Placa de orifício ASME vs flange padrão

A maioria dos compradores assume que um conjunto de placa de orifício ASME é simplesmente um flange de pescoço de solda modificado - um flange padrão com alguns furos extras perfurados através dele. Na realidade, um sistema de placa de orifício ASME é um componente de medição de vazão de precisão, não apenas uma conexão de tubo. Essa distinção afeta a precisão da pressão, a segurança da manutenção, a especificação de materiais e a confiabilidade operacional-de longo prazo de maneiras que são muito importantes em projetos reais.

Este guia explica exatamente o que diferencia um flange de placa de orifício, por que a diferença é importante para o seu projeto e como especificá-la corretamente.

UmPlaca de orifício ASMEO sistema foi projetado para medição de vazão com pressão diferencial em tubulações industriais. O princípio é simples: quando o fluido passa pela restrição-de precisão da placa de orifício, sua velocidade aumenta e sua pressão estática cai. A pressão diferencial (delta-P) através da placa é medida através de duas tomadas de pressão - uma a montante, uma a jusante - e convertida em vazão usando a equação de Bernoulli.

A precisão de toda a medição depende de duas coisas: a precisão do furo da placa de orifício e o posicionamento exato das tomadas de pressão em relação à face da placa. É por isso que os flanges da placa de orifício não podem ser simplesmente improvisados ​​a partir de flanges padrão. Os furos das torneiras devem estar localizados em posições específicas definidas pela ASME B16.36, e os flanges devem ser fornecidos em pares combinados para garantir que as torneiras a montante e a jusante estejam corretamente alinhadas.

Um padrãoFlange ASME B16.5foi projetado para um propósito: conectar duas seções de tubo com uma vedação de pressão confiável. Um conjunto de placa de orifício ASME adiciona três coisas que um flange padrão não possui:

• Furos de pressão - dois furos perfurados radialmente através da base do flange, rosqueados no padrão fêmea de 1/2" NPT, posicionados exatamente 1 polegada a montante e 1 polegada a jusante de cada face do flange

• Parafusos de macaco - um pino roscado por flange, posicionado a 180 graus de distância no par correspondente, usado para espalhar os flanges para remoção da placa sem cortar o tubo

• Os pares correspondentes de flanges de orifício - de alimentação são sempre fornecidos como um conjunto de dois, com furos pré-posicionados para alinhamento correto durante a instalação

Estas não são modificações menores. As roscas da torneira de pressão devem estar corretamente posicionadas e perpendiculares ao eixo do furo. Os orifícios dos parafusos de macaco devem estar localizados com precisão. E toda a base do flange deve ser espessa o suficiente para acomodar essa usinagem sem comprometer a integridade estrutural - e é exatamente por isso que a ASME B16.36 começa na Classe 300 e não na Classe 150.

Essa é uma das perguntas mais frequentes sobre flanges de orifício e merece uma resposta adequada, em vez de ser descartada em uma-linha.

Um flange de pescoço soldado Classe 150 em NPS 2, por exemplo, tem uma espessura de base de flange (a dimensão C) de aproximadamente 0,69 polegadas (17,5 mm). Perfurar uma rosca fêmea NPT de 1/2" requer um mínimo de aproximadamente 0,75 polegadas de profundidade de rosca engatada para uma vedação confiável. Na espessura da parede Classe 150, simplesmente não há material suficiente para acomodar a perfuração do macho, mantendo a resistência adequada do flange e a integridade da rosca.

Um flange Classe 300 do mesmo NPS 2 tem uma espessura de base de aproximadamente 1,00 polegada (25,4 mm) - material suficiente para perfurar o macho, engatar totalmente a rosca e ainda ter seção de parede suficiente restante. Esta é a razão física pela qual a ASME B16.36 não fornece dimensões Classe 150: a geometria não funciona.

Se o seu sistema opera com pressão Classe 150 e você precisa de medição de vazão com pressão diferencial, a abordagem correta é especificar flanges de orifício Classe 300 - e não tentar perfurar tomadas de pressão em flanges Classe 150. Um flange Classe 300 usado na pressão Classe 150 é super-especificado em pressão, mas especificado corretamente para integridade de derivação. Esta é uma prática padrão na indústria.

A característica mais importante de um flange de orifício ASME B16.36 é a localização da tomada de pressão. ASME B16.36 especifica derivações de flange como configuração padrão: a derivação a montante é posicionada exatamente a 1 polegada da face do flange a montante e a derivação a jusante é posicionada exatamente a 1 polegada da face do flange a jusante. Isto não é-negociável - mesmo um pequeno desvio na posição do tap introduz um erro sistemático no cálculo do fluxo.

