Escolha de Grau de Flange de Titânio para Mídia Química

Escolha de Grau de Flange de Titânio para Mídia Química

Uma flange de titânio em uma planta química raramente falha no meio da face. Ela falha no estreito espaço entre a junta e a flange, onde o líquido fica parado, o oxigênio é consumido e os cloretos se concentram. O titânio resiste ao meio em fluxo melhor do que qualquer grau de aço inoxidável, mas o grau deve corresponder à química, e a junta deve ser construída de forma que a fenda permaneça limpa. Essas flanges são Gr1, Gr2, Gr5 e Gr7, ANSI B16.5 e GB/T 9112, DN 15 a 600, em pescoço de solda, encaixe, cega e formas hexagonais ou planas personalizadas usinadas conforme desenho.

O que a Mídia Decide

A primeira pergunta é se o ácido oxida ou reduz. O titânio depende de uma fina película de óxido, e mídias oxidantes como ácido nítrico ou cloro úmido reconstroem essa película mais rápido do que a atacam. Ácidos redutores como clorídrico ou sulfúrico diluído removem a película, e aí a adição de paládio no Gr7, ou o molibdênio e o níquel no Gr12, é o que mantém a superfície passiva. Errar nisso é o erro mais comum e mais caro na seleção de flanges para serviço químico.

Guia de Mídia para Grau

A tabela é um ponto de partida, não um gráfico de corrosão. Concentração, temperatura, aeração e a presença de fluoretos ou cloro livre mudam a fronteira, e onde um serviço fica perto do limite, a resposta honesta é um teste de cupom em vez de uma suposição de grau.

Acabamento da Face e Escolha da Junta

A junta faz dois trabalhos e apenas um deles é vedação. Ela também decide quão apertada é a fenda e quanto cloreto pode se concentrar ali. Uma junta espiral com enchimento de grafite ou PTFE é a resposta geral para serviço químico; um envelope de PTFE é adequado para alta pureza e menor pressão; uma folha de fibra comprimida é para linhas de água e utilidades onde o titânio é escolhido para o lado da água do mar em vez do lado do processo.

Por que a Fenda Define a Vida Útil

O titânio não é atacado por cloretos neutros à temperatura ambiente, é por isso que ele sobrevive à água do mar quando o 316L não sobrevive. Dentro de uma fenda de junta, a química é diferente: o líquido está estagnado, o oxigênio é consumido, o pH cai e o cloreto se concentra. Acima de aproximadamente 70 a 80 C, essa combinação pode iniciar a corrosão em fenda mesmo no Gr2. As defesas práticas são um acabamento de face liso, uma junta que não deixa um espaço morto amplo, juntas de face completa ou confinadas em serviço agressivo, e Gr7 onde a temperatura não pode ser mantida baixa.

Parafusos e Acoplamento Galvânico

O titânio fica alto na série galvânica, então ele é o cátodo e o aço ao redor se torna o ânodo. Parafusos de aço através de uma flange de titânio corroerão mais rápido do que os mesmos parafusos através de uma flange de aço, e as arruelas e o aço de suporte sofrem da mesma forma. Mangas e arruelas de isolamento, uma face de parafuso pintada ou revestida, ou parafusos de titânio com um composto anti-gripagem funcionam; o que não funciona é misturar materiais e ter esperança. Parafusos de titânio agarram mal em roscas de titânio, então o lubrificante não é opcional.

Montagem sem Sobrecarregar a Flange

A pré-carga é definida pela junta, não pela chave. A força de parafuso necessária é a tensão de assentamento da junta multiplicada pela área da junta, mais a carga operacional, e o torque segue a relação usual T igual a K vezes F vezes d, com K em torno de 0,20 para roscas lubrificadas. Um parafuso M20 a 60 kN, portanto, requer aproximadamente 240 Nm, aplicado em padrão estrela em três passagens. O titânio tem um módulo menor que o aço, cerca de 110 GPa contra 207, então a mesma carga de parafuso produz mais alongamento do parafuso e a montagem é mais sensível ao relaxamento e ao ciclo térmico.

Formas Hexagonais, Planas e Personalizadas

Nem toda junta é um pescoço de solda padrão. Flanges hexagonais são usadas onde uma chave de boca é necessária em um corpo de válvula, um visor ou uma conexão de instrumento, e flanges planas ou retangulares aparecem em bocais de equipamentos, tanques e dutos. Estas são usinadas a partir de chapa ou de um anel forjado, verificadas contra o desenho em vez de uma tabela padrão, e a rota da chapa é normalmente limitada a classes mais baixas e seções mais finas porque o fluxo de grão na espessura é mais fraco do que um cubo forjado. Onde a junta vê ciclos ou altas classificações de classe, uma forma forjada é a resposta mais segura, mesmo que custe mais para usinar.

Realidade de Temperatura e Pressão

A faixa de trabalho publicada para essas flanges é de menos 60 a 250 C. O titânio mantém força útil até cerca de 300 C no Gr2 e cerca de 400 C no Gr5, e acima disso, o fluência se torna o caso de projeto em vez de escoamento. A classe de pressão segue a junta e os parafusos tanto quanto a própria flange, então uma junta Classe 150 com uma junta espiral não é a mesma estrutura que a mesma fundição com uma folha de fibra, e a classificação da montagem é a menor das duas.

Inspeção e Registros

Cada lote é verificado por PMI para que Gr2 não seja substituído por Gr7, e as faces são inspecionadas por PT após a usinagem, pois uma lapidação ou marca de ferramenta na face de vedação é um caminho de vazamento. UT é usado em seções mais pesadas e em cubos forjados. O relatório dimensional cobre acabamento da face, esquadro, espaçamento dos furos dos parafusos e espessura, e um certificado 3.1 para EN 10204 vincula a flange ao seu número de lote. Para uma planta química, esses documentos são geralmente o motivo pelo qual a flange é aceita na entrada de mercadorias.

Pedindo uma Flange para Serviço Químico

Envie a lista de linhas em vez de um único tamanho: padrão e tamanho, classe ou PN, tipo de face, grau, tipo de junta, material do parafuso e a mídia com sua concentração e temperatura. Adicione o acabamento, o teste e o pacote de documentos. Onde a mídia é um ácido redutor, diga isso na fase de consulta, porque cotar Gr2 para uma linha de ácido clorídrico é uma flange barata e um desligamento caro.

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