O que são conexões flangeadas? Tipos de conexões de flange. Conexões flangeadas na indústria

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2024-01-09 14:15

Conexões flangeadas são frequentemente usadas na indústria. Eles devem garantir a estanqueidade e resistência das estruturas montadas. O papel de uma conexão de alta qualidade é importante, porque uma ligação instável pode levar a grandes perdas e ameaçar o pessoal de manutenção. O principal elemento de conexão é o flange. Esta parte é um disco de metal e fornece uma conexão destacável forte e firme. O flange encontrou sua aplicação na indústria de transporte dutoviário, serviços públicos. Graças ao uso de vários materiais para sua fabricação, torna-se um elemento quase universal das estruturas de tubulações.

Tipos de flanges

Para pipelines tecnológicos, um grande número de projetos desta peça foi desenvolvido. Todas as conexões de flange consistem nos seguintes elementos - flanges, juntas, fixadores. A principal tarefa atribuída a este nó é combinar partes do pipeline ou conectar-se a tubosequipamento adicional. Os flanges são divididos em tipos, dependendo de vários parâmetros. Por design, eles são divididos em:

• inteiro;
• grátis.

A diferença está no fato de que os flanges inteiriços junto com o corpo sofrem, respectivamente, as mesmas cargas. Eles são feitos em conjunto com acessórios em processo de fundição ou estampagem, e o alinhamento também pode ser feito por soldagem. Quanto aos livres, são um disco que é fixado a um flange soldado ou borda flangeada do tubo. Ambos os tipos têm desvantagens e vantagens. Flanges soltos são fáceis de montar, seu design facilita o alinhamento dos orifícios para os pinos. A desvantagem é menos resistência e rigidez do que os flanges sólidos.

Separação de flanges por finalidade:

• Para conexões e tubulações. As conexões flangeadas de tubulações deste tipo são utilizadas para todos os tipos e ramais de tubulação, transporte e habitação e serviços comunitários.
• Para embarcações e aparelhos, tais conexões são utilizadas para destilação de óleo, equipamentos para sistemas de fornecimento de calor, bem como tanques para reserva.

Padrões

Todos os flanges são divididos em vários tipos dependendo do GOST e execução:

1. Os flanges fundidos são feitos como uma única unidade com o corpo. Eles podem ser fundidos em aço ou ferro fundido.
2. Flanges de aço que são rosqueados no pescoço. Este tipo tem uma aplicação bastante limitada e é usado principalmentepara tubulações de baixa pressão.
3. Flanges de colar. Eles são um produto feito de aço, que é obtido por soldagem de topo. O objetivo dos flanges de colar é conectar tubulações com alta e média pressão. Este tipo tem a vantagem de ser fácil de instalar e econômico. Em comparação com os flanges soldados planos, que consideraremos no próximo parágrafo, eles reduzem a intensidade do trabalho de fabricação em uma média de 20% e a quantidade de trabalho de soldagem pela metade.
4. Flanges planas soldadas. Eles são feitos de aço e essas conexões de flange são usadas para tubulações de processo.
5. Flanges soltas. Esta espécie tem características próprias e está dividida em três subespécies:

• com colar, são utilizados para tubulações com ambientes agressivos, dos quais o colar protege o próprio flange;
• em um tubo flangeado;
• em um anel soldado, são utilizados para tubulações de metais não ferrosos - cobre e suas ligas, alumínio e aço inoxidável;

Opções de seleção de conexão

1. Forma da conexão do flange. Os flanges podem ser: redondos, ovais ou retangulares.
2. Passe condicional. Seu tamanho corresponde à seção interna do flange por onde o meio irá fluir.
3. Design. Este parâmetro regula as conexões de flange, GOST 12815-80 inclui 9 categorias de desempenho diferentes.
4. Pressão. As conexões podem suportar a pressão nominal máxima, dependesobre o desenho e as dimensões geométricas do flange. Este parâmetro também está previsto no documento normativo principal.
5. Material. Para a fabricação de ferro fundido, carbono, liga, aço inoxidável. O material é selecionado de acordo com o meio de aplicação utilizado. Metais de alto valor também podem ser usados.

