Formas frontales de sellado de bridas: Diversas opciones para garantizar el funcionamiento seguro de las tuberías

En el ámbito industrial, el sistema de tuberías asume la importante tarea de transportar diversos medios, como gases y líquidos, y es la «vena» clave de la producción industrial. Entre ellos, la conexión de brida, como método de conexión importante en el sistema de tuberías, la forma de su cara de sellado determina directamente el rendimiento de sellado, la seguridad y la estabilidad del sistema de tuberías. Diferentes escenarios de producción y características de los medios tienen diferentes requisitos para el sellado. Por lo tanto, un conocimiento profundo de las diferentes formas de la cara de sellado de la brida es de gran importancia para garantizar el progreso normal de la producción industrial.

Cara plana (FF): Una elección básica sencilla y práctica

La cara plana (abreviada como FF) tiene una superficie de sellado lisa y plana, sin estructuras elevadas o acanaladas cuando se ve desde el aspecto. Durante el mecanizado, se puede utilizar un torno ordinario para mecanizar la superficie de estanquidad con la rugosidad superficial requerida mediante procesos de torneado, alcanzando generalmente Ra6,3 - Ra12,5μm. No es necesario utilizar máquinas herramienta CNC de alta precisión ni complejas herramientas de mecanizado, lo que reduce en gran medida los costes de producción. En algunos proyectos de instalación de fontanería a pequeña escala o sistemas de tuberías de ventilación con bajos requisitos de estanqueidad, las bridas con caras planas pueden satisfacer los requisitos básicos de conexión y estanqueidad a un coste relativamente bajo.

Sin embargo, este tipo de cara de estanquidad también presenta deficiencias evidentes. Debido a la superficie de sellado excesivamente lisa, la fricción entre ella y la junta es relativamente pequeña. Cuando la presión en la tubería fluctúa, por ejemplo, cuando la presión fluctúa dentro del rango de 0,1 - 0,3MPa, la junta es propensa a desplazarse. Una vez que la junta se desplaza, el sellado fallará, dando lugar a fugas de medios. Por lo tanto, es adecuada principalmente para ocasiones en las que la presión no supera los 0,6 MPa y los medios son relativamente puros, como tuberías de suministro de agua a baja presión en zonas residenciales o tuberías de ventilación e intercambio de aire ordinarias. La cara plana puede desempeñar un buen papel en estas situaciones.

Cara elevada (RF): Ampliamente utilizada en campos de media y baja presión

La cara elevada (abreviada como RF) es una mejora basada en la cara plana. Se añade un anillo elevado a la circunferencia exterior de la cara de estanquidad, y la altura de este anillo suele oscilar entre 1,5 y 3 mm. Este diseño aparentemente sencillo aumenta en gran medida el área de contacto con la junta. Tomando como ejemplo una brida DN100, en comparación con la cara plana, el área de contacto entre la cara elevada y la junta aumenta entre un 20% y un 30%. Al mismo tiempo, cuando se aprietan los pernos, este anillo elevado puede ejercer una mayor fuerza de apriete sobre la junta, mejorando así significativamente el rendimiento de sellado.

RF muestra una buena adaptabilidad en el transporte de diversos medios en situaciones de presión media y baja. En las empresas petroquímicas, muchas tuberías con una presión de transporte de 1,0 - 2,5MPa, como algunas tuberías de transporte de productos intermedios, suelen utilizar bridas con caras elevadas. En la red urbana de transporte de gas natural, la presión de la mayoría de las tuberías de media y baja presión es de entre 0,4 y 1,6 MPa, y la cara elevada también se utiliza ampliamente para garantizar el transporte seguro del gas natural.

Cara macho y hembra (MFM): Una Garantía Fiable para Condiciones de Trabajo de Alta Exigencia

La cara macho y hembra (abreviada como MFM) consta de una cara convexa y otra cóncava, igual que una espiga elevada y su correspondiente ranura. Durante la instalación, la junta se coloca dentro de la cara cóncava, y la cara convexa y la cara cóncava encajan estrechamente para formar un espacio relativamente cerrado. Esta estructura puede evitar eficazmente que la junta se extruya. Incluso cuando la presión en la tubería alcanza 4,0 - 6,4MPa, la junta puede permanecer estable, mejorando en gran medida el rendimiento de sellado.

En la producción química, el transporte de productos químicos tóxicos y nocivos como el cloro y el amoníaco es frecuente. Tomando el transporte de cloro como ejemplo, una vez que se produce una fuga, causará un gran daño al medio ambiente circundante y al personal. El uso de bridas con caras macho y hembra puede evitar eficazmente las fugas de cloro y garantizar la seguridad de la producción. En algunos sistemas de tuberías de vapor de media y alta presión, la presión suele estar entre 2,5 - 4,0MPa, y la cara macho y hembra también pueden confiar en su excelente rendimiento de sellado para garantizar el funcionamiento seguro de la tubería.

