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May 30, 2023

Solução de problemas de falha na junta

Na indústria de petróleo, gás e processo, engenheiros e técnicos devem enfrentar a

Na indústria de petróleo, gás e processo, engenheiros e técnicos devem enfrentar o problema de manter uma vedação hermética para uma variedade de equipamentos industriais. Um exemplo são os flanges, que são o método mais comum de fixação de um tubo a outro tubo ou equipamento. Como as peças a serem unidas são rígidas, ambas devem estar perfeitamente usinadas e alinhadas. Eles também devem manter essa posição alinhada durante as mudanças nas condições de serviço para manter a vedação. Isso pode ser difícil de conseguir devido à natureza das ligas usadas nos equipamentos, aos fluidos a serem contidos, bem como às variáveis ​​do processo (como vibração, variações de temperatura, desgaste e compatibilidade química) e restrições de custo (tempo de manutenção por hora de trabalho, custo de produtos e paradas).

É por isso que as juntas são cruciais. Uma junta destina-se a preencher a lacuna entre dois componentes de acoplamento, geralmente mais macios do que as partes rígidas a serem unidas, e evitar a perda de fluido na forma de vazamento. A vedação é obtida comprimindo os objetos unidos e a junta, fazendo com que esta preencha as irregularidades das superfícies do flange, interagindo com as forças de aperto e pressão interna.

Os tubos não estão vazios. Eles têm fluido fluindo através deles e através dos flanges. Qualquer fluido tem a propriedade de estender a força em todas as direções. Inicialmente, o fluido contido pela tubulação entrará em contato com a superfície do diâmetro interno do flange e também da junta. A quantidade de força pode ser calculada usando a Equação 1.

As juntas selarão devido à quantidade inicial de força aplicada a elas. Os fabricantes de juntas e os engenheiros de projeto determinaram que, ao apertar os parafusos usados ​​para comprimir os flanges, a junta pode ser comprimida. O modelo mais simples para isso é a Equação 2, que relaciona a força compressiva aplicada ao torque do parafuso.

No entanto, a tensão à qual a junta é submetida não é uniformemente proporcional ao valor do torque do parafuso porque a tensão pode variar circunferencialmente. Isso ocorre porque o padrão de contato e a área entre as juntas e as faces do flange são diferentes da área de contato dos parafusos e porcas. A força total aplicada ao flange por aparafusamento é mostrada na Equação 3.

O torque proporcional a um determinado número de parafusos n, é mostrado na Equação 4.

Expressando T como o torque em libras-pé, este é o principal meio de força aplicado pelo usuário à gaxeta para evitar vazamentos.

Embora as equações aqui apresentadas sejam modelos ideais (uma vez que não consideram rugosidade, resistência de outras forças de flange, etc.), elas representam condições médias observadas na indústria. Conforme mostra a Tabela 1, a força aplicada através do aperto dos parafusos comprime a junta, deformando-a.

Essa força aplicada deve superar a pressão do fluido (força hidrostática) para evitar vazamentos. A força hidrostática na tubulação tende a separar os flanges e atua contra a força de compressão dos parafusos, reduzindo-a durante a operação.

A junta deve ser forte o suficiente para suportar a pressão do processo e macia o suficiente e deformável para preencher as irregularidades dos flanges. Embora vários artigos tenham sido escritos para fornecer uma melhor compreensão da relação entre juntas e flanges, é comumente conhecido que a capacidade de vedação não é alcançada apenas por parafusos, mas sim por uma combinação de fatores que podem variar de um tipo de junta para outro.

As forças induzidas pela tubulação entram em ação logo após a instalação. Durante a operação, eles começam a afetar o sistema devido à temperatura e à influência do processo no material e na configuração do tubo.

Porcas e fixadores são os outros elementos-chave no fornecimento de pressão compressiva nos flanges e juntas. A sua função é fixar suficientemente a junta, dada a tensão induzida devido às variáveis ​​do processo. Os fixadores também exibem relaxamento e alongamento que dependem do material de construção, tendo um efeito considerável na quantidade de carga disponível.