Empeno de flanges na soldadura: causas, prevenção e retificação no local
Uma flange pode parecer perfeita depois de soldada e, mesmo assim, ter fugas: a contração da soldadura e o calor da soldadura e do recozimento empenam a face de vedação em poucas décimas de milímetro – o suficiente para que a junta deixe de assentar uniformemente. Esta página explica porque é que isso acontece, como evitá-lo e como recuperar no local uma face de vedação empenada, sem cortar a flange.
Porque é que as flanges empenam
Qualquer soldadura contrai ao arrefecer. Na flange de pescoço para soldar, a soldadura circunferencial contrai o pescoço da flange de forma irregular se o calor não for aplicado de igual modo em toda a volta. O prato da flange inclina ou abaula ligeiramente – a face de vedação deixa então de ser plana e de estar perpendicular ao eixo do tubo.
As flanges de parede fina, de grande diâmetro nominal e baixo escalão de pressão são especialmente sensíveis, porque o prato é fraco em relação ao diâmetro. As flanges mais robustas, de escalões de pressão mais elevados, empenam menos.
Também um tratamento térmico após soldadura pode provocar ou agravar o empeno: no recozimento, as tensões residuais aliviam-se e a peça mexe-se. Se o aquecimento for irregular ou se a linha não estiver bem apoiada durante o recozimento, a flange deforma-se ainda mais.
Prevenir na preparação e na soldadura
- ▸Aparafusar uma contraflange: Em grandes diâmetros nominais e baixos escalões de pressão, apertar a flange, antes da soldadura, a uma contraflange ou flange cega com todos os parafusos. O conjunto fica mais rígido e empena menos.
- ▸Pingar de forma simétrica: Distribuir os pingos uniformemente pela circunferência, em posições opostas.
- ▸Planear a sequência de soldadura: Soldar os passes alternadamente ou com dois soldadores em posições opostas, para que a contração se compense.
- ▸Aplicar o calor de forma uniforme: Manter o pré-aquecimento e a temperatura entre passes iguais em toda a volta; no recozimento, dispor as mantas de aquecimento e o isolamento de forma uniforme e apoiar a linha.
- ▸Verificar antes de fechar: Controlar a perpendicularidade e a planeza depois da soldadura ou do recozimento – antes de a linha ser isolada e de se realizar o ensaio de pressão.
Como se mede o empeno
Medem-se a planeza da face de vedação, o batimento axial em relação ao eixo do tubo e o paralelismo das duas flanges de uma ligação. Em obra, isso faz-se com régua e apalpa-folgas, com um relógio comparador num suporte rotativo ou, em grandes diâmetros, com medição laser.
O desvio admissível depende do tipo de junta e da norma. As juntas macias compensam mais do que as metálicas; para ligações flangeadas segundo ASME, a ASME PCC-1 (Anexo D) indica valores de referência para a falta de planeza admissível da face de vedação.
Retificar no local em vez de cortar
Se uma face de vedação estiver empenada, restam dois caminhos: cortar a flange, soldar uma nova, voltar a inspecionar e, se necessário, recozer – ou maquinar a face de vedação no local até ficar plana. O segundo caminho é quase sempre mais rápido, porque a soldadura, a inspeção e o tratamento térmico não têm de ser repetidos.
Para isso, uma máquina portátil de maquinagem de flanges é centrada na flange ou dentro do tubo. Faceja a face de vedação, recupera o ressalto ou a ranhura para junta de anel e confere o acabamento superficial exigido. A retificação é limitada pela altura mínima da flange e pela remoção de material admissível; em caso de dúvida, decide o projeto ou o dono da instalação.
Maquinamos faces de vedação, de pequenos diâmetros nominais a grandes diâmetros, diretamente na instalação – com registo de medição da planeza e do acabamento superficial. Se desejar, em combinação com tratamento térmico e aparafusamento controlado, num só fornecedor.
Maquinagem de faces de vedação →Tratamento térmico →Trabalhos de aparafusamento →
Perguntas frequentes
Uma flange ligeiramente empenada pode simplesmente ser apertada com mais força?
Não. Uma pré-carga mais elevada comprime mais a junta nos pontos altos, enquanto nos pontos baixos continua demasiado fraca – a ligação não fica estanque de forma fiável, e a junta ou os parafusos podem ficar sobrecarregados. A causa tem de ser corrigida na face de vedação.
Quanto material se pode remover de uma face de vedação?
O suficiente para que se mantenham a altura mínima da flange e a forma da face de vedação (por exemplo, a altura do ressalto). O limite é definido pelo projeto ou pela norma; documentamos a medida inicial e a medida final.
O empeno também ocorre devido ao tratamento térmico?
Sim. No recozimento de alívio de tensões, as tensões residuais aliviam-se e a peça pode mexer-se. Por isso, o controlo das faces de vedação após o tratamento térmico faz parte da sequência – só depois a ligação é fechada definitivamente.
Descrição geral baseada na prática, sem garantia. Prevalecem o projeto, a norma e as exigências do dono da instalação.
Face de vedação empenada? Voltamos a deixá-la plana
Envie-nos o diâmetro nominal, o escalão de pressão, o tipo de face de vedação e fotografias – dizemos-lhe se e com que rapidez a face de vedação pode ser retificada no local.