Flanges de solda de encaixe
Para tubulações de pequeno diâmetro e alta pressão
Em uma linha de vapor, hidráulica ou de instrumentação, a flange de solda de encaixe é a escolha certa quando uma junta roscada pode vazar e uma flange sobreposta pode sofrer fadiga — desde que a classe, o diâmetro interno, a folga e a solda estejam corretos. A Synbase Steel forja, usina e certifica todos os tipos de flanges SW e RFSW em todas as classes de pressão. Junto com nossos certificados de ensaio de material, seu inspetor aprovará a linha para colocá-la em produção.
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Faixa de dimensões (NPS)
Classe de pressão (lb)
Tipos de face
CS · baixa temperatura · SS
MTC em cada lote
Países de exportação
Por que as flanges de solda de encaixe se destacam em tubulações de pequeno diâmetro e alta pressão
Uma flange de solda de encaixe é uma flange soldada com um ressalto usinado, ou rebaixo, na face interna do diâmetro interno. O tubo é inserido até encostar no ressalto; o soldador recua o tubo ligeiramente, cerca de 1/16 inch (1,6 mm), e o fixa com uma única solda de filete ao redor do lado externo. É esse tubo recuado, com solda apenas externa, que explica a origem das SW para aplicações de tubulação de alta pressão e pequeno diâmetro: a solda não penetra no diâmetro interno, eliminando o risco de uma trinca na raiz e não deixando nada no interior que retenha o produto.
O problema que essa junta resolve é real. Em uma linha de alta pressão de 1in ou 1.5in, uma junta flangeada é uma junta roscada; as roscas cônicas precisam se encaixar firmemente e vedar com um composto de junta suscetível à degradação por vibração e temperatura; qualquer pequeno vazamento exige refazer o trabalho. Uma junta sobreposta do mesmo tamanho oferece apenas dois terços da vida à fadiga da mesma junta sob carga, mas tem exatamente a mesma resistência estática. A flange de solda de encaixe oferece ambos: coloca maior resistência e confiabilidade na linha em que o montador dispõe de menos espaço para trabalhar.
Esta página foi escrita para a decisão enfrentada pelo engenheiro de especificação; a questão não é “O que é uma flange de solda de encaixe?”. É qual classe e diâmetro interno sua linha exige, se a SW é a escolha certa e como certificar e entregar a peça sem uma fatura desagradável.
A linha de flanges de solda de encaixe da Synbase — materiais, classes, faces e dimensões
Cada flange de solda de encaixe da Synbase começa como uma peça única de material em barra (ASTM A105 para aço-carbono, A182 para aço inoxidável e aço-liga). Essa barra é usinada para que o rebaixo se alinhe perfeitamente ao DE e ao schedule do tubo conectado. A forjaria é fundamental em uma conexão de alta pressão: um cubo forjado, formado por um único grão contínuo com direcionalidade inerente, sustenta a base da classificação pressão-temperatura da ASME B16.5; isso contrasta com uma peça obtida de um bloco de chapa cortada. Na ASME B16.5, a solda de encaixe é especificada somente até NPS 3; acima disso, passa a ser uma flange de pescoço para solda. Isso significa que este item pertence claramente às tubulações de pequeno diâmetro e se encaixa perfeitamente onde apresenta seu melhor desempenho.
ASTM A105 · Classe 150–2500 · RF/FF · 1/2″–3″
A182 F304/L · F316/L · Classe 150–1500 · RF/RTJ
A350 LF2 · A182 F11/F22/F91 · Classe 150–2500
SW redutora · SW de orifício · SAE J518 código 61/62
Além da flange convencional de face elevada, a mesma forjaria também é o ponto de partida para a maioria das outras modificações exigidas pelos engenheiros de projeto. Uma flange redutora de solda de encaixe conecta duas dimensões de linha diferentes sem um redutor adicional; uma flange de orifício com solda de encaixe permite tomadas de fluxo para medição de pressão diferencial; já as flanges de solda de encaixe para SAE J518 código 61 (3000 psi) ou código 62 (6000 psi) são usadas em sistemas hidráulicos de potência, nos quais a conexão é feita por um padrão de quatro parafusos no ressalto SAE sobre um prisioneiro soldado internamente, e a vedação é feita por faces RF, RTJ ou planas contra a peça correspondente.
