Facce delle Flange Dettagliate (Piane, Rialzate, ecc.)

Articolo

Cos'è una faccia di flangia?

Esistono tre tipi comuni di faccia di flangia: la piana/piatta, la rialzata e il giunto ad anello (RTJ). Altri tipi di facce di flangia includono i design maschio-femmina (M&F), linguetta e scanalatura (T&G) e giunto a sovrapposizione, sebbene siano meno diffusi. Gli standard delle tubazioni definiscono l'esatta geometria, le dimensioni, il materiale e la finitura superficiale di una faccia di flangia.

Tipi di Facce di Flangia

Tipi di Facce di Flangia

Come regola generale, più piccola è l'area di contatto tra le facce delle flange, più duro sarà il materiale della guarnizione e della superficie di tenuta della flangia. Questo perché una superficie di tenuta più piccola consente di applicare una pressione maggiore con meno forza (pressione = forza / area). I materiali più duri richiedono una pressione maggiore per sigillare rispetto ai materiali più morbidi, anche se le superfici sono levigate e lappate prima dell'accoppiamento. Per raggiungere pressioni più elevate senza dover applicare una coppia eccessiva ai fissaggi, l'area di contatto della superficie di tenuta viene ridotta.

Per questo motivo, le flange a faccia piatta hanno guarnizioni che si estendono dal diametro interno della flangia al diametro esterno; questi tipi di guarnizioni sono noti come guarnizioni a 'faccia piena' e hanno una grande area di contatto di tenuta. Le flange a faccia rialzata hanno una guarnizione solo sulla faccia rialzata; questi tipi di guarnizioni sono noti come guarnizioni a 'anello piatto'. Per le flange a giunto ad anello, l'area di tenuta è relativamente piccola e il materiale della guarnizione è relativamente duro (metallo).

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Faccia Piana/Faccia Piatta (FF)

Le flange a faccia piatta (FF) utilizzano guarnizioni non metalliche (guarnizioni morbide) e devono sempre avere una superficie di tenuta seghettata. Questo tipo di flangia è ben adatto per applicazioni a bassa pressione ed è utilizzato per classi di pressione 125 e 250.

Le guarnizioni sono installate direttamente sulla faccia di tenuta anteriore della lama della flangia, cioè sullo stesso piano della faccia del cerchio di bullonatura. L'area di tenuta della guarnizione va dal diametro interno della flangia al diametro esterno della flangia. I materiali tipici delle guarnizioni morbide sono solitamente classificati fino a 100°C (212°F) e non più di 20 bar (290 psi) di pressione. Poiché le flange a faccia piatta utilizzano una così grande area di tenuta, sono realizzate su misura. Le guarnizioni delle flange a faccia piatta non possono ruotare una volta installate a causa delle penetrazioni dei fori dei bulloni attraverso la guarnizione. A causa delle grandi dimensioni della superficie di tenuta, le flange a faccia piatta sono resistenti alla deformazione meccanica (piegatura, curvatura, ecc.).

Le flange a faccia piatta non devono mai essere accoppiate con flange a faccia rialzata, in particolare se la flangia a faccia rialzata è realizzata in un materiale più duro.

Flangia a Faccia Piatta (sinistra) e Flangia a Faccia Rialzata (destra)

Flangia a Faccia Piatta (sinistra) e Flangia a Faccia Rialzata (destra)

Faccia Rialzata (RF)

Una flangia a faccia rialzata (RF) ha una faccia di tenuta di forma circolare che sporge dal piano del cerchio di bullonatura della flangia. Le flange a faccia rialzata sono disponibili in tutte le classi di pressione e quindi per una vasta gamma di pressioni e temperature. Le flange RF sono il tipo di flangia più comune impiegato nelle industrie del petrolio e del gas e dell'ingegneria chimica.

Le flange RF utilizzano superfici di tenuta seghettate con guarnizioni non metalliche o semi-metalliche. La faccia di tenuta di una flangia RF va dal diametro interno della flangia al diametro esterno della faccia rialzata. Una guarnizione tipica per flange RF sarebbe una guarnizione in grafite e acciaio con una classificazione di temperatura fino a 400°C (750°F) e una classificazione di pressione fino a 250 bar (3.625 psi).