Junta isolante elétrica

A conexão por flange isolante possui diversas diferenças em relação a outros tipos e tem a função de impedir a passagem de corrente elétrica, além de proteger contra a corrosão eletroquímica. A maioria dos oleodutos são colocados no subsolo, onde é provável que ocorram correntes parasitas. Em geral, eles não representam perigo para toda a tubulação na entrada, mas são muito perigosos no ponto de saída. Tal impacto pode levar à destruição do metal, à formação de rachaduras e vazamento do líquido ou gás transportado, a conexão do flange isolante fornece a segurança necessária. É composto por flanges, juntas isoladas especiais, buchas e fixadores. Essa conexão é usada nos seguintes casos:

• na fronteira do gasoduto e sua transição do fornecedor para o consumidor;
• quando os tubos são flangeados para combinar com os diferentes materiais de que são feitos;
• em tubulações que são colocadas na área de fontes de correntes parasitas;
• na saída de uma rede de tubulação isolada que se conecta a uma tubulação não isolada;
• nas seções de terra da distribuição de gásestações.

Outros tipos de conexões de flange

• Medição de conexões de flange. Eles fornecem conexão de redes de dutos com equipamentos adicionais e dispositivos de medição.
• Conexões de alta pressão. Tais nós estão sujeitos a cargas variáveis de mecanismos operacionais. Portanto, para garantir densidade e resistência, além de durabilidade, várias nuances tecnológicas devem ser observadas durante a instalação. A torção dos pinos é feita gradualmente em círculo e em uma determinada sequência. As conexões do flange podem ser reforçadas usando uma gaxeta tipo lente. Para usar este tipo de junta, primeiro é necessário lixar a superfície das juntas e dos tubos diretamente. As conexões de flange rosqueadas são a melhor opção para este tipo. Também pode ser usado junto com uma gaxeta de lente, metal plano. A estanqueidade máxima do flange é garantida pelo uso de materiais de gaxeta plana, como cobre ou alumínio.

Fechadura flangeada. Esta conexão por design é totalmente consistente com o flange, a diferença está no fato de que, em vez dos fixadores usuais - parafusos e pinos, é usado um design especial na forma de uma tira que comprime os flanges e aperta com parafusos. Nessas conexões, não há furos ao longo do diâmetro dos flanges. Este tipo provou-se em nós que requerem desconexão-conexão rápida e periódica. Neste caso, você pode usar flanges planas soldadas ou soldadas a topo

Fixadores de flange

Para a instalação de conexões flangeadas, são necessários fixadores. Para a fixação de tubulações, são utilizados os seguintes fixadores: parafuso, porca, pino e arruela. Como as conexões de flange das tubulações são um projeto bastante responsável, os requisitos são impostos aos fixadores de acordo com os seguintes parâmetros:

1. quarta-feira. Ela pode ou não ser agressiva. Com base nessa configuração de ambiente, o fixador é selecionado. Para ambientes agressivos, dá-se preferência ao aço com propriedades anticorrosivas. Também é possível usar revestimentos especiais que evitam a corrosão.
2. Temperatura. A temperatura do líquido ou gás que será transportado por essa tubulação, bem como o regime de temperatura do ambiente, desempenha um papel aqui. Cada material tem uma faixa de temperatura de trabalho, de acordo com a qual o produto é selecionado. Se o ambiente não exceder -30 ºС, podem ser usados aços comuns, para temperaturas mais baixas são usados graus resistentes ao frio.
3. Pressão. Quanto maior a pressão de trabalho, maiores devem ser os parâmetros do material utilizado, a partir do qual são feitos os pinos para as conexões dos flanges.
4. Indicadores de fixadores: tipo de rosca, passo, comprimento.
5. Material. O aço utilizado na fabricação de fixadores para juntas flangeadas pode ser classificado em quatro categorias:

• aço carbono de uso geral, temperatura de trabalho não deve exceder 200ºC, e o diâmetro máximo é 48mm;
• aço carbono, usado para produtos de alta precisão, a temperatura de operação não pode ser superior a 300 ºС;
• aço carbono de alta qualidade, fixadores feitos deste material podem ser operados em temperaturas acima de 450 ºС;
• aços de liga que possuem propriedades resistentes ao calor e anticorrosivas.

