A face do flange é a parte de um flange que ninguém olha em um desenho, mas é a razão pela qual uma junta resiste por dez anos ou vaza no primeiro teste hidráulico.ASME B16.5define seis geometrias de face e elas não são intercambiáveis. O acoplamento de um flange RF a um flange RTJ, ou de uma face macho a uma face plana, não produz uma vedação marginal -, não produz nenhuma vedação, porque a gaxeta não consegue entrar em contato com ambas as superfícies adequadamente. Este guia aborda cada tipo de face, sua aparência, qual gaxeta é colocada, a pressão e a faixa de serviço que ela cobre e os erros que causam falhas no local.
Por que a geometria facial é importante
Uma junta de flange veda porque a carga do parafuso comprime uma junta entre duas superfícies metálicas paralelas, e o material da junta flui para a rugosidade microscópica dessas superfícies. O formato da área de assentamento - elevada, plana, ranhurada, macho-e{3}}ranhura - decide como a carga do parafuso é distribuída, quanta área da gaxeta está ativa e quão bem a gaxeta é retida.
Uma face elevada concentra a carga da junta em um diâmetro menor, o que proporciona maior tensão na unidade e vedação mais fácil a pressão moderada. Uma ranhura em anel força a junta para dentro de um canal definido, que contém a junta contra a pressão interna.
Uma face plana distribui a carga por todo o flange, o que é necessário quando o flange do equipamento correspondente é de ferro fundido e pode rachar se for carregado como um flange de aço. O tipo de rosto não é uma escolha cosmética; é o mecanismo de vedação.
Face elevada (RF): o padrão
A face elevada é a face de flange mais comum em tubulações industriais, cobrindo provavelmente 80% de todos os flanges em serviço. É um pequeno anel em relevo na face do flange, fora do círculo do parafuso, com acabamento liso usinado.
A altura da face elevada depende da classe de pressão: as classes 150 e 300 utilizam uma altura elevada de 1,5 mm, enquanto as classes 600 e superiores utilizam uma altura elevada de 6,4 mm. A junta fica neste anel elevado e a carga do parafuso a comprime entre dois anéis elevados voltados um para o outro.
Os flanges RF aceitam uma ampla variedade de juntas: juntas de folha (sem-amianto, PTFE, grafite), juntas-enroladas em espiral com anéis internos e externos e juntas de perfil kamm. Eles funcionam em toda a faixa da Classe 150 a Classe 2500, e é por isso que são tão comuns. A desvantagem-é que a gaxeta não está contida - em uma junta de alta-pressão; a pressão interna pode estourar a gaxeta lateralmente, a menos que ela seja adequadamente dimensionada e aparafusada.
Os flanges RF são padrão em petróleo e gás, petroquímica, processamento químico e serviços de água. O acabamento da face geralmente é de 125 a 250 AARH (3,2 a 6,3 micrômetros) para juntas macias e de 250 a 500 AARH para juntas-enroladas em espiral.
Face Plana (FF): Para Flanges de Equipamentos Frágeis
O flange de face plana não possui nenhum anel elevado - toda a face é um plano plano. Ele existe por um motivo de engenharia: quando você aparafusa um flange de aço a um flange de equipamento de ferro fundido, bronze ou PRFV, o material frágil não consegue suportar a concentração de carga pontual de uma face elevada.
Se você tentasse colocar um flange RF contra um flange de ferro fundido, o anel elevado perfuraria o material quebradiço e o quebraria. A face plana distribui a carga do parafuso por toda a área da face, e a junta é uma junta-de face completa que cobre todo o flange, com furos e tudo.
Os flanges FF são usados em válvulas, bombas e flanges de equipamentos de ferro fundido, normalmente em serviços de-pressão mais baixa (Classe 125 a Classe 300). Eles não são comuns em tubulações de processo onde ambos os flanges são de aço, porque exigem um torque de parafuso muito maior para atingir a mesma tensão de unidade que um flange RF.