Cara machihembrada (TG): Una opción excelente para entornos difíciles

La cara machihembrada (abreviada como TG) tiene un ajuste más compacto entre sus estructuras de lengüeta y ranura en comparación con la cara macho y hembra. La profundidad de la superficie de la ranura suele ser de 3 a 5 mm, y la anchura de 5 a 8 mm, lo que permite envolver herméticamente la junta en su interior. En comparación con las caras macho y hembra, el área en la que la ranura envuelve y restringe la junta se incrementa en aproximadamente un 15% - 20%, haciendo que la junta sea más difícil de extruir y que el rendimiento de sellado sea más excelente.

Debido a la buena estabilidad de la junta en la ranura, el requisito de fuerza de sujeción es relativamente bajo. Generalmente, en las mismas condiciones de presión, el par de apriete requerido es un 10% - 15% menor que el de la cara macho y hembra. En ocasiones con alta temperatura, alta presión, medios fuertemente corrosivos y requisitos de sellado extremadamente altos, como en las unidades de craqueo catalítico de la industria petroquímica, los medios en la tubería no sólo tienen las características de alta temperatura y alta presión, sino que también tienen cierta corrosividad. La temperatura puede alcanzar 400 - 500℃, y la presión está entre 4,0 - 6,4MPa. La cara de machihembrado puede mantener un buen rendimiento de sellado en condiciones de trabajo tan duras y garantizar el funcionamiento normal del dispositivo.

Cara de junta anular (RJ): Una elección clave para alta presión y condiciones de trabajo extremas

La cara de la junta anular (abreviada como RJ) adopta una estructura única de ranura anular trapezoidal y está equipada con una junta anular metálica como elemento de sellado. El ángulo de la ranura anular suele ser de 23°, y el material de la junta anular metálica suele ser acero inoxidable o acero aleado. Durante el funcionamiento, al apretar los tornillos, la junta anular metálica se presiona firmemente en la ranura anular trapezoidal. La tensión de contacto entre la junta de anillo metálico y la ranura del anillo puede alcanzar 200 - 300MPa, lo que puede generar una presión específica de sellado muy alta, logrando así un excelente rendimiento de sellado y puede soportar presiones superiores a 10.0MPa y temperaturas superiores a 450℃.

En las unidades de hidrogenación de alta presión, la presión de reacción suele ser de 10,0 - 15,0 MPa, y la temperatura de reacción es de 350 - 450 ℃. En estas condiciones de trabajo extremas de alta presión, alta temperatura, inflamabilidad y explosividad, la cara de la junta anular puede garantizar la fiabilidad del sellado de la tubería y evitar la fuga de gases inflamables y explosivos como el hidrógeno. En las estaciones de alta presión de la tubería de transporte de larga distancia de gas natural, la presión es generalmente 6.4 - 10.0MPa, y la cara de la junta de anillo también es necesaria para garantizar el funcionamiento seguro del sistema.

Cara de la lente: Una solución exclusiva para campos de alta y ultra alta presión

La cara de la lente tiene forma de lente y suele utilizarse en combinación con una junta de lente. El material de la junta de la lente suele ser acero de aleación de alta resistencia, y la interferencia entre ella y la cara de sellado se controla dentro de 0,1 - 0,3 mm. Durante la conexión, mediante una fuerte fuerza de preapriete del perno, la junta de la lente se ajusta estrechamente a la cara de sellado para formar un buen sello. Esta estructura puede dispersar eficazmente la presión y adaptarse a los requisitos de sellado de los entornos de alta presión.

En las unidades de síntesis de amoníaco a alta presión, la presión de reacción es de hasta 30 - 50 MPa, y la cara de la lente puede soportar una presión tan alta para garantizar el buen desarrollo del proceso de producción de síntesis de amoníaco. En las unidades de polietileno de alta presión, la presión también oscila entre 10 y 30 MPa, y la cara de la lente también desempeña un papel importante, proporcionando una solución fiable para las conexiones de tuberías en escenarios industriales de alta y ultra alta presión.

Cara de junta de composite Wave - Tooth: Una combinación perfecta de rendimiento y adaptabilidad

La cara de junta compuesta de diente ondulado es un nuevo tipo de cara de sellado. Sobre la base de una junta dentada metálica, se compone en la superficie un material flexible de 0,2 a 0,5 mm de espesor, como el politetrafluoroetileno. La altura del diente de la junta dentada metálica suele ser de 1 a 2 mm, y el paso del diente es de 2 a 3 mm. Dota a la cara de sellado de alta resistencia y buena resistencia a la compresión y puede soportar presiones y fuerzas de impacto relativamente grandes, generalmente capaces de soportar presiones de 5,0 - 10,0MPa. El material flexible de la superficie proporciona un buen rendimiento de sellado y resistencia a la corrosión y puede adaptarse a entornos de medios complejos.

