O Que É uma Flange? - De Tipos a Usinagem

Uma flange é um componente essencial em inúmeras aplicações industriais, servindo principalmente como um método para conectar tubos, válvulas, bombas e outros equipamentos para formar um sistema de tubulação funcional. Essencialmente, uma flange é uma borda, colar ou nervura elevada que é frequentemente projetada como um componente simétrico em forma de disco com furos para parafusos ao redor de seu perímetro. Sua função principal é permitir a montagem e desmontagem fácil de um sistema, facilitando a manutenção, inspeção e modificação. A conexão é tipicamente alcançada parafusando duas flanges juntas com uma junta colocada entre suas faces para criar uma vedação segura, hermética e à prova de vazamentos, capaz de suportar várias pressões e temperaturas. As flanges são amplamente utilizadas porque oferecem uma alternativa confiável e flexível aos métodos de união permanentes, como a soldagem isolada.

O mundo das flanges é diverso, caracterizado por diferentes tipos projetados para atender às necessidades específicas de aplicação, classificações de pressão e métodos de conexão. Compreender esses tipos é crucial para selecionar o componente certo para qualquer projeto de engenharia.

Um dos tipos mais comuns é a Flange de Pescoço Soldado. Reconhecida por seu cubo longo e cônico, esta flange é projetada para ser soldada por encaixe a um tubo. A transição cônica fornece excelente distribuição de tensão, tornando-a a escolha preferida para aplicações de alta pressão, alta temperatura ou abaixo de zero, onde a resistência e a integridade são primordiais.

Outro tipo frequentemente usado é a Flange Deslizante. Esta flange desliza sobre a extremidade do tubo e, em seguida, é fixada por soldas de filete por dentro e por fora. Embora seja mais fácil de alinhar e exija menos precisão ao cortar o tubo no comprimento em comparação com uma flange de pescoço soldado, geralmente não é adequada para aplicações de alta tensão devido à sua menor resistência e potencial de vazamentos.

A Flange Cega é um disco sólido sem furo, usado para terminar a extremidade de um sistema de tubulação, válvula ou abertura de vaso de pressão. Permite expansão futura ou fácil acesso ao gasoduto. Quando usado com uma junta adequada, fornece uma excelente vedação para fins de isolamento.

Flanges Rosqueadas, também conhecidas como flanges aparafusadas, são projetadas com uma rosca interna que corresponde à rosca externa do tubo. Elas são fixadas simplesmente aparafusando no tubo, eliminando a necessidade de soldagem. Isso as torna ideais para pequenos diâmetros de tubos, aplicações de baixa pressão e áreas altamente inflamáveis ​​ou explosivas onde a soldagem representa um perigo. No entanto, não são adequadas para sistemas com alta pressão ou flutuações de temperatura.

Flanges de Solda de Encaixe apresentam um encaixe no qual o tubo é inserido antes de ser fixado com uma única solda de filete ao redor do cubo. Elas são comumente usadas para sistemas de alta pressão em tamanhos de tubos menores, oferecendo boa resistência e resistência à pressão interna.

Flanges de Junta Solta são únicas, pois consistem em dois componentes: uma extremidade de encaixe que é soldada por encaixe ao tubo e uma flange de apoio solta que desliza sobre o tubo. A flange solta permite uma rotação de 360 ​​graus, simplificando o alinhamento dos furos dos parafusos, o que é particularmente benéfico em sistemas que exigem desmontagem frequente para inspeção ou manutenção. Elas são frequentemente usadas com sistemas de tubulação não ferrosos, como alumínio ou aço inoxidável, onde uma solda não é necessária na própria flange.

Além da estrutura básica, as flanges também são categorizadas por sua Face da Flange, que é a superfície onde a junta se assenta para criar a vedação. Os principais tipos de face incluem a Face Saliente (RF), o tipo mais comum, onde uma pequena seção ao redor do furo é levantada para concentrar a força de aparafusamento em uma área de junta menor, aumentando a capacidade de contenção de pressão da junta. A flange de Face Plana (FF), por outro lado, tem uma superfície de contato completamente plana e é tipicamente usada para conectar a equipamentos de face plana, muitas vezes com uma junta de face completa. A face de Junta Tipo Anel (RTJ) apresenta uma ranhura profunda na qual uma junta de anel de metal é comprimida, fornecendo uma vedação extremamente confiável para serviços de alta pressão e alta temperatura. Outros tipos incluem Macho e Fêmea (M&F) e Macho e Fêmea (T&G), que usam superfícies complementares para ajudar a alinhar e reter a junta.

A criação de uma flange funcional de alta qualidade requer usinagem de precisão, geralmente envolvendo usinagem CNC (Controle Numérico Computadorizado). O processo de fabricação normalmente começa com a seleção do material, que é ditada pelo ambiente de serviço—pressão, temperatura e corrosividade do meio. Os materiais comuns incluem aço carbono, aço inoxidável e várias ligas.

A peça bruta da flange é geralmente criada por meio de processos como forjamento, que fornece um fluxo de grão favorável para resistência, ou fundição para geometrias mais complexas. Uma vez que a peça bruta é formada, o processo de usinagem começa. A usinagem CNC é vital para obter as tolerâncias apertadas e os acabamentos de superfície precisos necessários para uma vedação à prova de vazamentos.

As principais operações de usinagem incluem torneamento, furação e faceamento. As operações de torneamento, frequentemente realizadas em tornos CNC, são usadas para obter o Diâmetro Externo (OD), Diâmetro Interno (ID) e o cubo cônico essencial para flanges de pescoço soldado. A etapa de usinagem mais crítica envolve a Face da Flange. A precisão do acabamento da face, sejam as serrilhas concêntricas ou em espiral em uma Face Saliente ou a ranhura profunda de uma RTJ, é fundamental para o desempenho de vedação da junta. As máquinas CNC garantem que o micro-acabamento necessário seja alcançado com precisão e consistência. Finalmente, os furos dos parafusos são precisamente perfurados e, às vezes, rebaixados ou escareados usando centros de furação e fresagem CNC para garantir o alinhamento perfeito para a montagem. A inspeção e o controle de qualidade, aderindo a padrões como ASME e ASTM, são as etapas finais para verificar se todas as dimensões e acabamentos de superfície atendem aos rigorosos requisitos dos sistemas de tubulação industrial. A precisão da usinagem CNC transforma uma forja de metal bruto em um componente crítico e de alto desempenho que é indispensável em infraestruturas em todo o mundo.