Entradas de passagem, buracos de mão representam desafios especiais de vedação

Existem muitos tipos de aberturas flangeadas que servem como entradas e saídas de emergência, fornecendo acesso a tanques e outros tipos de vasos fechados. Alguns usam flanges do tipo ASME padrão e são aparafusados ​​como conexões de tubo flangeadas. As entradas e saídas internas têm tampas ou placas que se encaixam dentro de um vaso e são puxadas para trás contra uma gaxeta e flange externa.

Esses projetos apresentam vários desafios de vedação. Por exemplo, as superfícies de flange geralmente não são perfeitas. Além disso, uma tampa redonda não passará por uma abertura redonda, pois deve ser maior do que a abertura para cumprir sua função. Portanto, as gaxetas para esses flanges são geralmente ovais ou arredondadas, de modo que as tampas podem ser viradas de lado para passar pelas aberturas.

As gaxetas ovais mantêm uma curvatura suave, fornecendo resistência suficiente para a fabricação e instalação. Em contraste, as gaxetas obround incluem uma seção reta que limita sua força radial. Fabricado de acordo com as especificações do OEM em uma ampla gama de tamanhos, essas gaxetas são normalmente dimensionadas a partir do diâmetro interno (ID). Os eixos principais e secundários são delineados, juntamente com a largura do flange da gaxeta. Em gaxetas que incorporam um anel interno, a largura do anel também deve ser especificada.

Figura 1. O parafuso prisioneiro único nesta tampa do duto de passagem aplicará força de compressão baixa e desigual na gaxeta, vedando o acesso flangeado ao vaso.

As tampas de passagem interna seladas por essas gaxetas normalmente têm apenas um ou dois parafusos prisioneiros soldados no centro da tampa (Figura 1). Eles são encaixados por meio de um garfo que faz a ponte para que os parafusos possam puxar a tampa contra a gaxeta. Essa limitação dos parafusos, combinada com a distância entre os parafusos e a gaxeta, resulta em força de compressão baixa e freqüentemente desigual.

Como a boca de visita fica dentro de um tanque ou vaso, a pressão interna age de forma diferente no conjunto do que em uma conexão de flange parafusada convencional. Neste último, a pressão interna atua separando os flanges e descarregando a gaxeta. Com uma passagem de passagem, a pressão interna realmente empurra o flange no lugar, carregando a gaxeta e, em muitos casos, gerando mais força de compressão do que os parafusos (Figura 2). Não obstante, essa carga dinâmica e compressiva raramente atinge os níveis recomendados.

Figura 2. A pressão interna nas tampas da boca de visita pode exceder a força de compressão dos parafusos, servindo para assentar e carregar a junta.

Recipientes de pressão geralmente utilizam assentos internos e, às vezes, portas com dobradiças para acesso interno. Essas portas devem ser orientadas de forma que a pressão do sistema interno gere tensão suficiente para assentar as juntas da passagem de visita. À medida que a pressão interna aumenta, também aumenta o estresse nas gaxetas, um fator que deve ser levado em consideração para combinar as gaxetas de maneira ideal com as pressões do projeto do vaso. Os sistemas de pressão mais baixa exigem juntas mais macias e deformadas mais facilmente, mas estão sujeitas a ruptura nas extremidades onde a compressão é baixa. Por outro lado, vasos de alta pressão requerem vedações mais rígidas e de alta densidade, como juntas reforçadas com metal, que podem ser difíceis de vedar.

Para o propósito desta discussão, é útil entender que uma superfície de vedação é normalmente medida até a borda interna da gaxeta. Assim, uma forma oval será expressa como largura interna x comprimento interno x largura da superfície da gaxeta - por exemplo, uma gaxeta listada como 12 polegadas x 16 polegadas x 1 polegada x 1/8 polegada tem medidas internas de 12 "x 16", com uma largura de flange de 1 "e espessura de ⅛ ″.

Junta

Existem vários tipos diferentes de gaxetas adequadas para a vedação de entradas e saídas de vasos de pressão. As gaxetas em espiral estão disponíveis para aplicações de pressão mais baixa (menos de 999 psi) e pressão mais alta (maior ou igual a 1.000 psi). Embora suas cargas de compressão estejam geralmente abaixo dos níveis recomendados, eles normalmente vedam com eficácia. Feitas de longas tiras de metal fino, enroladas e preenchidas com um material macio entre os enrolamentos, ou envoltórios, essas gaxetas vêm em duas configurações - apenas enrolamentos e enrolamentos com anéis de compressão internos.

