Una flangia per tubi è un componente meccanico che collega tubi, valvole, pompe e apparecchiature per formare un sistema di tubazioni completo. Le flange forniscono una tenuta a prova di perdite-attraverso l'azione combinata di guarnizioni e bulloni, consentendo al contempo l'accesso al montaggio, allo smontaggio e alla manutenzione durante l'intero ciclo di vita del sistema. Questa guida completa copre ogni aspetto della selezione della flangia, dai tipi di base e valori di pressione agli standard dei materiali e ai processi di produzione.
Cos'è una flangia del tubo?
Una flangia per tubo è un raccordo-simile a un disco che crea una connessione sicura e a prova di perdite-tra due sezioni di tubo o tra un tubo e qualsiasi attrezzatura flangiata. Il giunto flangiato è costituito da due flange accoppiate con una guarnizione tra di loro, tenute insieme da bulloni o prigionieri. Quando i bulloni vengono serrati, la guarnizione comprime e riempie le microscopiche irregolarità superficiali sulle facce della flangia, creando una tenuta a pressione-.
Le flange sono ampiamente utilizzate nell'industria petrolifera e del gas, nella lavorazione chimica, nella produzione di energia, nel trattamento delle acque, nel settore marittimo e farmaceutico. Consentono agli ingegneri di progettare sistemi di tubazioni che possono essere assemblati, ispezionati, puliti, modificati e smontati senza tagliare o saldare i tubi. Questa manutenibilità è un vantaggio fondamentale rispetto alle connessioni saldate in modo permanente.
Panoramica dei tipi di flangia comuni
Esistono otto tipi principali di flange, ciascuno progettato per requisiti di tubazione specifici. La scelta tra loro dipende dalla pressione operativa, dalla temperatura, dalle dimensioni del tubo, dal metodo di collegamento e dalla frequenza di manutenzione.
| Tipo di flangia | Caratteristica fondamentale | Migliore applicazione | Intervallo di pressione |
|---|---|---|---|
| Collo saldato (WN) | Mozzo conico per la distribuzione delle sollecitazioni | Alta-pressione, alta-temperatura | Classe 150-2500 |
| Slip-(SO) | Scorre sul tubo, due saldature d'angolo | Servizi di pubblica utilità-a bassa pressione | Classe 150-600 |
| Cieco | Disco pieno, senza foro | Chiusura dell'estremità del tubo, test | Classe 150-2500 |
| Saldatura a presa (SW) | Svasatura per tubi-di diametro piccolo | Piccole linee di alta-pressione | Classe 150-2500 |
| Filettato | Filettature interne NPT | Non-saldare aree pericolose | Classe 150-300 |
| Giunto sul giro | Anello allentato sull'estremità del mozzo | Smontaggio frequente | Classe 150-600 |
| Ridurre | Due diversi diametri del foro | Transizioni dimensionali dei tubi | Classe 150-600 |
| Orifizio | Fori per presa di pressione per la misurazione del flusso | Misurazione della misura fiscale | Classe 300-2500 |
Le flange Weld Neck sono la scelta preferita per condizioni di servizio gravose perché il loro mozzo conico distribuisce uniformemente le sollecitazioni meccaniche dal tubo al corpo della flangia. Le flange slip-on offrono un'alternativa-a costi inferiori per i sistemi a bassa-pressione non-critici. Le flange cieche forniscono robuste chiusure terminali per prove di pressione e futuri punti di espansione. Le flange a saldare e filettate servono per tubazioni di piccolo-diametro laddove i vincoli di spazio o di sicurezza limitano la saldatura.
Valori nominali di pressione della flangia (Classe 150-2500)
Il rivestimento della flangia è la superficie di tenuta che entra in contatto con la guarnizione. La scelta del rivestimento corretto è fondamentale per ottenere un giunto-senza perdite. I cinque tipi di rivestimento standard servono ciascuno diversi sistemi di guarnizioni e condizioni di pressione.
Volto sollevato (RF)è il rivestimento più comune, con una superficie rialzata che concentra il carico del bullone sulla guarnizione. L'altezza tipica della faccia rialzata è 1/16 di pollice per la Classe 150-300 e 1/4 di pollice per la Classe 400-2500.Faccia piatta (FF)si estende su tutta la faccia della flangia e viene utilizzato con apparecchiature in ghisa o a faccia piatta-per prevenire la rottura della flangia dovuta alla sollecitazione dei bulloni.Giunto ad anello (RTJ)è dotato di una scanalatura lavorata a macchina di precisione- che accetta una guarnizione ad anello metallico, creando una tenuta metallo-a-metallo per servizi ad alta-pressione e-temperatura.Maschi e femmine (M&F)ELinguetta e scanalatura (T&G)i rivestimenti forniscono un allineamento autocentrante e una protezione anti-esplosione per il servizio di fluidi chimici e pericolosi.
