Flanges soldados planos e flanges soldados de topo são dois tipos comuns de flanges em nosso trabalho diário. Hoje, conduziremos uma análise comparativa de flanges planos e flanges soldados de topo sob quatro aspectos: material, pressão nominal, forma de solda e cenários de aplicação.
Principais diferenças
Os flanges planos possuem uma estrutura simples e são conectados por meio de soldas de ângulo, enquanto os flanges soldados de topo possuem uma estrutura mais complexa e são conectados por meio de soldas de topo. Esta diferença fundamental determina suas variações em resistência, confiabilidade, adequação a condições específicas de trabalho e custo.
1.Material
Flange plana:
A gama de materiais opcionais é extensa e muito semelhante à dos flanges soldados de topo. Os materiais comuns incluem aço carbono (A105), aço inoxidável (304, 316) e aço-liga. Como são frequentemente usados em condições de trabalho de média a baixa pressão e não exigentes, os requisitos para o desempenho extremo dos próprios materiais são relativamente baixos.
Flange soldada de topo:
A gama de materiais opcionais é igualmente extensa.
O ponto principal está na compatibilidade: em ambientes de alta pressão, alta temperatura ou corrosivos, o material do flange deve corresponder precisamente ao material da tubulação (incluindo composição química, propriedades mecânicas e condições de tratamento térmico) para garantir a integridade da junta e desempenho consistente sob condições de serviço. Por exemplo, em tubulações de alta temperatura e alta pressão, materiais de liga de aço como P91 e F22 são frequentemente usados.
Resumo: Os dois são semelhantes em termos de seleção de materiais, mas os flanges soldados de topo dão maior ênfase à compatibilidade precisa com os materiais da tubulação e aos requisitos de desempenho mais elevados.
2. Pressão Nominal
Este é um dos indicadores mais óbvios da aplicação dos dois.
Flange plana:
É principalmente adequado para faixas de pressão média a baixa, normalmente cobrindo a série PN (padrões GB): PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, bem como a série Classe (padrões ASME): Classe 150, Classe 300. É menos comumente usado em classificações acima da Classe 300 e não é recomendado para classes de pressão mais altas. limite.
Flange soldada de topo:
É adequado para toda a faixa, de baixa pressão a ultra-alta pressão. De PN10 a PN420, e de Classe 150 a Classe 2500 ou até superior, podem ser usados flanges soldados de topo. Sua estrutura com pescoço e soldas de topo distribuem e suportam efetivamente o estresse, tornando-os uma configuração padrão para sistemas de alta pressão e alta temperatura.
Resumo: Os flanges planos são uma solução econômica para aplicações de pressão média a baixa, enquanto os flanges soldados de topo são a única opção confiável para condições de alta e ultra-alta pressão.
3. Forma de solda
Isto representa a diferença mais fundamental entre os dois em termos de estrutura e fabricação, determinando diretamente a resistência e a confiabilidade da conexão.
Flange plana:
Forma de solda: solda de filete
Método de conexão: O tubo é inserido no furo do flange e a soldagem é realizada entre a parede externa do tubo e a face do flange (solda de filete externa). Uma solda de filete de vedação interna adicional (solda de filete interna) também pode ser aplicada.
Desvantagens:
- Concentração de Tensão: A forma geométrica da solda de ângulo leva a uma alta concentração de tensão na raiz, tornando-a propensa a se tornar a origem de trincas por fadiga.
- Dificuldade na inspeção: As soldas internas são difíceis de inspecionar de forma eficaz usando métodos como radiografia (RT) ou teste ultrassônico (UT). A qualidade da solda depende principalmente de procedimentos de soldagem e inspeção visual.
- Incompatibilidade de resistência: A espessura da garganta da solda é normalmente menor que a espessura da parede do tubo.
Flange soldada de topo:
Forma de solda: solda de topo
Método de conexão: A extremidade do flange é usinada com uma ranhura correspondente ao tubo. O tubo e a ranhura do flange são alinhados com precisão e depois soldados. A solda atua essencialmente como uma extensão da espessura da parede do tubo.
Vantagens:
- Excelente distribuição de tensão: A solda proporciona uma transição suave, resultando em um fator de concentração de tensão extremamente baixo e alta resistência à fadiga.