| Se sua linha for… | Material | Face | Classe típica |
|---|---|---|---|
| Vapor, condensado, utilidades | CS A105 | RF | 150–600 |
| Potência hidráulica / óleo lubrificante | CS A105 | Flange RF / SAE | 600–2500 |
| Baixa temperatura / criogênica | A350 LF2 | RF | 150–1500 |
| Química / instrumentação (sem fresta) | SS A182 F316/L | RF | 150–900 |
| Injeção de alta pressão / tubulação de pequeno diâmetro em cabeça de poço | Liga F11–F22 | RTJ | 1500–2500 |
Dimensões e normas de flanges de solda de encaixe — ASME B16.5, classes 150 a 2500
Uma flange de solda de encaixe só cumpre sua função quando o DE, a espessura, o círculo de parafusos e o padrão de furos da flange correspondente são idênticos, e quando o diâmetro interno do encaixe é igual ao DE do tubo conectado para determinado schedule. As tabelas abaixo resumem as dimensões solicitadas da ASME B16.5 em milímetros para a faixa de pequeno diâmetro; as dimensões restantes para as classes 600, 1500 e 2500 — além dos comprimentos dos parafusos das flanges de solda de encaixe — estão na ficha técnica para download. Um detalhe de compra frequentemente ignorado na inspeção final é que os padrões de furos da ASME B16.5 permanecem idênticos entre revisões, enquanto as especificações de material e marcação mudam; fornecemos conforme a edição atual e registramos isso em nosso certificado.
| NPS | DE da flange | Espessura | DE do cubo | Diâmetro interno do encaixe | Profundidade do encaixe | Círculo de parafusos | Parafusos |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1/2″ | 90 | 9.6 | 30 | 22.2 | 10 | 60.3 | 4 x 1/2″ |
| 3/4″ | 100 | 11.2 | 38 | 27.7 | 11 | 69.9 | 4 x 1/2″ |
| 1″ | 110 | 12.7 | 49 | 34.5 | 13 | 79.4 | 4 x 1/2″ |
| 1-1/4″ | 115 | 14.3 | 59 | 43.2 | 14 | 88.9 | 4 x 1/2″ |
| 1-1/2″ | 125 | 15.9 | 65 | 49.5 | 16 | 98.4 | 4 x 1/2″ |
| 2″ | 150 | 17.5 | 78 | 61.9 | 17 | 120.7 | 4 x 5/8″ |
| 3″ | 190 | 22.3 | 108 | 90.7 | 21 | 152.4 | 4 x 5/8″ |
| NPS | DE da flange | Espessura | DE do cubo | Diâmetro interno do encaixe | Profundidade do encaixe | Círculo de parafusos | Parafusos |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1/2″ | 95 | 12.7 | 38 | 22.2 | 10 | 66.7 | 4 x 1/2″ |
| 3/4″ | 115 | 14.3 | 48 | 27.7 | 11 | 82.6 | 4 x 5/8″ |
| 1″ | 125 | 15.9 | 54 | 34.5 | 13 | 88.9 | 4 x 5/8″ |
| 1-1/2″ | 155 | 19.1 | 70 | 49.5 | 16 | 114.3 | 4 x 3/4″ |
| 2″ | 165 | 20.7 | 84 | 61.9 | 17 | 127.0 | 8 x 5/8″ |
| 3″ | 210 | 27.0 | 117 | 90.7 | 21 | 168.3 | 8 x 3/4″ |
Nota de engenharia — a folga de 1/16″ não é opcional
A profundidade do encaixe nas tabelas determina até onde o tubo se estende dentro da conexão; a proteção incorporada contra tensões durante a operação é a folga no fundo do encaixe. O tubo é inserido até que suas extremidades toquem o ressalto interno da conexão e, em seguida, recuado cerca de 1/16″ (1,6 mm) antes da ponteação, permitindo que se expanda nas condições de operação sem tensionar a raiz da solda de filete. A falta dessa folga faz com que o tubo e o corpo da conexão compartilhem a tensão térmica direta, um mecanismo comum de trincas em soldas de encaixe, tratado pelos regulamentos de fabricação ASME B31.1 e B31.3. Na Classe 600 e superiores, a face elevada aumenta para 7 mm e a espessura da conexão cresce significativamente — por exemplo, uma flange de 2″ Classe 1500 tem quase o dobro da espessura de sua equivalente 150#, com 38 mm contra 17,5 mm — é a força bruta da alta pressão.
