubulação. Os flanges mais comuns são os de aço inoxidável. Por outro lado, os flanges estão disponíveis em diversos materiais para atender às necessidades específicas de cada aplicação. Alguns dos materiais mais comuns para flanges são Monel, Inconel e cromo-molibdênio, dependendo das exigências do local. A melhor escolha de material deve depender do tipo de sistema em que o flange será utilizado e de suas necessidades específicas.
7 tipos comuns de flanges
Existem diversos tipos de flanges que podem ser selecionados de acordo com as necessidades da instalação. Para que a flange ideal seja projetada de acordo com suas especificações, é fundamental garantir operação confiável e longa vida útil, considerando também o preço mais adequado.
1. Flange roscada:
Flanges roscadas, que possuem rosca no furo da flange, são fixadas com roscas externas na conexão. A conexão roscada visa evitar a soldagem em todos os casos. Ela é feita principalmente pelo encaixe das roscas com o tubo a ser instalado.
2. Flanges de solda de encaixe
Este tipo de flange é geralmente utilizado para tubulações de menor diâmetro, onde a região de baixa temperatura e baixa pressão é caracterizada por uma conexão na qual a tubulação é colocada dentro da flange para garantir uma ligação com uma solda de filete simples ou múltipla. Isso evita as limitações associadas às extremidades roscadas, em comparação com outros tipos de flanges soldadas, simplificando assim a instalação.
3. Flanges sobrepostas
Uma flange de sobreposição é um tipo de flange que exige que a extremidade do tubo seja soldada topo a uma conexão para ser usada com uma flange de suporte, formando uma conexão flangeada. Esse design tornou esse método popular em diversos sistemas onde o espaço físico é limitado, onde é necessária desmontagem frequente ou onde se exige um alto grau de manutenção.
4. Flanges deslizantes
As flanges deslizantes são muito comuns e estão disponíveis em uma ampla gama de tamanhos para atender sistemas com altas vazões e capacidades de produção. Basta combinar a flange com o diâmetro externo do tubo para que a conexão seja muito fácil de instalar. A instalação dessas flanges é um pouco técnica, pois requer soldagem de filete em ambos os lados para fixar a flange ao tubo.
5. Flanges cegas
Esses tipos de flanges são ideais para a terminação de sistemas de tubulação. A placa cega tem o formato de um disco liso que pode ser parafusado. Uma vez instaladas corretamente e combinadas com a junta adequada, proporcionam uma excelente vedação e são fáceis de remover quando necessário.
6. Flanges de Pescoço para Solda
As flanges de pescoço para solda são muito semelhantes às flanges de sobreposição, mas exigem soldagem de topo para instalação. A integridade do desempenho desse sistema, sua capacidade de ser curvado diversas vezes e utilizado em sistemas de alta pressão e alta temperatura o tornam a principal escolha para tubulações de processo.
7. Flanges especiais
Este tipo de flange é o mais comum. No entanto, existe uma ampla gama de outros tipos de flanges especializadas disponíveis para atender a uma variedade de usos e ambientes. Há diversas outras opções, como flanges de encaixe, flanges de solda, flanges de expansão, flanges de orifício, flanges de pescoço longo para solda e flanges redutoras.
5 tipos especiais de flanges
1. Bem-vindoFlange
A flange Weldo é muito semelhante à flange Nipo, pois combina a soldagem de topo com conexões de derivação. As flanges Weldo são fabricadas a partir de uma única peça de aço forjado maciço, em vez de peças individuais soldadas entre si.
2. Flange Nipo
A Nipoflange é uma tubulação de derivação inclinada a um ângulo de 90 graus, fabricada pela combinação de flanges soldadas de topo e Nipolet forjado. Embora a Nipoflange seja considerada uma peça única e robusta de aço forjado, não se trata de dois produtos diferentes soldados juntos. A instalação da Nipoflange consiste na soldagem à parte de Nipolet do equipamento para a passagem da tubulação e na fixação da flange à flange da tubulação de derivação pela equipe de tubulação.
É importante saber que os flanges Nipo estão disponíveis em vários tipos de materiais, como aço carbono, aços carbono para altas e baixas temperaturas, aços inoxidáveis e ligas de níquel. Os flanges Nipo são geralmente fabricados com reforço estrutural, o que lhes confere maior resistência mecânica em comparação com os flanges Nipo padrão.
3. Elboflange e Latroflange
A Elboflange é conhecida como uma combinação de flange e Elbolet, enquanto a Latroflange é conhecida como uma combinação de flange e Latrolet. As flanges de cotovelo são usadas para ramificar tubos em um ângulo de 45 graus.
