Conoscere i diversi tipi di flange e le loro applicazioni

I vari tipi di flange possono essere classificati in base alla loro applicazione e al materiale utilizzato per la loro fabbricazione. Le flange sono anelli forgiati disponibili in diverse forme e dimensioni, componenti essenziali di molte applicazioni industriali. Le flange sono spesso filettate o saldate. Il loro uso principale è quello di collegare tubi, pompe, valvole e altre apparecchiature per far funzionare una tubatura.

Per unire le flange tra loro è necessario imbullonarle utilizzando le guarnizioni per creare una tenuta che consenta un facile accesso al sistema di tubazioni. In questo modo si ottiene un'intersezione affidabile e a prova di perdite nelle applicazioni in cui vengono trasferiti fluidi o gas ad alte pressioni o temperature. La scelta di quello ideale per voi può inizialmente sembrare eccessiva a causa della grande quantità di opzioni e caratteristiche. Per questo motivo, questo articolo approfondirà le specifiche dei diversi tipi di flange per fornire spunti variabili a chiunque sia coinvolto in sistemi di tubazioni e di movimentazione dei fluidi. Esploreremo i loro design unici, gli usi, i vantaggi e i fattori da tenere in considerazione quando si sceglie la flangia giusta per varie applicazioni industriali.

Componenti chiave delle flange

Le flange sono prodotte secondo ASTM e ASME Norme. Sono la seconda tecnica di giunzione più comune dopo la saldatura. L'installazione delle flange avviene tramite saldatura, avvitamento o lappatura.

Faccia della flangia

Si riferisce all'area di contatto con la guarnizione utilizzata per la tenuta. In genere, una guarnizione si trova tra le due facce opposte della flangia. Esempi di facce della flangia sono:

• Faccia piana (FF): L'intera superficie è piatta, simile a quella di una flangia con faccia rialzata (RF), ma senza l'area rialzata. Ciò significa che l'intera superficie entra in contatto con la guarnizione quando due flange si accoppiano.
• Viso rialzato (RF): È il tipo di faccia della flangia più utilizzato. Viene definita "rialzata" perché la superficie rialzata di questa flangia si trova al di sopra del cerchio di bullonatura dove si trova la guarnizione.
• Giunto ad anello (RTJ): Questo tipo ha un anello metallico con una profonda scanalatura incisa sulla sua superficie. Durante il serraggio dei bulloni, l'anello metallico nella scanalatura si comprime.
• Scanalatura e linguetta: La flangia con linguetta è dotata di un anello rialzato, mentre la flangia con scanalatura presenta una depressione corrispondente lavorata sulle facce.
• Giunti di sdoppiamento: Si tratta di connessioni flangiate in due pezzi, facili da montare e smontare. Le flange con giunzione a lame sono importanti perché possono consentire piccoli disallineamenti.
• Maschio e femmina (M/F): In questo tipo, la flangia maschio ha un anello rialzato mentre la femmina ha una depressione corrispondente.

Superfici della flangia

È la condizione della superficie di tenuta della faccia della flangia. La superficie è dentellata o liscia.

Mozzo a flangia

Il mozzo della flangia è la sezione che accoglie il tubo che si collega alla flangia.

Lama a flangia

Questo include la zona in cui i bulloni attraversano la flangia e la sua superficie.

Foro

Il foro è il foro centrale della flangia in cui passa il tubo.

Collo (per flange con collo a saldare)

È l'estremità che si collega attraverso il processo di saldatura al tubo o al raccordo. Di solito è rastremata per consentire la distribuzione delle sollecitazioni e il rinforzo.

Diametro esterno (OD)

Il diametro esterno è la distanza tra due bordi opposti della superficie della flangia.

Panoramica dettagliata dei vari tipi di flangia

Alcuni dei tipi di flange più comuni e diffusi sono:

1. Flangia cieca

Una flangia cieca è una piastra piatta priva di foro che chiude le estremità di sistemi di tubazioni, valvole e aperture di recipienti a pressione. Sono particolarmente grandi perché sono sottoposte a forti sollecitazioni. Questo tipo di flangia viene utilizzato per chiudere tubi e valvole non in uso. È anche comunemente applicabile quando è necessaria una manutenzione o un'espansione futura.

2. Flangia con collo a saldare

Questa flangia è facilmente riconoscibile in quanto presenta un mozzo lungo e affusolato e un collo saldato al tubo. Il vantaggio del collo è quello di fornire rinforzi e consentire l'allineamento del tubo durante l'installazione. Le flange si adattano al diametro interno del raccordo del tubo attraverso l'alesaggio per facilitare il flusso regolare del prodotto. Compatibile in applicazioni ad alta pressione o in tubazioni che trasportano fluidi corrosivi.

3. Inserire la flangia

La flangia slip-on è una piastra piatta con un foro che scivola sull'estremità di un tubo. È saldata all'interno e all'esterno per assicurare la connessione. Le flange slip-on sono spesso utilizzate in tubazioni che trasportano fluidi non corrosivi o in applicazioni a bassa pressione.

