Flanges de encaixe para solda são amplamente utilizadas em sistemas de tubulação de alta pressão com diâmetros de tubos pequenos, proporcionando conexões de vedação fortes e confiáveis.
Entre as normas globais para flanges, a ASME B16.5 é a especificação mais utilizada para flanges de encaixe para solda, definindo dimensões, classes de pressão, tolerâncias, materiais e requisitos de marcação para flanges de tubulações industriais.
Sinopse de flanges para soldagem de encaixe
O rebaixo encaixe em flange de solda Permite que o tubo seja colocado no flange antes da soldagem. O tubo é então soldado ao redor da área do cubo, formando uma conexão segura.
Elementos cruciais
- Um encaixe rebaixado é preenchido com um cano.
- Ideal para tubulações de alta pressão de pequeno diâmetro.
- Ideal para tubulações de alta pressão de pequeno diâmetro.
- Garante um furo liso no interior.
- Reduz a turbulência e a erosão.
Flanges de solda de encaixe são particularmente comuns em:
- fábricas de processamento químico
- Oleodutos e gasodutos para transporte de petróleo e gás
- Sistemas movidos a vapor
- Serviços hidráulicos e de alta pressão
Em comparação com flanges de encaixe, as flanges de solda de encaixe proporcionam conexões mais robustas para tubos de menor diâmetro e ajudam a manter a integridade do fluxo interno.
Requisitos para flanges de solda de encaixe, conforme estabelecido na norma ASME B16.5.
A norma ASME B16.5 define as dimensões e tolerâncias para flanges de tubulação com diâmetros de ½ polegada a 24 polegadas (NPS). Entre os diversos tipos de flanges incluídos estão os de pescoço para solda, de encaixe, roscados, cegos, de junta sobreposta e de solda de encaixe.
Em particular, a norma oferece o seguinte para flanges de solda de encaixe:
- Requisitos dimensionais
- Classificações de pressão e temperatura
- Dimensões do círculo dos parafusos e dos furos para parafusos
- Padrões de materiais e marcação
- Tolerâncias e regras de inspeção
De acordo com a norma ASME B16.5:
- As flanges de encaixe para solda normalmente abrangem tamanhos de NPS ½″ a NPS 3″.
- As classes de pressão são 150, 300, 400, 600, 900, 1500 e 2500.
- As dimensões são especificadas tanto em polegadas quanto em unidades métricas.
Para flanges maiores (acima de 24 polegadas), utiliza-se a norma ASME B16.47.
Classes de pressão na norma ASME B16.5
As flanges de encaixe para solda são classificadas por classes de pressão, que determinam seus limites de pressão e temperatura permitidos.
Classes de pressão comuns
| Classe de pressão | Aplicação típica | Capacidade de pressão |
| Classe 150 | Sistemas de baixa pressão | Tubulações de água, HVAC |
| Classe 300 | Pressão média | Oleodutos químicos |
| Classe 600 | Sistemas de alta pressão | Processamento de petróleo e gás |
| Classe 900 | Condições de pressão severas | Refinarias |
| Classe 1500 | Pressão muito alta | Sistemas de vapor e de alta temperatura |
| Classe 2500 | Pressão extrema | Usinas de energia |
Classes de pressão mais elevadas geralmente exigem:
- Corpos de flange mais espessos
- Diâmetros de parafuso maiores
- Materiais mais resistentes
Essas classes garantem a compatibilidade com diferentes pressões e temperaturas do sistema de tubulação.
Dimensões principais de flanges de solda de encaixe
A norma ASME B16.5 define diversas dimensões críticas que os engenheiros devem considerar ao especificar flanges de solda de encaixe.
Principais parâmetros dimensionais
| Símbolo de dimensão | Descrição |
| O | Diâmetro externo do flange |
| T | Espessura do flange |
| R | diâmetro da face elevada |
| E | Comprimento através do cubo |
| X | Diâmetro do cubo |
| B1 | diâmetro do furo do tubo |
| B2 | diâmetro do furo do soquete |
| D | Profundidade do soquete |
| C | Qual o tamanho do círculo dos parafusos? |
| N | O número de furos para parafusos |
Esses parâmetros determinam como o flange se encaixa no tubo, na junta e nos parafusos.
