Una "flangia" di tubo è un anello di metallo, tipicamente saldato all'estremità di un tubo, con fori praticati parallelamente alla linea centrale del tubo per accogliere molti bulloni:
Prima di serrare i bulloni, vengono creati giunti flangiati a tenuta di pressione posizionando una guarnizione a forma di ciambella tra le coppie di flange. Le guarnizioni sono realizzate con materiali più morbidi rispetto ai materiali delle flange. La guarnizione verrà "schiacciata" tra due flange in modo da sigillare tutte le potenziali vie di fuga.
Ecco una fotografia di un misuratore di portata magnetico Rosemount montato con 4-raccordi a flangia a bullone:
Un attento esame delle connessioni flangiate rivela lo spazio tra le facce della flangia causato dal materiale della guarnizione "a sandwich" tra le coppie di flange.
Nell'immagine seguente, sono visibili due enormi accoppiamenti a flangia del tubo su entrambe le estremità di un pezzo di tubo "a bobina" piuttosto corto. L'enorme numero di perni che tengono insieme ogni set di flange fornisce un indicatore della pressione del fluido all'interno, che in questo caso supera 1,000 PSI!
Analogamente alle flange del flussometro viste sopra, gli spazi tra le facce dell'anello della flangia mostrano lo spazio occupato dalla guarnizione che forma una tenuta a tenuta di pressione tra le superfici della flangia.
Un metodo comune per installare una tale guarnizione della flangia consiste nell'installare solo la metà dei bulloni (nei fori sotto la linea centrale del tubo), far cadere la guarnizione tra le flange, inserire i bulloni rimanenti e quindi serrare tutti i bulloni alle coppie appropriate:
Le flange variano nel design della tenuta e nel materiale necessario per la guarnizione. Uno dei design a "faccia" della flangia più diffusi negli Stati Uniti è la flangia a faccia rialzata (RF), che ha lo scopo di sigillare contro una guarnizione tramite una serie di scanalature concentriche tagliate sulla faccia della flangia. Queste scanalature creano una superficie di tenuta con un percorso di perdita significativamente più lungo che se le facce fossero lisce, scoraggiando così la perdita di fluido di processo pressurizzato.
Un altro tipo di faccia della flangia è noto come giunto ad anello (RTJ). In questo design, un anello di metallo unico si inserisce in una scanalatura scavata nelle facce di entrambe le flange di accoppiamento, comprimendo e riempiendo la scanalatura quando le flange sono adeguatamente serrate. Le flange RTJ sono spesso utilizzate in situazioni di alta pressione in cui il controllo delle perdite è più difficile. Per ottenere una tenuta adeguata, le scanalature della flangia RTJ devono essere totalmente prive di materiale estraneo e ben formate (non deformate).
Lo standard ANSI (American National Standards Institute) 16.5 definisce un sistema di "classi di pressione" per le flange di valutazione negli Stati Uniti. Queste classi di pressione sono identificate da numeri seguiti da "libbra", "lb" o "#". Le classi di pressione ANSI comuni includono 150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500# e 2500#. In particolare, questi numeri di classe non corrispondono immediatamente ai rating di pressione in PSI, ma scalano con la pressione (ad esempio, una flangia 600# avrà un rating di pressione superiore rispetto a una flangia 300#, a parità di tutti gli altri fattori). I valori di pressione dipendono non solo dalla "classe" della flangia, ma anche dalla temperatura di esercizio, poiché i metalli tendono a diventare più fragili a temperature più elevate. In origine, le designazioni di classe ANSI erano basate sui valori nominali di servizio della linea del vapore di queste flange. Una flangia 250#, ad esempio, è stata classificata come tale perché era destinata all'uso in servizi di tubazioni con vapore saturo a 250 PSI (e 400 gradi Fahrenheit).
Con il progresso della metallurgia, queste flange sono diventate in grado di resistere a pressioni maggiori a temperature più elevate, ma la valutazione iniziale della "libbra" è rimasta invariata. Questa situazione è paragonabile alla valutazione del "tonnellaggio" degli autocarri leggeri americani: un autocarro da "una tonnellata" è in grado di trainare molto più di 2,000 libbre di merci. La designazione "una tonnellata" si riferisce a un design specifico che una volta era certificato per circa 2,000 libbre, ma grazie ai progressi nella metallurgia e nella produzione è ora in grado di trasportare molto più di quella capacità.