Quando o projeto especificar o schedule do tubo conectado, compatibilize-o com o diâmetro interno do encaixe: o tubo Schedule 80/160, com sua maior espessura de parede e o correspondente diâmetro interno reduzido, ainda precisa entrar completamente nos encaixes e, portanto, requer encaixes com diâmetro interno maior para seu diâmetro externo. Verificamos o DE do tubo em relação ao diâmetro interno do encaixe na etapa de cotação para evitar que um tubo de grande diâmetro seja comprado para caber em um encaixe de diâmetro interno menor e tamanho padrão na flange.
Solda de encaixe vs. sobreposta vs. roscada vs. pescoço para solda — matriz de seleção
Os quatro tipos de flange para diâmetros pequenos a médios abaixo competem por praticamente os mesmos serviços, e instalar o tipo errado é um dos erros mais frequentes — e mais caros — da indústria de tubulações depois que a instalação é concluída. Eles diferem em função e desempenho, não apenas em adjetivos. As soldas de encaixe oferecem a mesma capacidade de carga e o dobro da resistência à fadiga das flanges sobrepostas, graças à resistência da solda de filete externa às tensões de flexão. Com custo aproximadamente 10% maior que o das sobrepostas que substituem, as soldas de encaixe tornam-se ainda mais econômicas quando a linha precisa operar futuramente em pressões superiores às suportadas pelas sobrepostas ou pela resistência à fadiga dessas juntas. As conexões roscadas são escolhidas principalmente por não exigirem soldagem, permitindo a instalação em locais onde uma permissão para trabalho a quente não é viável, mas tornando as juntas suscetíveis a vazamentos por vibração. As flanges de pescoço para solda oferecem resistência superior e são a escolha adequada quando o diâmetro interno está além da extremidade pequena da faixa SW ou quando as juntas estão sujeitas a exame radiográfico completo.
| Propriedade | Solda de encaixe | Sobreposta | Roscada | Pescoço para solda |
|---|---|---|---|---|
| Faixa de dimensões típica | 1/2″–2″ (até 3″) | 1/2″–24″ | 1/2″–4″ | 1/2″–60″ |
| Resistência estática | Igual à sobreposta | Base de referência | Menor | Maior |
| Resistência à fadiga | ~50% acima da sobreposta | Base de referência | Baixa | Maior |
| Soldas necessárias | 1 solda de filete externa | 2 soldas de filete | Nenhuma | 1 solda de topo completa |
| Penetração total / radiografia | Não (somente filete) | Não | Não | Sim |
| Custo inicial relativo | ~1.1x sobreposta | 1.0x base de referência | ~0.9x | 1,5–2x |
Leia a tabela de cima para baixo com base nas condições do seu serviço. Para uma linha de vapor ou hidráulica de alta pressão de 1”, na qual o montador dispõe de pouquíssimo espaço de trabalho, a solda de encaixe é superior pela resistência à carga cíclica e pela integridade contra vazamentos. Para essa mesma linha com um fluido propenso a criar frestas, uma flange de pescoço para solda ou até uma flange cega pode ser melhor. Para uma linha de 6”, a escolha fica entre uma flange de pescoço para solda e uma sobreposta — o tamanho torna a solda de encaixe inadequada por definição. Como política e também na prática, a Synbase fornece as três opções.
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Onde as flanges de solda de encaixe se aplicam — e quando especificar outra opção
A flange de solda de encaixe. Essas conexões normalmente “mostram seu valor” em serviços de pequeno diâmetro, alta pressão e/ou alta vibração — vapor superaquecido e condensado de usinas, sistemas hidráulicos e óleo lubrificante; linhas de instrumentação e impulso; skids de injeção química e linhas de gás combustível. Geralmente usadas em dimensões de serviço de até 2 polegadas ou menores, o conceito de solda de encaixe foi desenvolvido com sucesso para serviços de superaquecedores em aço inoxidável, nos quais seu diâmetro interno sem penetração era menos suscetível às trincas por fadiga térmica que caracterizavam as conexões soldadas de pequeno diâmetro nesses serviços. De fato, muitos engenheiros de processo usam essas conexões como padrão nesses serviços específicos de pequeno diâmetro.