Facce Piene (sinistra) e Rialzate (destra) Flange e Guarnizioni

Facce Piene (sinistra) e Rialzate (destra) Flange e Guarnizioni

L'altezza della faccia rialzata sopra il piano della faccia di bullonatura è dettata dalla classe della flangia e dallo standard da cui è presa. Per lo standard ASME B16.5, le flange in acciaio nelle classi 150 e 300 hanno un'altezza della faccia rialzata di 1/16 di pollice (1,6 mm); le flange in acciaio che superano la classe 300 utilizzano una faccia rialzata di 1/4 di pollice (6,4 mm). In un mondo ideale, l'altezza di una faccia rialzata aumenterebbe con l'aumentare della classe, ma ciò non avviene nella maggior parte degli standard; è tuttavia una generalizzazione logica.

Giunto ad Anello (RTJ)

Le flange a giunto ad anello (RTJ) sono una variazione del design della flangia a faccia rialzata. Le flange RTJ sono tipicamente utilizzate per applicazioni più severe, in particolare per sistemi ad alta pressione e/o sistemi ad alta temperatura (>750°C / 1.382°F). È possibile utilizzare le flange RTJ in tutte le classi di pressione, ma sono tipicamente utilizzate per classi 900 e superiori.

La differenza tra una flangia RTJ e una flangia a faccia rialzata è il modo in cui si ottiene una tenuta. Le guarnizioni metalliche (dure) sono utilizzate con le flange RTJ, mentre le guarnizioni a faccia rialzata utilizzano guarnizioni morbide o semi-metalliche. Ci sono tre principali gruppi di giunti ad anello, questi sono R, RX e BX; ci concentreremo sul giunto di tipo R perché è di gran lunga il più comune.

Le guarnizioni RTJ di tipo R sono di forma circolare con un profilo/corpo di forma ovale o ottagonale; il profilo ottagonale ottiene la tenuta più efficiente ed è il design più moderno. Una scanalatura è lavorata nella faccia di una flangia RTJ e la guarnizione associata è installata in questa scanalatura. Quando la flangia è assemblata, le due facce accoppiate comprimono la guarnizione fino a deformarla e si forma una tenuta metallo su metallo. Se la flangia è assemblata correttamente, le due flange RTJ accoppiate non dovrebbero entrare in contatto fisico l'una con l'altra.

Componenti RTJ (guarnizione ottagonale sinistra, guarnizione ovale destra)

Componenti RTJ (guarnizione ottagonale sinistra, guarnizione ovale destra)

Le guarnizioni RTJ sono spesso realizzate con un materiale leggermente più morbido di quello della flangia. Poiché il materiale della guarnizione è più morbido, si deforma a una pressione inferiore rispetto alla flangia, questo assicura che sia la guarnizione a deformarsi per creare la tenuta piuttosto che la flangia a deformarsi attorno alla guarnizione.

Riepilogo delle Facce delle Flange

La tabella sottostante riassume le caratteristiche delle tre facce di flangia più comuni.

	Tipo di Faccia di Flangia
Caratteristiche	Faccia Piatta	Faccia Rialzata	Giunto ad Anello
Area di Tenuta	Grande	Media	Piccola
Faccia di Tenuta	Diametro interno a diametro esterno.	Diametro interno a diametro esterno della faccia rialzata.	Scanalatura nella faccia della flangia.
Gamma di Pressione	Stretta. Solo basse pressioni.	Ampia	Ampia. Generalmente utilizzata per pressioni più elevate.
Classe di Pressione	125#, 250#	Tutte.	Tutte. Generalmente ≥ 900#.
Gamma di Temperatura	Stretta. Solo basse temperature.	Ampia	Ampia
Tipo di Guarnizione	Morbida. Non metallica.	Non metallica, semi-metallica.	Dura. Metallica.