Standard sui materiali della flangia
La selezione del materiale è una delle decisioni più importanti nelle specifiche della flangia. Il materiale deve resistere alla pressione operativa, alla temperatura e all'ambiente chimico pur rimanendo economico e fabbricabile.
ASTM A105è il materiale standard in acciaio al carbonio per flange-per uso generale che operano tra -20 gradi F e 1000 gradi F.ASTM A182 F304/F316Gli acciai inossidabili austenitici forniscono resistenza alla corrosione per ambienti chimici e marini.ASTM A350LF2è acciaio al carbonio-testato contro gli urti per servizi a basse-temperature fino a -50 gradi F.ASTM A182 F11/F22/F91le leghe di cromo-molibdeno resistono a servizi ad alta-temperatura fino a 1100 gradi F con eccellente resistenza allo scorrimento viscoso.ASTM A182 F51/F53i gradi duplex e super duplex offrono elevata robustezza e resistenza alla corrosione per applicazioni marine e con gas acidi.
| Norma materiale | Tipo | Intervallo di temperatura | Applicazione tipica |
|---|---|---|---|
| ASTM A105 | Acciaio al carbonio | Da -20 gradi F a 1000 gradi F | Servizio generale |
| ASTM A182 F304 | Acciaio inossidabile | Da -425 gradi F a 1500 gradi F | Ambienti corrosivi |
| ASTM A182 F316 | Acciaio inossidabile | Da -425 gradi F a 1500 gradi F | Supporti contenenti cloruro- |
| ASTM A350LF2 | Acciaio al carbonio-bassa temperatura | Da -50 gradi F a 650 gradi F | GNL, criogenico |
| ASTM A182 F22 | Cromo-Moly | Da 0 gradi F a 1100 gradi F | Servizio idrogeno |
| ASTM A182 F91 | Cromo-Moly-V | Da 0 gradi F a 1200 gradi F | Servizio di creep ad alta-temperatura |
| ASTM A182 F51 | Duplex SS | Da -50 gradi F a 600 gradi F | Gas marino, acido |
Produzione di flange
Le flange sono prodotte mediante tre processi principali: forgiatura, fusione e taglio da lamiera.Forgiaturaè il metodo più comune per le flange ASME B16.5, che produce un flusso del grano superiore allineato al contorno della flangia per la massima robustezza e resistenza alla fatica.Colataè più economico per forme complesse e grandi volumi di produzione ma produce proprietà meccaniche inferiori con un rischio maggiore di porosità interna.Piatto tagliatole flange sono lavorate da piastre di acciaio laminate per diametri di grandi dimensioni oltre le capacità di forgiatura standard.
Il trattamento termico viene applicato in base ai requisiti del materiale: la normalizzazione allevia le tensioni interne, la ricottura ammorbidisce il materiale per la lavorazione e la tempra e il rinvenimento aumentano la resistenza e la durezza. Un trattamento termico adeguato garantisce che la flangia soddisfi i requisiti di proprietà meccanica delle specifiche del materiale applicabile.
Standard di flangia
Numerosi standard internazionali regolano le dimensioni delle flange, i valori nominali di pressione e i materiali.ASME B16.5è lo standard più utilizzato per le flange da 1/2 a 24 NPS, definendo dimensioni basate su pollici-con classi di pressione da 150 a 2500.EN1092-1è lo standard europeo che utilizza dimensioni metriche e rating PN (da PN2,5 a PN400).JIS B2220è lo standard giapponese che utilizza le classificazioni K- (da 5.000 a 40.000).GB/T9112è lo standard nazionale cinese per le flange dei tubi in acciaio. Comprendere lo standard applicabile per la sede del tuo progetto è fondamentale, poiché le flange di standard diversi non sono direttamente intercambiabili.
Come selezionare la flangia giusta
La selezione efficace della flangia segue un processo sistematico. Innanzitutto, determinare la pressione e la temperatura di progetto dalle condizioni di processo per stabilire la classe di pressione richiesta. In secondo luogo, selezionare il tipo di rivestimento in base al sistema di guarnizioni e ai requisiti di tenuta. In terzo luogo, scegliere un materiale compatibile con il mezzo di processo, le condizioni ambientali e l'intervallo di temperatura. In quarto luogo, selezionare il tipo di flangia in base al metodo di fissaggio del tubo (saldato, filettato o allentato) e ai requisiti di manutenzione. Infine, verifica che la combinazione selezionata soddisfi tutti i requisiti dei codici applicabili e gli standard di settore.
Il punto fondamentale è che la corretta selezione della flangia richiede la valutazione insieme dei requisiti di pressione, temperatura, fluidi e manutenzione anziché separatamente. Una flangia adeguata alla sola pressione potrebbe guastarsi se il materiale è incompatibile con il fluido di processo o se il tipo di rivestimento non è adatto al sistema di guarnizioni.
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