4. Flangia a saldare a zoccolo

Una flangia con saldatura a bicchiere si collega al tubo con una saldatura a bicchiere. Questa connessione crea un giunto resistente e facilita l'allineamento durante l'installazione. Tuttavia, non sono ideali per i servizi critici. Sono spesso utilizzate come alternativa alle flange a collo di saldatura quando lo spazio è limitato. Le flange a bicchiere sono utili nelle tubazioni che trasportano fluidi corrosivi o in applicazioni ad alta pressione come le tubazioni idrauliche.

5. Flange filettate

Le flange filettate hanno un design simile a quello delle flange slip-on, ma sono dotate di filettature coniche. Le filettature si trovano all'interno del foro e del diametro esterno, consentendo il collegamento ai tubi senza saldature. Sono ideali per applicazioni a bassa pressione e bassa temperatura e sono adatti a tubazioni che trasportano sostanze non corrosive.

6. Flangia del giunto di sicurezza

Questa flangia si collega a un tubo attraverso un'estremità. Ha dimensioni simili a quelle delle altre flange, ma non ha la faccia rialzata. L'estremità del raccordo viene prima saldata sul tubo, quindi la flangia di giunzione viene avvitata all'estremità del raccordo. Le flange di giunzione sono utili nelle situazioni in cui è necessario uno smontaggio frequente. Offrono alcuni vantaggi unici:

• Poiché le flange economiche in acciaio al carbonio non sono a contatto con il fluido all'interno del tubo, possono collegarsi a costosi tubi in acciaio inox.
• La possibilità di ruotare liberamente intorno al tubo facilita l'allineamento dei fori dei bulloni della flangia.
• Le flange dei sistemi che si erodono o si corrodono rapidamente vengono riciclate di nuovo.

7. Flange di orifizio

La flangia dell'orifizio ha una sottile piastra con il foro centrale che determina la portata desiderata. La limitazione del flusso è il risultato della piastra orifizio inserita. Crea una pressione differenziale che misura la portata di liquidi, vapore o gas.

8. Flangia a collo lungo per saldatura

Questa flangia è dotata di un collo allungato che consente una saldatura forte e sicura al sistema di tubazioni. Viene utilizzata in diverse applicazioni industriali e di tubazioni. Le flange a collo lungo per saldatura si trovano spesso nell'industria del gas, del petrolio e dell'olio, perché possono sopportare pressioni elevate e collegare grandi reti di tubi.

9. Tipi speciali di flange

Nipoflangia

Il prodotto della combinazione di una flangia a collo di saldatura con un Nipolet forgiato, utilizzato per dividere le tubazioni a 90 gradi.

Flangia Weldo

Flangia Weldo

L'unico scopo di una flangia Weldo è quello di fornire un collegamento di derivazione dal tubo principale nel settore delle tubazioni. Consente la saldatura diretta sul tubo principale e fornisce un'uscita per le connessioni di derivazione. Questo tipo di flangia è applicabile in aree in cui l'integrità e l'affidabilità sono fondamentali.

Flangia Elbo:

La flangia Elbo combina la funzionalità di un gomito e di una flangia. Questo design semplifica il collegamento dei tubi ad angolo.

Flangia girevole

La flangia girevole è una flangia a collo di saldatura unica nel suo genere, in cui l'anello interno può ruotare di 360 gradi sull'anello esterno per allineare la flangia standard e i fori dei bulloni. Questa caratteristica la rende ideale per tubazioni, applicazioni sottomarine e offshore, consentendo ai subacquei di regolare i fori dei bulloni in modo più rapido e pratico.

Flangia di riduzione

Conosciute anche come flange riduttrici, sono utilizzate per ridurre il foro di una tubazione alla dimensione richiesta.

Flangia di espansione

Le flange di espansione hanno una funzione opposta a quella delle flange di riduzione: vengono utilizzate per aumentare il foro della tubazione. Collegano i tubi a dispositivi meccanici come compressori, valvole e pompe, che hanno dimensioni di ingresso diverse.

Tabella riassuntiva dei tipi di flangia

Materiali fondamentali per la produzione di flange

Acciaio al carbonio

È il tipo di acciaio più comunemente utilizzato per molte flange. Grazie alle sue ottime proprietà meccaniche, come l'alta resistenza e la durezza.

Acciaio legato

L'acciaio legato è un acciaio miscelato con elementi come cromo, nichel o molibdeno per modificarne o migliorarne le proprietà. Viene utilizzato per le flange sottoposte a condizioni di alta pressione e alta temperatura.

Acciaio inox

L'acciaio inossidabile è una lega di acciaio e cromo. Il cromo presente nell'acciaio gli conferisce una migliore resistenza alla corrosione rispetto all'acciaio al carbonio. È il più adatto per le flange esposte a un'elevata umidità.

