Flange de Titânio com Junta de Sobreposição para Tubulação Aeroespacial

Flange de Junta de Sobreposição de Titânio para Tubulação Aeroespacial

Uma flange de junta de sobreposição é composta por duas partes que desempenham duas funções. A ponta de sobreposição é soldada ao tubo e forma a face de vedação e a barreira de pressão; o anel de apoio fica atrás dela, suporta a carga do parafuso e pode ser girado até que os furos se alinhem. Em uma instalação de aeronave ou de suporte em solo, essa característica única economiza horas, pois uma junta embutida atrás de um suporte pode ser alinhada girando o anel em vez de forçar o tubo. Ela também abre uma escolha de material que as flanges de titânio puro não possuem: o anel não é molhado, portanto, pode ser de uma liga mais barata ou diferente, enquanto a parte molhada permanece de titânio.

As Duas Partes e Suas Funções

Como o anel nunca entra em contato com o processo, a barreira de pressão é apenas a ponta de sobreposição. É por isso que um conjunto de junta de sobreposição pode ser classificado na mesma classe que um pescoço de solda, usando um anel mais fino e leve, e por que o anel pode ser substituído sem cortar o tubo se uma rosca ou um furo for danificado.

Como se Compara com Outras Juntas

A comparação não é sobre qual junta é mais forte no abstrato. Uma junta de sobreposição é escolhida quando o conjunto precisa ser desmontado, ou quando os furos dos parafusos não podem ser garantidos para se alinharem na fábrica. Um pescoço de solda é escolhido quando a junta será feita uma vez e nunca aberta. A maioria dos sistemas de suporte em solo aeroespacial contém ambos, porque a linha é montada em módulos e cada módulo tem uma ou duas juntas que devem ser desmontáveis.

Por que o Anel Gira e Por que Isso Importa

Duas flanges aparafusadas juntas só se acoplam se os furos dos parafusos coincidirem. Com flanges fixas, isso tem que ser projetado na tubulação, e uma tubulação que está alguns graus fora se torna um item de retrabalho. Com uma junta de sobreposição, o anel é livre para girar em um círculo completo, de modo que os furos são alinhados manualmente na montagem. A mesma liberdade permite que a junta seja aberta e refeita sem perturbar o alinhamento do tubo, que é a razão pela qual o design sobrevive em aeronaves, bancadas de teste e equipamentos de suporte em solo onde o acesso é ruim e o tempo de inatividade é caro.

O preço dessa liberdade é uma folga de funcionamento entre o furo do anel e o cubo da ponta de sobreposição. É uma fenda, e em um ambiente marinho ou químico, uma fenda é um local de corrosão. Na tubulação aeroespacial, o meio é geralmente combustível, fluido hidráulico, nitrogênio ou ar, então a fenda é uma preocupação mecânica em vez de química, mas o furo do anel e o cubo ainda precisam ser usinados com uma folga que permita a rotação sem deixar o anel inclinar e carregar a junta de forma desigual.

Soldagem da Ponta de Sobreposição

A ponta de sobreposição é soldada de topo ao tubo, de modo que a solda seja uma junta de penetração total que possa ser radiografada ou inspecionada ultrassonicamente. O titânio é soldado sob argônio com a raiz purgada para um baixo nível de oxigênio, tipicamente abaixo de 100 ppm, e a solda acabada é decapada ou escovada para remover o óxido colorido que se forma se o escudo for perdido. Um tom de palha ou azul é aceitável em algumas especificações, uma escala de roxo ou cinza não é, e uma superfície branca e escamosa significa que a solda tem que ser removida.

Para trabalhos aeroespaciais, o procedimento de soldagem é qualificado e o operador é certificado, o aporte térmico é controlado para proteger a camada alfa, e a junta é inspecionada por penetrante e radiografia antes que o conjunto seja testado sob pressão. A ponta de sobreposição é usinada com uma preparação de solda que corresponde à parede do tubo, e o furo é correspondido ao diâmetro interno do tubo para que não haja degrau para o fluxo atuar.

Materiais e Peso

A ponta de sobreposição é normalmente Gr2 para resistência à corrosão ou Gr5 onde a resistência e a temperatura exigem. O anel pode ser da mesma liga, de uma liga inferior ou de uma liga completamente diferente, pois é apenas um grampo. Em um skid aeroespacial, essa decisão vale a pena ser tomada explicitamente: um anel de titânio em uma ponta de sobreposição de titânio é o mais simples e evita qualquer par galvânico, enquanto um anel de aço ou alumínio economiza custo e peso, mas precisa de uma barreira para evitar corrosão por contato em um ambiente úmido.

Com 4,51 gramas por centímetro cúbico, o titânio tem cerca de 57% da densidade do aço, e a geometria da junta de sobreposição remove o cubo pesado que um pescoço de solda necessita. O resultado é uma junta que pesa menos que o pescoço de solda que substitui, mantendo uma superfície molhada de titânio, que é exatamente a combinação que as especificações de tubulação aeroespacial procuram.

Tolerâncias e Inspeção

Uma junta de sobreposição é julgada por quatro dimensões: a esquadria da face da ponta de sobreposição em relação ao furo, a rugosidade da face, a folga do furo do anel e a posição do furo do parafuso. A face é usinada para 3,2 a 6,3 micrômetros Ra para uma junta enrolada em espiral, o anel é verificado quanto à planicidade para que não incline sob carga, e o padrão de furos é verificado em uma CMM contra ANSI B16.5 ou o desenho. Os números de lote são marcados no anel e registrados no certificado, e o conjunto é testado hidraulicamente a 1,5 vezes a classificação onde a especificação o exige.

Para clientes aeroespaciais, o pacote de documentos geralmente inclui o certificado de material ASTM B381, o registro de tratamento térmico, a qualificação do procedimento de soldagem e do operador, os relatórios de penetrante e radiografia, e o relatório dimensional. Vale a pena concordar com essa lista na fase de consulta, pois um certificado que precisa ser reemitido após o envio custa mais do que a flange.

Notas de Instalação

Coloque o anel sobre a ponta de sobreposição antes de soldar, não depois, e verifique se ele gira livremente com a ponta de sobreposição no lugar. Combine a junta com a face da ponta de sobreposição, não com o anel, pois o anel não veda. Aperte em padrão estrela em pelo menos dois estágios e verifique a junta na pressão operacional. Titânio agarra em titânio, portanto, os pinos carregam um composto anti-agarre, e onde o anel é de uma liga diferente, uma arruela isolante mantém o par fora da junta.

Pedido de Conjunto de Junta de Sobreposição

Especifique o tamanho e a programação do tubo, o padrão da ponta de sobreposição, a classe, o tipo de face, a liga da ponta de sobreposição e do anel, o acabamento da superfície e o nível de inspeção. Por exemplo: Junta de sobreposição ANSI B16.5 Classe 300, NPS 2, ponta de sobreposição Schedule 40S em Gr2, anel de bronze de alumínio, face elevada, radiografia na solda, certificado 3.1. Indique se o anel deve girar livremente após a montagem, pois isso define a folga do furo e a tolerância de usinagem.

Imagens do Produto