É igualmente, ou até mais, importante saber quando a conexão com solda de encaixe é “a coisa errada a fazer”; essas diretrizes foram desenvolvidas a partir de experiências de campo para proteger seu processo. A ASME B31.3 traz um alerta claro contra conexões soldadas de encaixe para qualquer fluido corrosivo que possa formar pites na flange e na tubulação, devido à fresta criada entre o DE do tubo e o canto do encaixe, que forma uma zona estagnada propensa à corrosão por pites. A mesma cautela se aplica a aplicações com alta vibração, serviços erosivos ou tubulações submetidas a tensões cíclicas severas. Essas linhas normalmente exigem uma conexão soldada de topo com penetração total, como uma flange de pescoço para solda; a solda de encaixe ainda criaria uma fresta e, portanto, não é preferível. Vale observar dois outros limites específicos de projeto: primeiro, a junta de solda de encaixe usa uma solda de filete que não tem penetração total, o que significa que não pode ser radiografada para garantia da qualidade como outras juntas de penetração total; segundo, quando a “raiz” da solda se estende para dentro do tubo no encaixe, uma trinca interna pode começar ali e permanecer invisível na inspeção externa da junta. Por isso, linhas de alta integridade geralmente exigem uma flange de pescoço para solda, cuja solda de topo pode ser totalmente examinada quanto à qualidade.
“Dizemos a muitos clientes o mesmo que dizemos à nossa equipe na oficina: a solda de encaixe é uma excelente conexão de instrumentação de alta pressão e a conexão absolutamente errada para gás ácido e fluidos contendo cloretos. Se o líquido de processo puder formar pites na flange de aço inoxidável, fabricaremos uma flange de pescoço para solda e explicaremos o motivo, pois perder um negócio por causa de uma flange mal escolhida custa pouco em comparação com uma interrupção do processo e o reparo em campo que poderá ser necessário.
Equipe de engenharia da Synbase Steel, divisão de flanges e forjados
Em última análise, essa distinção separa o fornecedor que cumpre seu pedido de compra daquele que atende às necessidades do seu projeto. Quando as soldas de encaixe são inadequadas para o serviço, uma flange de pescoço para solda ou um blank tampado pode ser a melhor escolha; todos são fabricados em uma única unidade, com o mesmo material em estoque.
Rastreabilidade do material, certificação e qualidade
A maneira mais rápida de acumular uma semana de atraso no local é ter uma flange de solda de encaixe sem documentação de UT. O relatório de suprimentos mostra o mesmo: o fornecedor declara um grau, não apresenta a certificação correspondente no recebimento e o lote fica retido enquanto a linha para. A Synbase elimina essa lacuna na linha de produção. Cada entrega inclui um Certificado de Ensaio de Material EN 10204 3.1 — análise química, propriedades mecânicas e registro do tratamento térmico verificados em nossa fábrica — e o número da corrida marcado na flange, permitindo ao inspetor rastrear a peça até a fusão da usina que a produziu. Nossos projetos com essa exigência também recebem certificados EN 10204 3.2 testemunhados por organismos reconhecidos de inspeção de terceiros.
O motivo de suas especificações terem selos está na estrutura: a Synbase é o negócio fundamental de flanges do nosso grupo central de produção, fabricante de tubos de aço, conexões para tubos, flanges e válvulas, com uma unidade central de forjaria, tratamento térmico e usinagem — não uma agência que revende material genérico em estoque. A origem de nossos tarugos é respaldada por cooperação de longo prazo com usinas líderes de primeira linha, e o grupo é registrado na China Iron and Steel Association. Essa cadeia — usina de marca, forjaria própria, número da corrida marcado e certificação 3.1 — permite que sua equipe de QA libere uma linha de alta pressão sem novos ensaios.