Os sistemas de pressão mais baixa exigem o uso de um tipo de enchimento mais espesso para tornar a gaxeta mais macia, enquanto os vasos de pressão mais alta exigem gaxetas com um calibre mais fino de enchimento. Isso não apenas aumenta o número de camadas de metal na gaxeta, mas também a torna mais densa e mais capaz de suportar cargas de compressão mais altas. A pressão do sistema é exercida no diâmetro externo (OD) da gaxeta, que está assentada na interface porta-vaso. Isso torna as falhas de vedação prontamente aparentes se a gaxeta for vista projetando-se em direção ao DI da conexão. Onde esse tipo de falha for observado e em aplicações com ciclos de alta pressão, um anel interno de metal sólido pode ser projetado para a gaxeta.

A primeira escolha para entradas de passagem com pressões internas abaixo de 1.000 psig são juntas de núcleo de metal corrugado com revestimento de grafite (Figura 3). Essas gaxetas consistem em um núcleo de metal relativamente espesso que é corrugado para criar cristas concêntricas ou paralelas e revestido com material de folha de grafite. Eles funcionam melhor quando a largura do flange da gaxeta é de meia polegada ou maior. Para larguras de flange menores que meia polegada, o fornecedor da gaxeta deve ser consultado.

Figura 3. Gaxetas de núcleo de metal corrugado com revestimento de grafite são recomendadas para entradas de passagem com pressões internas de menos de 1.000 psig e largura de flange de meia polegada ou mais.

Folhas de grafite flexíveis podem ser usadas para vedar eficazmente os orifícios de inspeção e de controle da caldeira, desde que a gaxeta tenha pelo menos meia polegada de largura e, de preferência, três quartos de polegada ou mais. Para conexões que requerem uma largura de gaxeta de menos de meia polegada, gaxetas em espiral devem ser usadas, uma vez que a carga de compressão desigual pode afetar adversamente a gaxeta da folha de grafite. A maioria das juntas de folha de grafite contém uma inserção de metal e, em alguns casos, várias inserções, para facilitar o manuseio sem danificar a junta.

Figura 4. As juntas Kammprofile vedam flanges nada perfeitos e suportam temperaturas extremas e excursões de pressão.

As gaxetas Kammprofile (Figura 4) são uma excelente alternativa para aplicações onde a tensão de assentamento disponível é muito baixa para uma gaxeta enrolada em espiral, mas a seção transversal da gaxeta, as pressões do sistema, as irregularidades da superfície e outras condições não conduzem ao uso de grafite flexível ou materiais de vedação não metálicos. Esse tipo de gaxeta consiste em um anel de metal com ranhuras profundas e revestido com um material macio, como grafite expandida, PTFE microcelular ou PTFE expandido.

As gaxetas de PTFE de alta compressibilidade e baixa fluência são orientadas biaxialmente com uma estrutura microcelular ou preenchidas com micro-balões. Eles têm sido usados ​​com sucesso na vedação de flanges de passagem de visita e de passagem para serviços químicos, mas geralmente não são recomendados para aplicações de vapor / caldeira. O gráfico abaixo fornece uma referência rápida para combinar juntas com as condições de serviço.

Instalação

Uma vez que as juntas de passagem de visita e de acesso de mão são instaladas no interior de um vaso, adesivos sensíveis à pressão são às vezes usados ​​para fixá-las nas tampas. No entanto, esses adesivos amolecem ou derretem em temperaturas de vapor e podem quebrar em serviço químico.

As gaxetas não metálicas devem ser instaladas sem adesivo, mas alguns pequenos pontos de adesivo de contato em spray podem ser usados ​​para mantê-las no lugar. Gaxetas de metal estão disponíveis com abas de retenção para mantê-las no lugar durante a instalação.

A vedação de entradas e saídas internas pode ser difícil devido aos diferenciais de pressão e outras condições a que estão sujeitos. A maioria dos conjuntos gera baixa carga de compressão durante o aparafusamento e alguns produzem altas tensões de compressão quando a pressão interna é aplicada. Diferentes tipos de gaxetas estão disponíveis para vedar essas aberturas, mas sua eficácia dependerá da seleção do tipo certo de gaxeta, dimensionada corretamente para a aplicação específica.