Flanges de tubulação para construção de dutos

Flanges de aço e liga metálica para tubos: Visão geral, tipos e função na instalação de dutos

Os flanges são componentes essenciais em sistemas de tubulação, utilizados para conectar tubos, válvulas, bombas e outros equipamentos. Eles proporcionam fácil acesso para limpeza, inspeção e modificação. Flanges de aço e liga metálica são preferidos por sua resistência, durabilidade e capacidade de suportar altas pressões e temperaturas.

- Aço carbono (ASTM A105, A350 LF2) – Uso geral, econômico, utilizado em condições moderadas.

- Aço inoxidável (ASTM A182 F304, F316) – Resistente à corrosão, ideal para as indústrias química e alimentícia.

- Aço liga (ASTM A182 F11, F22, F91) – Aplicações de alta temperatura e alta pressão (ex.: usinas de energia, petróleo e gás).

- Duplex e Super Duplex (ASTM A182 F51, F53, F55) – Excelente resistência à corrosão, utilizado em ambientes marítimos e offshore.

A. Com base no método de apego

1. Flange de Pescoço para Solda (WN)

- Possui um cubo longo e cônico para reforço.

- Utilizado em aplicações de alta pressão e alta temperatura.

- Reduz a concentração de tensão na articulação.

2. Flange de encaixe (SO)

- Desliza sobre o tubo e é soldado em ambos os lados.

- Mais fácil de alinhar do que soldar o pescoço, mas menos robusto.

- Utilizado em sistemas de baixa pressão.

3. Flange de solda de encaixe (SW)

- O tubo é inserido no flange e soldado com filete.

- Ideal para tubulações de pequeno diâmetro e alta pressão.

4. Flange de junta sobreposta (LJ)

- Utilizado com uma extremidade curta, permitindo fácil alinhamento e rotação.

- Ideal para sistemas que exigem desmontagem frequente.

5. Flange Roscada

- Possui roscas internas para fixação em tubos sem necessidade de soldagem.

- Utilizado em aplicações não críticas e de baixa pressão.

6. Flange Cega

- Fecha a extremidade de um sistema de tubulação.

- Utilizado para testes de pressão ou expansão futura.

7. Flange de Orifício

- Utilizado com medidores de orifício para medição de vazão.

- Possui torneiras especiais para leitura de pressão.

B. Com base no tipo de orientação

1. Face plana (FF) – Para aplicações de baixa pressão, geralmente com juntas de ferro fundido ou juntas macias.

2. Face Elevada (RF) – Mais comum, proporciona melhor vedação com uma junta.

3. Junta tipo anel (RTJ) – Utiliza uma junta de anel metálico para alta pressão/temperatura (ex.: petróleo e gás).

4. Encaixe Macho e Fêmea (T&G) – Garante alinhamento e vedação precisos.

5. Masculino e Feminino (M&F) – Semelhante a T&G, mas com um perfil diferente.

- Conexão: Os flanges são aparafusados ​​entre si com uma junta no meio para evitar vazamentos.

- Vedação: A junta (de borracha, PTFE, espiral ou metal) comprime-se sob a pressão do parafuso para formar uma vedação hermética.

- Flexibilidade: Permite fácil desmontagem para manutenção ou modificações.

- Manuseio de pressão e temperatura: Diferentes classificações de flanges (por exemplo, Classe 150, 300, 600, 900, 1500, 2500) definem seus limites de pressão.

- ASME B16.5 – Abrange flanges de tubulação de até 24" NPS.

- ASME B16.47 – Para flanges maiores (de 26" a 60").

- API 6A – Para equipamentos de cabeça de poço de petróleo e gás.

- EN 1092-1 – Norma europeia para flanges.

Para garantir a qualidade, segurança e confiabilidade dos flanges de tubos de aço e liga, os fabricantes devem realizar diversos testes de inspeção obrigatórios, conforme normas internacionais como ASME B16.5, ASME B16.47, API 6A, ASTM A105/A182, EN 1092-1 e ISO 7005.