4. Flanges de anel giratório
A aplicação de flanges com anel giratório visa facilitar o alinhamento dos furos de fixação entre dois flanges emparelhados, o que é bastante útil em diversas situações, como na instalação de dutos de grande diâmetro, dutos submarinos ou offshore e ambientes similares. Esses tipos de flanges são adequados para fluidos exigentes em aplicações de petróleo, gás, hidrocarbonetos, água, produtos químicos e outras indústrias petroquímicas e de gestão de água.
No caso de tubulações de grande diâmetro, o tubo é equipado com um flange de solda de topo padrão em uma extremidade e um flange giratório na outra. Isso funciona simplesmente girando o flange giratório na tubulação, permitindo que o operador consiga o alinhamento correto dos furos dos parafusos de maneira muito fácil e rápida.
Algumas das principais normas para flanges de anel giratório são ASME ou ANSI, DIN, BS, EN, ISO e outras. Uma das normas mais populares para aplicações petroquímicas é a ANSI ou ASME B16.5 ou ASME B16.47. Flanges giratórios são flanges que podem ser usadas em todos os formatos padrão comuns de flanges. Por exemplo, pescoços para solda, encaixes deslizantes, juntas sobrepostas, soldas de encaixe, etc., em todos os tipos de materiais, em uma ampla gama de tamanhos de 3/8" a 60" e pressões de 150 a 2500 psi. Essas flanges podem ser facilmente fabricadas em aço carbono, aço liga e aço inoxidável.
5. Flanges de expansão
Flanges de expansão são utilizadas para aumentar o diâmetro interno de um tubo de um ponto específico a outro, permitindo a conexão do tubo a outros equipamentos mecânicos, como bombas, compressores e válvulas, que possuam diâmetros de entrada diferentes.
As flanges de expansão são geralmente flanges soldadas de topo que possuem um furo muito grande na extremidade sem flange. Elas podem ser usadas para aumentar o diâmetro interno da tubulação em apenas um ou dois tamanhos, ou até 4 polegadas. Esses tipos de flanges são preferidos em relação à combinação de redutores soldados de topo e flanges padrão, pois são mais baratos e leves. Um dos materiais mais comuns usados para flanges de expansão é o aço A105 e o aço inoxidável ASTM A182.
As flanges de expansão estão disponíveis em classificações de pressão e tamanhos de acordo com as especificações ANSI ou ASME B16.5, sendo encontradas principalmente nos formatos convexo ou plano (RF ou FF). As flanges de redução, também conhecidas como flanges redutoras, têm a função oposta à das flanges de expansão, ou seja, são usadas para reduzir o diâmetro interno de um tubo. O diâmetro interno de um trecho de tubulação pode ser reduzido facilmente, mas não em mais de 1 ou 2 tamanhos. Caso se tente reduzir além disso, deve-se utilizar uma solução baseada em uma combinação de redutores soldados de topo e flanges padrão.
Dimensionamento de flanges e considerações comuns
Além do projeto funcional de um flange, seu tamanho é o fator que mais influencia a seleção do flange durante o projeto, manutenção e atualização de um sistema de tubulação. Em vez disso, deve-se considerar a interface do flange com o tubo e as juntas utilizadas para garantir o dimensionamento adequado. Além disso, algumas considerações comuns são as seguintes:
- Diâmetro externo: O diâmetro externo é a distância entre duas bordas opostas da face do flange.
- Espessura: A espessura é medida a partir da parte externa da borda.
- Diâmetro do Círculo dos Parafusos: Esta é a distância entre os furos dos parafusos, medida de centro a centro.
- Diâmetro do tubo: O diâmetro do tubo corresponde ao diâmetro do flange.
- Diâmetro Nominal: O diâmetro nominal é a dimensão do diâmetro interno do conector de flange.
Classificação e nível de serviço dos flanges
As flanges são classificadas principalmente pela sua capacidade de suportar diferentes temperaturas e pressões. Essa classificação é designada pelo uso de letras ou sufixos como "#", "lb" ou "classe". Esses sufixos são intercambiáveis e também variam de acordo com a região ou o fornecedor. As classificações mais comuns estão listadas abaixo:
- 150#
- 300#
- 600#
- 900#
- 1500#
- 2500#
As tolerâncias de pressão e temperatura variam dependendo do material utilizado, do projeto e do tamanho do flange. No entanto, a única constante é a pressão nominal, que diminui com o aumento da temperatura.