Ghisa

La ghisa è una lega di carbonio, silicio e diverse altre leghe. Uno strato di grafite nera cresce all'esterno della ghisa come risultato del silicio che costringe il carbonio a uscire dal metallo. Di conseguenza, le ghise hanno una buona capacità di fusione, fluidità e lavorabilità,

Alluminio

L'alluminio è un metallo a media resistenza che presenta bassa densità, duttilità e malleabilità. Rispetto all'acciaio al carbonio e ad altre leghe comuni, presenta una resistenza alla corrosione superiore. È adatto alla costruzione di flange che richiedono resistenza e peso ridotto.

Ottone

Una lega di zinco e rame. Tuttavia, a volte può contenere elementi aggiuntivi di piombo o stagno. Ha un'eccellente conduttività, duttilità alle alte temperature e al freddo.

PVC

Il PVC è una plastica flessibile, facile da montare, economico e di lunga durata. È ampiamente utilizzato per la sua resistenza alla corrosione biologica e chimica. L'aggiunta di plastificanti al PVC lo rende più morbido e flessibile.

Per la produzione delle flange si utilizzano anche materie prime come il rame e il titanio. Tutto dipende dalle caratteristiche tecniche e dalle condizioni di applicazione.

Fattori da considerare nella scelta di una flangia

Tipo di flangia

Le flange per tubi sono di diversi tipi, ciascuno con caratteristiche e applicazioni uniche, come già detto. Ad esempio, le flange slip-on sono più facili da allineare e installare, mentre le flange a collo di saldatura offrono una grande resistenza.

Tipo di viso

La faccia di una flangia è l'area in cui vengono posizionate le guarnizioni e la flangia viene serrata per garantire la tenuta. La resistenza della guarnizione è fondamentale per la faccia della flangia, che svolge un ruolo essenziale sia per il servizio che per le prestazioni della flangia. Attualmente esistono diversi tipi di superfici flangiate, ciascuno con i propri vantaggi.

Materiale per le flange

Il materiale della flangia influisce in modo significativo sulle prestazioni e sulla durata della flangia stessa. Alcuni materiali sono preferibilmente migliori di altri a seconda delle loro proprietà e dell'utilizzo del prodotto. Ad esempio, l'acciaio al carbonio è adatto ad applicazioni generiche, mentre l'acciaio inossidabile è adatto a condizioni corrosive.

Dimensioni e misure

La dimensione della flangia è un aspetto fondamentale da considerare al momento della scelta. La disponibilità di flange di diverse dimensioni garantisce un adattamento e un utilizzo ottimale nel sistema di tubazioni. La misurazione accurata delle dimensioni è essenziale per la manutenzione e l'aggiornamento del sistema di tubazioni.

Pressione e temperatura nominale

Questa classificazione è un indicatore critico della pressione massima che una flangia può sopportare e operare in sicurezza. La scelta di flange con un grado di pressione appropriato è necessaria per garantire l'integrità e la sicurezza del sistema di tubazioni in condizioni operative. Per determinare il grado di pressione della flangia, occorre considerare, tra l'altro, il materiale e gli standard di produzione.

Costo e disponibilità

Le flange di alta qualità e durata possono comportare costi elevati, poiché offrono prestazioni e affidabilità a lungo termine. Al contrario, riducono significativamente il rischio di costose riparazioni e tempi di inattività. Inoltre, per evitare ritardi nei progetti, le flange scelte devono essere prontamente disponibili e provenienti da fornitori affidabili.

Metodi di produzione

Le diverse tecniche di produzione delle flange conferiscono loro caratteristiche distinte. I due metodi principali utilizzati sono la fusione e la forgiatura. La forgiatura offre maggiore resistenza e durata, mentre la fusione produce flange con un processo di lavorazione più fluido.

Considerazioni sull'installazione e sulla manutenzione

La corretta installazione e manutenzione delle flange garantisce connessioni durature, efficienti e sicure.

Applicazioni e usi delle flange

Industrie manifatturiere: Ad esempio, la presenza di flange nelle macchine per lo stampaggio a iniezione svolge un ruolo fondamentale nel processo di produzione degli stampi. Esse forniscono connessioni sicure alle giunzioni di apparecchiature come i sistemi idraulici e pneumatici e l'attacco dello stampo. Collegamenti adeguati consentono il controllo e facilitano allineamenti precisi, tra gli altri fattori.

Generazione di energia: Negli impianti di generazione di energia, come le centrali idroelettriche e le centrali elettriche, le flange hanno un ruolo fondamentale. Garantiscono connessioni solide e sicure alle giunzioni di pompe, turbine e altri macchinari disponibili.

Trattamento dell'acqua e delle acque reflue: Le flange sono ampiamente utilizzate nei sistemi fognari e negli impianti di trattamento delle acque. Esse stabiliscono connessioni tra pompe, tubazioni e altre apparecchiature.

Conclusione

In generale, le flange sono ampiamente utilizzate in diversi ambiti e in tutti questi settori sono considerate un componente critico del sistema. In conclusione, la comprensione dei diversi tipi di flange e delle loro applicazioni è essenziale per effettuare una scelta consapevole che porti ad applicazioni industriali più efficienti.