- Facilidade de testes não destrutivos: As soldas de topo podem passar por 100% de testes radiográficos (RT) para garantir uma qualidade interna livre de defeitos, atendendo aos requisitos de segurança de alto padrão.
- Resistência igual: A resistência da solda pode, teoricamente, atingir a paridade com o metal base do tubo.
Resumo: Solda de filete versus solda de topo representa a distinção entre "conexão" e "fusão". Este último detém uma vantagem esmagadora em integridade estrutural e inspecionabilidade.
4.Aplicação
Com base nas diferenças acima, a aplicação dos dois é naturalmente diferenciada.
Flange plana:
- Sistemas utilitários de baixa pressão: Sistemas de água circulante de plantas, sistemas de ar comprimido de baixa pressão, tubulações de água de resfriamento de baixa pressão.
- Meios não perigosos: Água doméstica, água de ar condicionado, oleodutos lubrificantes de baixa pressão.
- Instalações com espaço limitado: Devido à sua estrutura mais curta, podem ser utilizadas em espaços compactos.
- Sistemas não críticos sensíveis ao custo: Selecionados para fins de redução de custos em cenários com riscos de segurança extremamente baixos e condições estáveis de pressão e temperatura.
Flange soldada de topo:
- Tubulações de vapor de alta temperatura e alta pressão (por exemplo, linhas principais de vapor em usinas de energia).
- Meios inflamáveis e explosivos (por exemplo, petróleo, gás natural, hidrogênio, dutos de hidrocarbonetos).
- Meios tóxicos e perigosos (por exemplo, cloro, amônia, produtos químicos tóxicos).
- Dutos que manuseiam substâncias extremamente ou altamente perigosas.
- Condições operacionais de alto risco e exigentes.
- Tubulações sujeitas a flutuações operacionais significativas: aquelas que sofrem ciclos térmicos, pulsações de pressão, vibrações mecânicas ou propensas a golpes de aríete.
- Todos os dutos de processo de alto design: configurações padrão em instalações principais, como fábricas de produtos químicos, instalações petroquímicas, usinas de energia nuclear e dutos de transmissão de petróleo e gás de longa distância.
5. Resumo e tabela de referência rápida para seleção de modelo
| Dimensão de comparação | Flange Plana | Flange soldada de topo |
| Estrutura Central | Estilo de placa plana, com face de suporte de carga | Com pescoço cônico |
| Forma de solda | Solda de filete (filete interno/externo) | Solda de topo (solda de ranhura) |
| Inspeção de solda | Difícil, desafiador para RT/UT | Fácil, adequado para inspeção 100% RT/UT |
| Pressão Nominal | Pressão Média-Baixa (Normalmente ≤ PN40/Classe 30) | Faixa de pressão total (pressão baixa a ultra-alta) |
| Características de estresse | Concentração significativa de estresse, baixa resistência à fadiga | Transição suave de estresse, boa resistência à fadiga |
| Materiais Principais | Aço carbono, aço inoxidável, etc. (uso geral) | Aço carbono, aço inoxidável, liga de aço, etc. (deve corresponder à tubulação) |
| Aplicações Típicas | Água de baixa pressão, ar e sistemas não perigosos | Linhas de processo de alta temperatura, alta pressão, perigosas, vibratórias e críticas |
| Custo Inicial | Inferior | Superior |
| Custo total do ciclo de vida | Superior maintenance risk in severe service | Alta confiabilidade em sistemas críticos, custo geral mais favorável |
6. Recomendação de seleção final da válvula VATTEN
Em projetos de engenharia ou fabricação e instalação autogerenciadas, especialmente quando aderem a padrões como ASME ou GB, a seleção normalmente não é arbitrária. Os códigos e padrões especificam diretamente cenários onde flanges soldados de topo devem ser usados com base em fatores como categoria do fluido, pressão de projeto e temperatura da tubulação. Em termos simples: em caso de dúvida, sob condições exigentes ou em aplicações críticas de segurança, os flanges soldados de topo devem ser priorizados. Flanges planos são considerados apenas para condições operacionais estáveis, de baixo risco e de baixa pressão claramente definidas, principalmente para fins de economia de custos.