Tipo de face do flange
O tipo de face também é uma característica muito importante que tem um impacto significativo no desempenho final e na vida útil do flange. Portanto, alguns dos tipos mais importantes de faces de flange são analisados a seguir:
1. Flange plana (FF)
A superfície de vedação de um flange plano está no mesmo plano que a superfície da estrutura aparafusada. Os produtos que utilizam flanges planos são geralmente aqueles fabricados com moldes que se ajustam ao flange ou à tampa do flange. Flanges planos não devem ser instalados em flanges com a face invertida. A norma ASME B31.1 estabelece que, ao unir flanges planos de ferro fundido a flanges de aço carbono, a face elevada dos flanges de aço carbono deve ser removida e uma junta de vedação de face completa é necessária. Isso evita que pequenos fragmentos frágeis do flange de ferro fundido se projetem para dentro do espaço vazio formado pela borda elevada do flange de aço carbono.
Este tipo de face de flange é utilizado na fabricação de equipamentos e válvulas para todas as aplicações onde o ferro fundido é produzido. O ferro fundido é mais quebradiço e geralmente é utilizado apenas em aplicações de baixa temperatura e baixa pressão. A face plana permite que ambas as flanges façam contato completo em toda a superfície. As flanges planas (FF) possuem uma superfície de contato com a mesma altura da rosca do parafuso da flange. Arruelas de face completa são utilizadas entre duas flanges planas e geralmente são macias. De acordo com a norma ASME B31.3, flanges planas não devem ser acopladas a flanges elevadas devido ao potencial de vazamento na junta flangeada resultante.
2. Flange com face elevada (RF)
A flange com face elevada é o tipo mais comum usado em aplicações de fabricação e é facilmente reconhecida. Ela é chamada de convexa porque a face da junta está localizada acima da face do anel do parafuso. Cada tipo de face requer o uso de vários tipos de juntas, incluindo uma variedade de abas de anel planas e compósitos metálicos, como as formas espiraladas e de dupla camada.
Os flanges RF são projetados para concentrar maior pressão em uma área menor da junta, melhorando assim o controle de pressão da conexão. Os diâmetros e alturas por nível de pressão e diâmetro são descritos na norma ASME B16.5. O nível de pressão do flange especifica a altura da face que está sendo elevada. Os flanges RF têm como objetivo concentrar maior pressão em uma área menor da junta, aumentando assim a capacidade de controle de pressão da conexão. Os diâmetros e alturas por classe de pressão e diâmetro são descritos na norma ASME B16.5. Classificações de pressão dos flanges.
3. Flange de anel (RTJ)
Quando é necessária uma vedação metal-metal entre flanges emparelhadas (condição para aplicações de alta pressão e alta temperatura, ou seja, acima de 700/800 °C), utiliza-se a flange de junta de anel (RTJ).
A flange da junta de anel possui um sulco circular que acomoda a junta de anel (oval ou retangular).
Quando duas flanges de anel são parafusadas e apertadas, a força aplicada pelos parafusos deforma a junta na ranhura da flange, criando uma vedação metal-metal muito estanque. Para que isso aconteça, o material da junta de anel deve ser mais macio (mais dúctil) do que o material das flanges.
Os flanges RTJ podem ser vedados com juntas RTJ de diferentes tipos (R, RX, BX) e perfis (por exemplo, octogonal/elíptico para o tipo R).
A junta RTJ mais comum é a do tipo R, com seção transversal octogonal, pois garante uma vedação muito forte (a seção transversal oval é o tipo mais antigo). No entanto, o design com "ranhura plana" aceita ambos os tipos de juntas RTJ, com seção transversal octogonal ou oval.
4. Flanges de encaixe macho-fêmea (T & G)
Duas flanges de encaixe macho-fêmea (faces T&G) se encaixam perfeitamente: uma flange possui um anel saliente e a outra possui ranhuras onde se encaixam facilmente (a lingueta entra na ranhura e veda a junta).
Flanges com encaixe macho-fêmea estão disponíveis em tamanhos grandes e pequenos.
5. Flanges macho e fêmea (M e F)
Semelhantes aos flanges de encaixe macho-fêmea, os flanges macho e fêmea (tipos de face M e F) são compatíveis entre si.
Uma das flanges possui uma área que se estende além de sua superfície, a flange macho, e a outra flange possui reentrâncias correspondentes usinadas na superfície de contato, a flange fêmea.
Acabamento da superfície da flange
Para garantir um encaixe perfeito do flange na junta e no flange de acoplamento, a superfície do flange requer um certo grau de rugosidade (apenas para acabamentos de flange RF e FF). O tipo de rugosidade da superfície do flange define o tipo de "acabamento do flange".
Os tipos mais comuns são: flanges com serrilhas concêntricas, flanges com serrilhas espirais e flanges com faces lisas.
Existem quatro acabamentos superficiais básicos para flanges de aço; no entanto, o objetivo comum de qualquer tipo de acabamento superficial de flange é produzir a rugosidade desejada na superfície da flange para garantir um encaixe perfeito entre a flange, a junta e a flange de acoplamento, proporcionando uma vedação de qualidade.
Data da publicação: 08/10/2023