Uso limitado de fixadores

A escolha dos fixadores é determinada pelos parâmetros acima, mas existem algumas limitações:

1. Fixadores operados com pressão de trabalho de até 25 kgf/cm não são limitados pela escolha do tipo de produto. Quanto à pressão que supere este valor, só podem ser usados pinos para conexões de flange, é proibido o uso de parafusos.
2. O grau de aço para o par pino-porca pode ser escolhido igual ou diferente. Se for usado um material, a resistência da porca deve ser menor que a resistência do pino em 20 unidades.

Existe um pino GOST especial para conexões de flange, de acordo com o qual as dimensões nominais do fixador são selecionadas. A escolha dos tamanhos depende da pressão de trabalho à qual o pino será submetido.

Pads

Esta peça está incluída em uma conexão de flange isolada para fornecer a estanqueidade necessária entre os flanges. As juntas são divididas em diferentes tipos de acordo com certos parâmetros. Dependendo doo material de que são feitos, existem categorias:

• metal;
• não metálico;
• combinado.

Distribuição das juntas por elasticidade:

• elástico;
• difícil.

Esta propriedade predetermina o material a partir do qual são feitas as gaxetas para conexões de flange. Os elásticos são obtidos a partir de espécies combinadas e não metálicas. As juntas rígidas são principalmente metálicas, mas também não metálicas, obtidas de materiais como fibra, borracha dura, paronita, etc.

Características de design das juntas

Com base nisso, as gaxetas para conexões de flange são divididas em:

• Planas (podem ser metálicas, não metálicas e combinadas), são utilizadas em conexões com superfícies planas. O diâmetro interno das juntas planas deve ser 1-3 mm maior que o diâmetro do tubo.
• As juntas das lentes são feitas de aço carbono e ligas e podem ser rígidas ou flexíveis.
• Oval fornece uma boa vedação com carga moderada do parafuso. O contato do produto da gaxeta ocorre ao longo da circunferência externa e interna com o flange. O material dessas juntas é aço carbono ou aço inoxidável.
• As juntas corrugadas podem ser metálicas ou não metálicas. Eles são feitos de uma folha fina de cobre, aço macio, papelão de amianto é usado como material não metálico oupapel. O diâmetro interno corresponde ao diâmetro do flange e o diâmetro externo é ajustado pela localização dos parafusos.
• Espiral refere-se a juntas elásticas. Essa junta consiste em três elementos - uma parte espiral e dois anéis restritivos.
• Juntas dentadas, o material para essas juntas é aço macio ou aço liga. Uma conexão de flange isolada com este tipo de gaxeta pode ser operada em temperaturas não superiores a 480 ºС.

Cálculo de conexões de flange

Depois de determinar o tipo de flange, dependendo de sua finalidade, o tipo de produto de vedação, bem como os materiais de que o produto será feito, os projetistas selecionam as dimensões necessárias da peça de acordo com tabelas especiais. Eles são apresentados nos GOSTs relevantes. Embora os flanges sejam peças padrão, muitas vezes é necessário projetar um produto personalizado. O sistema de cálculo inclui os seguintes itens:

1. Cálculo de deformações plásticas na base das buchas, aplica-se a juntas operando em baixas temperaturas e pressões.
2. Contabilização do momento fletor externo decorrente da carga nos parafusos. Este parâmetro determina as características de resistência do flange.
3. Cálculo de tensões emergentes, principalmente para produtos obtidos por soldagem.
4. Seleção do passo do parafuso, definido incorretamente este parâmetro pode causar deflexão dos anéis do flange entre os parafusos.

O cálculo das conexões flangeadas deve levar em consideração o tipo de carga. Existem duas opções -no primeiro caso, a carga dos parafusos é transferida para a gaxeta, no segundo caso, as cargas são distribuídas uniformemente entre a gaxeta e o anel de suporte.