Per funzionare correttamente, le flange e i componenti delle tubazioni devono avere valori nominali e diametri delle flange corrispondenti. Ad esempio, una valvola di controllo con un corpo flangiato classificato come flangia del tubo di 4-classe ANSI 300# in pollici può essere collegata solo a un'altra flangia del tubo di classe ANSI 300# in 4-pollici. Se le flange della classe di pressione non corrispondenti vengono accoppiate insieme, l'integrità fisica del sistema di tubazioni sarà compromessa. Inoltre, è necessario selezionare i tipi di guarnizioni appropriati per corrispondere alla classe di pressione delle flange di accoppiamento. Pertanto, ogni giunzione flangiata deve essere vista come un intero sistema, con la sua integrità garantita solo se tutti i suoi componenti sono progettati per funzionare insieme.
Quando si stringono i bulloni che collegano insieme due flange, è fondamentale distribuire equamente la pressione del bullone in modo tale che nessuna sezione della flangia riceva una pressione significativamente maggiore rispetto a qualsiasi altra posizione. In un mondo perfetto, stringeresti contemporaneamente tutti i bulloni allo stesso limite di coppia. A causa dell'impossibilità di ottenere ciò con una sola chiave, la scelta migliore è serrare i dadi in sequenza in fasi di coppia crescente. Il diagramma seguente illustra una sequenza di coppia (i numeri indicano l'ordine in cui i bulloni devono essere serrati):
Usando una singola chiave, applicheresti una coppia preliminare a ciascun bullone nell'ordine illustrato. Quindi, l'operazione di serraggio verrebbe ripetuta con una coppia maggiore per ulteriori cicli finché tutti i bulloni non fossero stati serrati al valore di coppia specificato. Osserva come la sequenza di coppia si alterna attraverso i quattro quadranti della flangia, assicurandoti che le flange vengano schiacciate allo stesso modo man mano che ogni bullone viene serrato gradualmente. Il cross-torquing è il termine comune per questa tecnica di quadranti alternati attorno al cerchio.
Esistono chiavi speciali chiamate chiavi dinamometriche per misurare la coppia applicata durante l'operazione di serraggio
Quando si tratta di connessioni di tubi flangiati, è essenziale rimuovere i bulloni sul lato opposto. Nelle applicazioni essenziali ad alta pressione, l'allungamento effettivo di ciascun bullone della flangia viene monitorato come indicatore diretto della forza di serraggio. Un particolare bullone commercializzato con il marchio Rotabolt incorpora un proprio indicatore di deformazione, che consente al meccanico di determinare se il bullone è stato adeguatamente serrato indipendentemente dallo strumento utilizzato. della flangia prima di allentare i bulloni r il tubo per allentare prima i bulloni della flangia sul lato opposto, se c'è pressione all'interno del tubo, dovrebbe fuoriuscire prima da lì, sfogandosi lontano da te. sul lato della flangia più vicino a te. Questa è semplicemente una precauzione contro gli schizzi di fluido di processo sul viso o sul corpo in caso di accumulo di pressione all'interno di un tubo flangiato. Raggiungendo ove
Una caratteristica unica delle connessioni dei tubi flangiati è la possibilità di inserire una piastra metallica cieca denominata cieca sopra o tra le facce della flangia, bloccando così il flusso. Ciò è vantaggioso quando un tubo deve essere bloccato in modo semipermanente, ad esempio quando una parte del tubo è stata dismessa o quando una sezione del tubo deve essere chiusa per motivi di sicurezza durante le operazioni di manutenzione.
Per installare una tenda, il giunto della flangia deve essere danneggiato, quindi le flange devono essere separate per creare lo spazio appropriato. Dopo aver posizionato le guarnizioni di ricambio e la tendina, i bulloni flangiati possono essere reinstallati e serrati al valore specificato. Ecco uno scatto di una tenda in acciaio inossidabile (non montata su un tubo), con due linguette di sollevamento saldate chiaramente visibili per facilitare la movimentazione di questo pesante hardware:
Nelle applicazioni in cui l'"accecamento" si verifica frequentemente, è possibile installare un tipo di tenda permanente nota come tenda per occhiali per facilitare il compito. Una tenda per occhiali è costituita da una piastra cieca standard collegata da una linguetta corta a un anello di uguale diametro il cui contorno ricorda un paio di occhiali:
Il sistema di tubazioni può essere progettato e costruito tenendo presente lo spessore del cieco, con il gioco tra flangia e flangia che rimane costante sia nello stato "aperto" che in quello "cieco". Ciò è particolarmente utile in sistemi di tubazioni estremamente grandi, poiché la forza necessaria per separare le facce delle flange precedentemente accoppiate può essere piuttosto elevata.
L'immagine seguente mostra una tenda per occhiali posizionata in modo tale che la metà "cieca" dipinta di giallo sia esposta e la metà "aperta" sia inserita tra le flange del tubo per consentire il flusso attraverso quel tubo:
Questa immagine seguente mostra una tendina per occhiali posizionata nella direzione opposta, con la metà "aperta" esposta e la metà "cieca" che limita il flusso del fluido attraverso il tubo:
