Para obter uma conexão de flange sem vazamentos, é necessária uma instalação adequada da junta, os parafusos devem ser atribuídos à tensão correta e a resistência total do parafuso deve ser dividida uniformemente por toda a face do flange.

Com o aperto por torque (a aplicação de pré-carga a um fixador girando a porca do fixador), a tensão correta do parafuso pode ser obtida.

O aperto correto de um parafuso significa fazer o melhor uso das propriedades elásticas do parafuso. Para funcionar bem, um parafuso deve se comportar como uma mola. Em operação, o processo de aperto exerce uma tensão axial de pré-carga no parafuso. Esta carga de tensão é obviamente igual e oposta à força de compressão aplicada nos componentes montados. Pode ser referida como “carga de aperto” ou “carga de tensão”

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Chave de torque

Chave de torque é o nome geral para uma ferramenta de aparafusamento guiada manualmente e usada para definir com precisão a força de uma fixação, como uma porca ou parafuso. Ele permite ao operador medir a força rotacional (torque) aplicada ao parafuso para que possa corresponder às especificações.

Chave manual e hidráulica

A seleção da técnica adequada de aperto dos parafusos do flange requer experiência. O sucesso da aplicação de qualquer técnica também exige qualificação tanto das ferramentas que serão utilizadas quanto da equipe que fará o trabalho. O seguinte resume as técnicas de aperto de parafusos de flange mais comumente usadas.

• Chave manual
• Chave de impacto
• Chave de martelo
• Chave de torque hidráulica
• Chave de torque com viga manual e assistida por engrenagem
• Tensor de parafuso hidráulico

Perda de torque

A perda de torque é inerente a qualquer junta aparafusada. Os efeitos combinados do relaxamento do parafuso (aproximadamente 10% durante as primeiras 24 horas após a instalação), deformação da junta, vibração no sistema, expansão térmica e interação elástica durante o aperto do parafuso contribuem para a perda de torque. Quando a perda de torque atinge um extremo, a pressão interna excede a força de compressão que mantém a junta no lugar e ocorre um vazamento ou explosão.

Uma chave para reduzir estes efeitos é a instalação adequada da junta. Ao unir os flanges lenta e paralelamente ao instalar uma junta e realizar um mínimo de quatro passagens de aperto dos parafusos, seguindo a sequência correta de aperto dos parafusos, há uma recompensa na redução dos custos de manutenção e no aumento da segurança.

A espessura adequada da junta também é importante. Quanto mais espessa for a junta, maior será a deformação da junta, o que por sua vez pode resultar em perda de torque. Em flanges de face elevada padrão ASME, normalmente é recomendada uma junta de 1,6 mm de espessura. Materiais de gaxeta mais finos podem suportar uma carga de gaxeta maior e, portanto, pressões internas mais altas.

A lubrificação reduz o atrito

A lubrificação reduz o atrito durante o aperto, diminui a falha do parafuso durante a instalação e aumenta a vida útil do parafuso. A variação nos coeficientes de atrito afeta a quantidade de pré-carga alcançada em um torque específico. Maior atrito resulta em menor conversão de torque em pré-carga. O valor do coeficiente de atrito fornecido pelo fabricante do lubrificante deve ser conhecido para estabelecer com precisão o valor de torque necessário.

Compostos lubrificantes ou antigripantes devem ser aplicados tanto na superfície do rolamento da porca quanto nas roscas macho.

Sequência de aperto

Na primeira passagem, aperte levemente o primeiro parafuso e, em seguida, mova diretamente transversalmente ou 180 graus para o segundo parafuso e, em seguida, mova 1/4 de volta ao redor do círculo ou 90 graus para o terceiro parafuso e diretamente transversalmente para o quarto. Continue esta sequência até que todos os parafusos estejam apertados.
Ao apertar um flange de quatro parafusos, use um padrão cruzado.

Sequência de Aperto

Aparafusamento do flange de preparação

Numa conexão flangeada, todos os componentes devem estar corretos para obter uma vedação. A causa mais comum de juntas vedadas com vazamento são procedimentos de instalação inadequados.

Antes de iniciar um processo de aparafusamento, os seguintes passos preliminares evitarão problemas futuros:

• Limpe as faces dos flanges e verifique se há cicatrizes; as faces devem estar limpas e isentas de defeitos (rebarbas, buracos, amassados, etc.).
• Inspecione visualmente todos os parafusos e porcas quanto a roscas danificadas ou corroídas. Substitua ou repare os parafusos ou porcas conforme necessário.
• Remova rebarbas de todas as roscas.
• Lubrifique as roscas do parafuso ou pino e a superfície da face da porca adjacente ao flange ou arruela. Arruelas endurecidas são recomendadas na maioria das aplicações.
• Instale a nova junta e certifique-se de que a junta esteja devidamente centralizada. NÃO REUTILIZE juntas antigas nem use VÁRIAS juntas.
• Verifique o alinhamento do flange da tubulação de processo ASME B31.3:
  …as faces do flange devem estar paralelas dentro de 1/16″ por pé de diâmetro, e os furos dos parafusos do flange devem estar alinhados com um deslocamento máximo de 1/8″.
• Ajuste a posição das porcas para garantir que 2-3 roscas fiquem visíveis acima da parte superior da porca.

Independentemente do método de aperto utilizado, as verificações e preparações acima determinadas devem sempre ser feitas.

Observação(ões) do autor…

Minhas próprias experiências sobre…Torquímetros

• No passado, montei centenas de conexões de flange sem vazamentos, de NPS 1/2 a NPS 24 e maiores. Raramente usei, portanto, uma chave de torque.
  Na prática, as conexões de flange de tubo “normais” quase nunca são montadas com uma chave dinamométrica. As conexões mais difíceis para mim sempre foram as “pequenas” e principalmente as do tipo Raised Face acima da Classe 300 (Altura RF = aproximadamente 6,4 mm).
  Relacionável, as faces do flange de um flange NPS 1/2 são menores que, por exemplo, um flange NPS 6, e a chance de desalinhamento, na minha opinião, é muito maior.
  Na prática encontro regularmente conexões de flange, onde o alinhamento não está no limite de tolerância. Se simplesmente a ordem do Procedimento de Aperto for seguida, o Mecânico não estará bem ocupado. Possivelmente deve ser iniciado no parafuso seis em vez de no parafuso um. Use os olhos durante a montagem do flange, é muito importante e contribui muito provavelmente para uma conexão sem vazamentos

Conexões de flange inadequadas – os parafusos são muito curtos!

O que você pode fazer?

• A imagem mostra um flange aparafusado incorretamente, porque dois parafusos são muito curtos e as porcas não estão completamente nos parafusos. Isso significa que a junta pode não ser tão forte quanto deveria. Os flanges são projetados de modo que toda a combinação porca-parafuso retenha as forças no flange. Se a porca estiver apenas parcialmente aparafusada no parafuso, a ligação pode não ser suficientemente forte.
• Se o seu trabalho incluir a montagem de equipamentos, montagem de tubos flangeados, aparafusamento de tampas de bueiros ou outras conexões aparafusadas em equipamentos, ou montagem de outros equipamentos, lembre-se de que o trabalho não estará concluído até que todos os parafusos estejam devidamente instalados e apertados.
• Alguns equipamentos requerem procedimentos especiais de aperto de parafusos. Por exemplo, pode ser necessário usar uma chave dinamométrica para apertar corretamente os parafusos de acordo com a especificação ou apertar os parafusos em uma ordem especial. Certifique-se de seguir o procedimento correto, usar as ferramentas corretas e estar devidamente treinado no procedimento de montagem do equipamento.
• Verifique os tubos e equipamentos quanto a flanges aparafusados ​​corretamente como parte das inspeções de segurança da sua planta. Como orientação simples, os parafusos que não se estendem além das porcas devem ser revisados ​​por um técnico ou engenheiro de tubulação da planta.
• Se você observar flanges parafusados ​​incorretamente em sua planta, informe-os para que possam ser reparados e certifique-se de que os reparos necessários sejam concluídos.
• Inspecione o equipamento novo ou o equipamento que foi remontado após a manutenção, para garantir que esteja corretamente montado e aparafusado antes de iniciar.

Qual é o comprimento adequado de um parafuso prisioneiro?
Como regra, você pode usar: A rosca livre do parafuso acima do topo da porca é igual a 1/3 do diâmetro do parafuso.