Por exemplo:
- A profundidade do encaixe (D) garante a inserção correta do tubo antes da soldagem.
- O círculo de parafusos (C) garante o alinhamento dos parafusos com o flange de acoplamento.
- O diâmetro elevado da face (R) favorece o desempenho da vedação da junta.
Dimensões padrão para flanges de solda de encaixe classe 150
Abaixo, segue um exemplo das dimensões de um flange de solda de encaixe Classe 150 para tubos de pequeno diâmetro.
Dimensões da flange de solda de encaixe Classe 150
| NPS | Diâmetro externo (pol.) | Espessura (em) | Diâmetro da face elevada (pol.) | Círculo de parafusos (em) | Furos para parafusos |
| 1/2 | 3,50 | 0,44 | 1,38 | 2,38 | 4 |
| 3/4 | 3,88 | 0,50 | 1,69 | 2,75 | 4 |
| 1 | 4,25 | 0,56 | 2,00 | 3.13 | 4 |
| 1 1/4 | 4,63 | 0,63 | 2,50 | 3,50 | 4 |
| 1 1/2 | 5,00 | 0,69 | 2,88 | 3,88 | 4 |
Essas dimensões ilustram como o tamanho do flange aumenta com o diâmetro do tubo.
Dimensões de exemplo para flanges de solda de encaixe classe 300
As flanges da classe 300 são mais espessas e resistentes do que as da classe 150.
Dimensões da flange de solda de encaixe Classe 300
| NPS | Diâmetro externo | Grossura | Rosto levantado | Círculo de Parafusos | Furos para parafusos |
| 3/4 | 4,63 polegadas | 0,63 polegadas | 1,69 polegadas | 3,25 polegadas | 4 |
| 1 | 4,88 polegadas | 0,69 polegadas | 2,00 em | 3,50 polegadas | 4 |
| 1 1/4 | 5,25 polegadas | 0,75 polegadas | 2,50 polegadas | 3,88 polegadas | 4 |
| 1 1/2 | 6,13 polegadas | 0,81 polegadas | 2,88 polegadas | 4,50 polegadas | 4 |
| 2 | 6,50 polegadas | 0,88 polegadas | 3,63 polegadas | 5,00 em | 8 |
Essas dimensões demonstram o aumento da espessura e do diâmetro do círculo dos parafusos necessários para classificações de pressão mais elevadas.
Dimensões do encaixe de flange para solda de encaixe
A câmara de encaixe, onde o tubo é colocado antes da soldagem, é uma das características mais notáveis dos flanges de solda de encaixe.
Dimensões importantes da tomada
| Dimensão | Descrição |
| Furo de encaixe | Diâmetro correspondente ao diâmetro externo do tubo |
| Profundidade do soquete | Profundidade de inserção do tubo |
| Folga de folga | Pequena folga para expansão térmica |
| Diâmetro do furo | alinhamento do furo interno do tubo |
Para evitar o estresse térmico durante a operação, geralmente é deixado um pequeno espaço de expansão entre a extremidade do tubo e o fundo do soquete.
Em muitas especificações, a profundidade do encaixe é definida apenas para tubos com diâmetro de até 3 polegadas, enquanto que para diâmetros maiores, essa especificação pode ser determinada pelo fabricante.
Materiais utilizados para flanges de solda de encaixe
A norma ASME B16.5 especifica padrões dimensionais, mas permite uma variedade de materiais, dependendo dos requisitos da aplicação.