A seguir estão os principais testes obrigatórios para a fabricação de flanges:

1. Testes de Verificação de Materiais

(Composição Química e Propriedades Mecânicas)

- Análise Espectroquímica (PMI - Identificação Positiva de Material)

- Garante a composição correta da liga (ex.: teor de carbono, cromo e molibdênio).

- Realizado utilizando OES (Espectroscopia de Emissão Óptica) ou XRF (Fluorescência de Raios X).

- Teste de tração

- Mede a resistência ao escoamento, a resistência máxima à tração (UTS) e o alongamento.

- Realizado conforme as normas ASTM A370 ou ISO 6892.

- Teste de dureza (Brinell, Rockwell ou Vickers)

- Garante que o flange atenda aos requisitos de dureza (por exemplo, HB ≤ 187 para ASTM A105).

- Teste de impacto Charpy (para aplicações em baixas temperaturas)

- Necessário para flanges utilizadas em temperaturas abaixo de zero (ex.: ASTM A350 LF2).

2. Ensaios Não Destrutivos (END)

(Garante a ausência de defeitos internos ou superficiais)

- Inspeção por Líquido Penetrante (DPI / PT)

- Detecta fissuras ou porosidade na superfície.

- Obrigatório para flanges de serviço crítico (ex.: gasodutos de alta pressão).

- Inspeção por Partículas Magnéticas (MPI / MT)

- Utilizado em materiais ferromagnéticos (aço carbono e aço liga) para detectar defeitos superficiais/subsuperficiais.

- Teste ultrassônico (UT)

- Verifica a presença de defeitos internos, como inclusões, vazios ou delaminações.

- Necessário para flanges espessas (Classe 600 e superiores).

- Teste radiográfico (RT)

- Utilizado em flanges fundidas ou forjadas para detectar defeitos internos (ex.: flanges de aço duplex ASTM A182 F51).

3. Inspeção Dimensional e Visual

- Verificação do diâmetro externo (DE), diâmetro do círculo dos parafusos (DCP), espessura e planicidade da face

- Garante a conformidade com as tolerâncias ASME B16.5 / B16.47.

- Verificação do acabamento da superfície (face saliente, ranhura RTJ, etc.)

- Verifica o acabamento adequado da superfície de assentamento da junta (por exemplo, 125–250 µin para flanges de RF).

- Alinhamento dos furos dos parafusos e precisão de perfuração

- Garante o alinhamento correto dos parafusos para evitar vazamentos.

4. Testes de pressão e hidrostáticos (para aplicações especiais)

- Teste hidrostático (para flanges forjadas)

- Os flanges são pressurizados com água (normalmente 1,5 vezes a pressão de trabalho) para verificar vazamentos.

- Requerido para flanges de cabeça de poço API 6A e flanges de alta resistência (900# e acima).

- Teste pneumático (para flanges de serviço de gás)

- Utiliza ar ou gás inerte para detectar vazamentos (mais seguro que o teste hidrostático para determinadas aplicações).

5. Verificação do tratamento térmico

Registros de Recozimento / Normalização / Têmpera e Revenido (Q&T)

- Garante a microestrutura e as propriedades mecânicas adequadas.

- Verificado por meio de testes de dureza e análise de microestrutura.

6. Marcação e Rastreabilidade

- Os flanges devem ser marcados permanentemente com:

- Nome ou logotipo do fabricante

- Grau do material (ex.: ASTM A105, A182 F316)

- Tamanho, classificação de pressão (ex: 6" 150#)

- Número do lote (para rastreabilidade)

Conclusão

Os testes obrigatórios garantem que os flanges atendam aos requisitos de resistência, integridade à prova de vazamentos e resistência à corrosão. O nível de teste depende de:

✔ Tipo de material (aço carbono vs. liga metálica vs. aço inoxidável)

✔ Classe de pressão (150# vs. 2500#)

✔ Aplicação (petróleo e gás, química, nuclear, etc.)