Existem três configurações padrão de tomadas de pressão usadas em sistemas de placas de orifício, cada uma com diferentes características de precisão:

Para a maioria das aplicações industriais, os machos flangeados são a escolha correta e mais simples. As torneiras de canto oferecem uma precisão ligeiramente melhor para tubos pequenos com perfis de fluxo limpos e estáveis. As torneiras de tubo são as mais tolerantes em termos de sensibilidade de instalação, mas exigem um tubo longo e reto, o que muitas vezes é impraticável em ambientes de fábrica.

Os parafusos jack são um recurso específico dos flanges de orifício que confunde muitos compradores que nunca trabalharam com eles antes. Cada flange de orifício possui um furo de parafuso perfurado e rosqueado na base do flange. Em um par correspondente, os dois parafusos jack são posicionados separados por 180 graus.

Sua finalidade é simples: quando a tubulação é desligada e totalmente despressurizada, os parafusos de macaco podem ser apertados para separar os dois flanges - criando espaço suficiente para deslizar a placa de orifício para inspeção, substituição ou calibração. Isto pode ser feito sem cortar o tubo, sem remover os flanges da linha e sem perturbar a tubulação adjacente.

O que os parafusos jack não podem fazer: eles não são membros estruturais e não podem suportar cargas de tubos. Eles nunca devem ser usados ​​em uma linha pressurizada. E eles não substituem os parafusos do flange - os parafusos devem ser totalmente afrouxados (mas não removidos) antes que os parafusos jack sejam engatados.

Em nossa experiência, a qualidade da rosca do parafuso de macaco é um dos problemas de qualidade mais comuns que vemos em flanges de orifício mais baratos provenientes de fornecedores não{0}especializados. Um orifício de parafuso desgastado ou mal rosqueado pode tornar a remoção da placa genuinamente perigosa. Vale a pena confirmar que o fornecedor usina e inspeciona as roscas dos parafusos de macaco como um ponto de verificação de qualidade específico - e não uma reflexão tardia.

Os sistemas de placas de orifício ASME geralmente operam em ambientes de serviço exigentes - fluidos de processo corrosivos, instalações offshore, instalações de GNL ou serviços de refinaria-de alta temperatura. A seleção de materiais para flanges de orifício segue a mesma lógica dos flanges padrão, mas com uma consideração adicional: a própria placa de orifício.

O material da placa deve ser igual ou mais resistente-à corrosão do que o material do flange. Uma placa inoxidável em um conjunto de flange de aço carbono é aceitável; uma placa de aço carbono em um flange inoxidável não é - a placa está em contato direto com o fluido do processo e é o elemento de medição de precisão, portanto não deve ser o material mais fraco na montagem.

Para aplicações de serviços ácidos, a conformidade com NACE MR0175/ISO 15156 é obrigatória. Isto impõe limites de dureza ao material do flange (normalmente máximo HRC 22 para aço carbono) e restringe os graus do material. Sempre confirme os requisitos de conformidade da NACE com as especificações do seu projeto antes de fazer o pedido.

Empreiteiros de EPC experientes e engenheiros de processo raramente aceitam flanges padrão-modificados em campo como substitutos para flanges de orifício ASME B16.36 dedicados - e por um bom motivo. A tolerância de posição da torneira de pressão na ASME B16.36 é rígida: a linha central da torneira deve estar dentro de mais ou menos 1/16 polegada do local especificado de 1 polegada. A perfuração de campo não pode atingir essa tolerância de forma confiável e consistente em um projeto grande.

Além da precisão dimensional, existem três razões práticas pelas quais os flanges de orifício dedicados são a escolha correta:

• Os parafusos de segurança - permitem a remoção da placa sob condições controladas, sem cortar o tubo ou perturbar as juntas flangeadas adjacentes

• Simplicidade de inspeção - um par correspondente com torneiras pré{1}}posicionadas pode ser removido, inspecionado e reinstalado como uma unidade; campo-flanges modificados não podem

• Documentação - Os flanges ASME B16.36 vêm com certificados de teste de materiais rastreáveis ​​e relatórios de inspeção dimensional que atendem aos requisitos de qualidade EPC; modificações de campo não

ASME B16.36: Flanges de orifício

ASME B16.25: Extremidades para soldagem de topo

ASTM A182 / A182M: Flanges de liga forjada e tubo de aço inoxidável