Uma regra prática: se um flange do par for de ferro fundido ou não{0}}metálico, use FF em ambos os lados com uma junta-de face completa. Misturar FF de um lado e RF do outro não funciona - a face elevada esmagará o flange quebradiço.
Junta tipo anel (RTJ): alta pressão, alta temperatura
O flange RTJ tem uma ranhura circular usinada (ou duas meias-ranhuras concêntricas) cortadas na face do flange, na qual fica uma junta de anel de metal sólido. O anel tem seção transversal-oval ou octogonal e, sob carga do parafuso, ele se deforma plasticamente na ranhura, criando uma vedação de metal-com{4}}metal que não depende de uma junta macia.
Este é o tipo de face para classe 600 e superior, serviço-de alta temperatura (acima de cerca de 400 C) e serviço de cabeça de poço de petróleo e gás/árvore de Natal onde uma junta macia seria extrudada ou estourada.
A gaxeta em si é o elemento de vedação: ela é mais macia que o flange (geralmente ferro macio, aço de baixo{0}}carbono, aço inoxidável 304/316, Inconel ou Monel dependendo do serviço) e se deforma para se adaptar à ranhura. A própria face do flange não entra em contato - a vedação fica inteiramente entre o anel e as duas superfícies da ranhura.
Os flanges RTJ são usados em cabeças de poços submarinos, coletores de alta-pressão, serviço de vapor acima de 40 bar e serviço ácido, onde as juntas de grafite seriam atacadas pelo hidrogênio. A desvantagem é o custo: a usinagem da ranhura é cara, o anel é uma peça de precisão e os flanges RTJ exigem um manuseio cuidadoso - uma ranhura arranhada estraga a vedação. Uma vez comprimido, o anel não pode ser reutilizado; um novo anel é colocado em cada desmontagem.
Masculino e Feminino (M&F): Localização de Precisão
O par de flanges macho e fêmea usa superfícies elevadas e rebaixadas correspondentes: um flange tem uma face macho elevada (cerca de 6,4 mm de altura), o outro tem uma face fêmea rebaixada correspondente (cerca de 4,8 mm de profundidade). O macho se encaixa na fêmea e a gaxeta fica na estreita superfície anular entre eles.
A face fêmea localiza e retém a gaxeta, o que evita que ela seja expelida pela pressão interna - esta é a vantagem sobre a RF. Os flanges M&F são comumente utilizados em bombas, válvulas e canais de trocadores de calor, onde a gaxeta deve ficar centralizada durante a montagem e o flange do equipamento já é fêmea.
A gaxeta em um flange M&F fica confinada ao recesso fêmea, portanto não pode ser extrudada lateralmente. Isso torna o M&F adequado para pressões mais altas do que o RF sem um anel-enrolado em espiral, e é mais fácil de alinhar durante a montagem porque o piloto macho centraliza os dois flanges. A desvantagem-é que a face macho é facilmente danificada se o flange cair ou bater - um corte na borda macho estraga a vedação.
Os flanges M&F também não são intercambiáveis com RF e você não pode misturar um macho com face plana. Eles são cobertos pela ASME B16.5 e usados em toda a gama de classes até cerca da classe 900.
Língua e ranhura (T&G): Junta totalmente contida
A lingueta-e-a ranhura é a geometria de face mais contida: um flange tem uma lingueta anular elevada, o outro tem uma ranhura anular correspondente e a gaxeta fica inteiramente dentro da ranhura. Ao contrário do M&F, a lingueta é mais estreita e a ranhura mais profunda, de modo que a gaxeta fica totalmente fechada em ambos os lados e a borda externa da lingueta a protege da atmosfera.
Os flanges T&G são usados em materiais de vedação que são sensíveis à oxidação ou extrusão - substitutos de amianto, PTFE, espiral-enrolados em serviços críticos - e em juntas que não são desmontadas regularmente.
A vantagem é o confinamento máximo da junta e excelente vedação em serviços voláteis ou perigosos. A desvantagem é a manutenção: a lingueta é frágil, a ranhura é difícil de limpar e a junta não pode ser inspecionada sem a desmontagem completa.