Dica de suprimentos — verifique antes de soldar
MTCs falsos são um risco evidente no fornecimento de flanges; e um conjunto de solda de encaixe é soldado firmemente — não há como desaparafusar um grau sem identificação. Ao receber, identifique três coisas: na flange, o número da corrida é igual ao registrado na certificação; na certificação, estão os resultados reais dos ensaios, não apenas “atende à especificação”; e a fábrica emissora está identificada no documento. Uma validação autêntica certificada conforme 3.1 passa consistentemente pelos três pontos; solicite-nos uma amostra antes da licitação.
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Perguntas frequentes sobre flanges de solda de encaixe
O que é uma flange de solda de encaixe?
Uma flange de solda de encaixe — frequentemente abreviada como ‘flange SW’ — é composta por uma flange com um soquete usinado com rebaixo de precisão, no qual a extremidade de um tubo é inserida até o ressalto interno. Em seguida, a extremidade é recuada cerca de 1/16 de polegada antes de ser selada contra a parte externa do cubo com uma única solda de filete. Como a solda não se estende até o diâmetro interno, as flanges de solda de encaixe são desenvolvidas para proporcionar uma conexão mais resistente e durável do que a roscagem em tubulações de pequeno diâmetro e alta pressão.
Qual é a diferença entre uma flange de solda de encaixe e uma flange sobreposta?
As flanges sobrepostas e as flanges de solda de encaixe são montadas sobre o tubo, mas, enquanto as flanges sobrepostas possuem um diâmetro interno livre, os modelos de solda de encaixe se caracterizam por um ressalto dentro do diâmetro interno que determina efetivamente a profundidade de inserção do tubo. A flange sobreposta requer duas soldas de filete, uma interna e outra externa, enquanto uma flange de solda de encaixe exige apenas uma única solda de filete externa. Apesar de apresentarem a mesma resistência estática, os modelos de solda de encaixe normalmente têm cerca de 50 por cento mais resistência à fadiga e, por isso, são preferidos para tubos de pequeno diâmetro submetidos a condições de alta pressão e alta vibração.
Qual é a diferença entre uma flange de solda de encaixe e uma flange roscada?
As flanges roscadas são rosqueadas em uma rosca macho correspondente e, ao contrário dos modelos de solda de encaixe, podem ser aplicadas a tubos sem soldagem, permitindo seu uso em linhas nas quais trabalhos a quente são restritos. Uma flange de solda de encaixe, por outro lado, é instalada na tubulação com uma solda de filete externa, criando uma junta mais estável e estanque, que pode ser preferida às versões roscadas em linhas críticas e de alta pressão. Isso ocorre porque, embora as flanges roscadas possam se soltar e apresentar vazamentos quando submetidas a ciclos térmicos e cargas vibratórias, a junta soldada de encaixe permanece rígida e praticamente imune a vazamentos.
Qual é o código ASME para flanges de solda de encaixe?
A norma ASME B16.5 (Flanges de tubos e conexões flangeadas, NPS ½ a 24) abrange as dimensões das flanges de solda de encaixe, especificando dimensões para tamanhos de até NPS 3. Uma junta de solda de encaixe com a especificação de folga de imersão de 1/16” para flanges de solda de encaixe é definida pela ASME B31.1 para tubulações de energia e pela B31.3, o código para tubulações de processo, conforme o serviço que a linha transporta.
Quando não devo usar uma flange de solda de encaixe?
Evite modelos de solda de encaixe em áreas propensas à corrosão em frestas, que a norma ASME B31.3 proíbe em serviços com cloretos, meios sour e meios relacionados; em situações que exigem exame radiográfico de 100% (a solda não atinge penetração total), em áreas com potencial de erosão severa ou cargas cíclicas de fadiga significativas e em diâmetros superiores a aproximadamente 2 a 3 NPS (quando uma flange de pescoço para solda é uma opção melhor).
Quais dimensões e classes de pressão estão disponíveis?
A Synbase fornece flanges de solda de encaixe em NPS ½ a 3, Classe 150 a 2500, com faces RF, RTJ ou FF, em aço-carbono A105, aço para baixa temperatura A350 LF2, aço-liga F11/F22/F91 e aço inoxidável A182 F304/F316. Flanges redutoras, de orifício e hidráulicas SAE J518 são fornecidas sob consulta.