Materiais comuns
| Material | Padrão típico | Aplicativo |
| Aço carbono | ASTM A105 | Tubulação industrial geral |
| Aço inoxidável | ASTM A182 F304 / F316 | Ambientes corrosivos |
| Liga de aço | ASTM A182 F11 / F22 | Alta temperatura |
| Aço duplex | ASTM A182 F51 | gasodutos submarinos |
| Ligas de níquel | Inconel / Monel | Processamento químico |
A seleção de materiais depende de:
- Pressão e temperatura
- Resistência à corrosão
- resistência mecânica
- Regulamentos do setor
Classificações de pressão e temperatura
A norma ASME B16.5 também inclui classificações de pressão-temperatura, que definem a pressão admissível para um determinado material e temperatura.
Exemplos de classificações de pressão (aço carbono)
| Temperatura | Classe 150 | Classe 300 |
| 100°F | 285 psi | 740 psi |
| 400°F | 200 psi | 515 psi |
| 800°F | 95 psi | 245 psi |
Temperaturas mais elevadas reduzem a pressão admissível devido às limitações de resistência do material.
Tipos de faceamento de flanges de solda de encaixe
Diferentes tipos de faces de vedação podem ser usados na produção de flanges de solda de encaixe.
Tipos de rosto comuns
Rosto Elevado (RF)
A superfície de vedação mais comum usada em tubulações industriais.
Rosto plano (FF)
Utilizado em sistemas de baixa pressão ou com flanges de ferro fundido.
Junta tipo anel (RTJ)
Utilizado em tubulações de alta pressão que necessitam de vedação metal-metal.
O design com face elevada é amplamente utilizado porque melhora a compressão da junta e o desempenho da vedação.
Considerações sobre a instalação
A instalação correta de flanges de solda de encaixe é essencial para uma operação segura.
Etapas de instalação
- Insira o tubo no encaixe do flange.
- Deixe um espaço de dilatação (aproximadamente 1,5 mm).
- Realizar soldagem de filete ao redor do cubo
- Inspecionar a integridade da solda
- Instale os parafusos e a junta.
Aperte os parafusos utilizando a sequência de torque adequada.
As vantagens da instalação por solda de encaixe incluem:
- Forte conexão estrutural
- Risco de vazamento reduzido
- Boa resistência à fadiga
No entanto, esses flanges geralmente não são recomendados para ambientes corrosivos onde pode ocorrer corrosão por frestas dentro do encaixe.
Inspeção e Controle de Qualidade
Para garantir a conformidade com a norma ASME B16.5, os fabricantes devem realizar diversas verificações de qualidade.
Métodos típicos de inspeção
- Inspeção dimensional
- Certificação de materiais
- Teste ultrassônico
- Inspeção visual de solda
- Teste de pressão
A inspeção verifica se as dimensões do flange correspondem ao padrão e garante a operação segura do oleoduto.
Benefícios dos flanges de solda de encaixe
Para sistemas de tubulação de pequeno porte, os flanges de encaixe para solda apresentam diversas vantagens.
Principais vantagens
- Alta resistência estrutural
- Bom desempenho de vedação
- furo interno liso
- Turbulência reduzida
- Adequado para tubulações de alta pressão.
Limitações das flanges de solda de encaixe
Apesar de suas vantagens, os flanges de solda de encaixe também apresentam algumas limitações.
Desvantagens comuns
- Limitado a tubos de pequeno diâmetro
- risco de corrosão em frestas
- Soldagem necessária
- Não é adequado para desmontagem frequente.
Para tubulações de maior diâmetro ou ambientes corrosivos, os engenheiros podem preferir flanges de pescoço para solda.
Em sistemas de tubulação industrial que necessitam de alta pressão e diâmetros de tubo pequenos, flanges de solda de encaixe são frequentemente utilizadas. A norma ASME B16.5 define suas dimensões, classificações de pressão e requisitos de projeto para garantir segurança e compatibilidade.
Dimensões-chave — como diâmetro externo, espessura do flange, profundidade do encaixe, círculo dos parafusos e classe de pressão — são essenciais para o projeto adequado do sistema. Seguir a norma ASME B16.5 ajuda os engenheiros a obter uma vedação confiável e uma longa vida útil.
As flanges de encaixe para solda continuam sendo uma solução confiável para conexões compactas e de alta resistência em ambientes industriais exigentes.