Os flanges T&G vêm em variantes grandes e pequenas (T&G grande para trocadores de calor, T&G pequeno para conexões de bomba). Eles são menos comuns em tubulações gerais do que RF, mas são padrão em flanges de equipamentos críticos. Assim como o M&F, eles não são intercambiáveis com nenhum outro tipo de rosto.
Resumo-da comparação cruzada
| Tipo de rosto | Junta usada | Faixa de classe típica | Melhor para |
| Face levantada (RF) | Folha, espiral-enrolada, perfil kamm | 150 - 2500 | Tubulação de processo geral |
| Face plana (FF) | Junta de folha-total | 125 - 300 | Equipamento de ferro fundido/FRP |
| Junta tipo anel (RTJ) | Anel de metal (oval/octogonal) | 600 - 2500 | Alta pressão, alta temperatura, fonte |
| Masculino e Feminino (M&F) | Chapa confinada / espiral | 150 - 900 | Bombas, válvulas, trocadores de calor |
| Língua e ranhura (T&G) | Folha/espiral totalmente confinada | 150 - 900 | Serviço crítico e perigoso |
A regra de não{0}}intercambialidade
A regra mais importante: dois flanges com tipos de face diferentes não combinam. Você não pode aparafusar um flange RF a um flange RTJ ou um flange M&F a um flange FF e esperar uma vedação. A junta não conseguirá entrar em contato com ambas as superfícies em toda a sua largura.
Ao solicitar um flange, especifique explicitamente o tipo de face na consulta e confirme se o equipamento correspondente (válvula, bomba, compressor) tem a mesma face. Um erro comum no local é solicitar um flange sobressalente com RF e descobrir que a bomba é RTJ - a peça sobressalente não cabe e precisa ser remanufaturada. Sempre combine o tipo de rosto com a placa de identificação do equipamento.
A rugosidade facial faz parte das especificações
Mesmo no mesmo tipo de face, o acabamento superficial (rugosidade) é importante. Uma gaxeta precisa da rugosidade certa para morder - muito suavemente e escorregar, muito áspera e a gaxeta não consegue vedar os picos. A ASME B16.5 especifica acabamentos típicos: 125 a 250 AARH para juntas de folha macia, 250 a 500 AARH para juntas espirais-enroladas. O acabamento é medido pelo padrão de usinagem na face - uma espiral contínua ou serrilhado concêntrico produzido por uma ferramenta de faceamento de flange. Uma face que tenha sido danificada por uma chave inglesa que caiu, ou marcada por uma má remoção da junta, deve ser reparada antes da remontagem. Esta é uma operação separada da seleção do tipo de face e é onde se originam muitos vazamentos no site.
Erros comuns de campo
- Usando uma gaxeta RF em um flange RTJ porque ela "parecia próxima" - a gaxeta não vedará na ranhura.
- Misturar flanges FF e RF em uma válvula de ferro fundido, quebrando o flange de ferro fundido sob carga.
- Reutilizar uma gaxeta de anel RTJ após a desmontagem - o anel adquiriu um conjunto permanente e não será-vedado novamente.
- Apertar um flange FF com valores de parafuso RF, o que quebra o frágil flange do equipamento.
- Deixar de limpar o recesso fêmea M&F antes da montagem, deixando material de junta antigo que impede o assentamento da face macho.
- Ignorar o acabamento da face e usar uma junta macia em uma face-lisa usinada sem serrilhas.
Como escolher
Comece pelo serviço: se a pressão for Classe 600 ou superior, ou a temperatura for alta, o padrão é RTJ. Se você estiver aparafusando em ferro fundido ou equipamento FRP, use FF.
Se a junta estiver em uma bomba, válvula ou trocador de calor que especifique M&F, combine-a. Para tubulação de processo geral abaixo da classe 600, use RF com uma junta em espiral-enrolada ou em folha -; esse é o padrão por um bom motivo.
A T&G é reservada para serviços críticos onde a contenção da junta é a prioridade. Na dúvida, verifique a placa de identificação do equipamento e corresponda ao tipo de rosto; a face do flange não é lugar para improvisar.