En la producción química, muchos medios de reacción son altamente corrosivos, como el ácido sulfúrico y el ácido clorhídrico. Tomando la tubería de transporte de ácido sulfúrico como ejemplo, el uso de la cara de la junta compuesta de diente ondulado puede resistir eficazmente la corrosión del ácido sulfúrico y al mismo tiempo garantizar un buen rendimiento de sellado, garantizando el funcionamiento seguro de la tubería dentro del rango de temperatura de - 20 - 200℃. En industrias como las del petróleo y la energía eléctrica, la cara de la junta compuesta de diente ondulado se está utilizando gradualmente de forma generalizada en las piezas de conexión de tuberías y equipos con altos requisitos de rendimiento de sellado y resistencia a la corrosión.

Bases de selección y análisis de casos de formas de caras de sellado

Factor de presión

La presión es una base importante para elegir la forma de la cara de sellado. En general, cuando la presión en la tubería es inferior a 1,0MPa, se puede considerar preferentemente la cara plana o la cara elevada. Por ejemplo, en el sistema de calefacción urbana, la presión de transporte de agua caliente suele estar entre 0,2 - 0,6MPa. El uso de conexiones de brida con caras elevadas no sólo puede cumplir los requisitos de estanqueidad, sino también reducir costes. Cuando la presión sube a 1,0 - 4,0MPa, la cara macho y hembra empieza a mostrar sus ventajas; cuando la presión es de 4,0 - 6,4MPa, la cara machihembrada es más adecuada; y cuando la presión supera los 10,0MPa, la cara de junta anular o la cara de lente es una mejor opción. Por ejemplo, en las estaciones de presurización de los gasoductos de transporte de larga distancia de gas natural, la presión es generalmente de 6,4 - 10,0 MPa, y la elección de la cara de la junta de anillo puede garantizar el rendimiento de sellado y la seguridad de la tubería.

Factor de temperatura

No se puede ignorar la influencia de la temperatura en la superficie de sellado. Cuando la temperatura es inferior a 200 ℃, la mayoría de las formas de cara de sellado se pueden aplicar. Sin embargo, cuando la temperatura sube a 200 - 400℃, hay que tener en cuenta la resistencia a altas temperaturas del material de la cara de sellado. Por ejemplo, en las tuberías de vapor de las centrales térmicas, la temperatura del vapor oscila entre 300 y 400℃, y la cara de la lente puede garantizar el funcionamiento normal de la tubería gracias a su buena resistencia a las altas temperaturas y a la compresión. Cuando la temperatura supera los 400℃, sólo la cara de la junta anular emparejada con una junta anular metálica resistente a las altas temperaturas puede cumplir los requisitos de sellado.

Características del medio

Las características de los medios también son cruciales. Si los medios son corrosivos, la cara de la junta compuesta de diente ondulado o una cara de sellado hecha de materiales resistentes a la corrosión es más apropiada. En la industria química farmacéutica, muchos medios de reacción, como las soluciones que contienen componentes ácido-base, son altamente corrosivos. El uso de la cara de la junta compuesta de diente ondulado puede evitar eficazmente las fugas del medio y la corrosión del equipo. Para los medios inflamables, explosivos, tóxicos y nocivos, como el hidrógeno y el cloro, deben seleccionarse formas de caras de sellado con un rendimiento de sellado extremadamente alto, como la cara macho y hembra, la cara machihembrada y la cara de junta anular, para garantizar la seguridad de la producción y la seguridad medioambiental.

Mantenimiento y tendencias de desarrollo de las caras de sellado de bridas

Puntos de mantenimiento

La inspección periódica del desgaste y la corrosión de la cara de sellado es de gran importancia. Para las caras planas y elevadas, se puede utilizar un calibre para medir la planitud de la cara de sellado, y el error debe controlarse dentro de ±0,1 mm; para las caras macho y hembra, las caras machihembradas y las caras de junta anular, es necesario comprobar si hay arañazos, deformaciones, etc. en las superficies de contacto. Si se detectan juntas dañadas, deben sustituirse oportunamente. Deben adoptarse métodos de limpieza y mantenimiento adecuados para las diferentes formas de las caras de sellado. Por ejemplo, en el caso de la cara de la junta compuesta de dientes ondulados, no deben utilizarse herramientas afiladas para la limpieza, a fin de evitar dañar el material flexible de la superficie. Al desmontar e instalar las bridas, se debe actuar de acuerdo con el valor de par de apriete especificado utilizando una llave dinamométrica para evitar que la cara de sellado sufra impactos o arañazos.

Tendencias de desarrollo

Con el progreso continuo de la tecnología industrial, los requisitos de rendimiento de las caras de sellado de las bridas también son cada vez mayores. En el futuro, las caras de sellado de bridas evolucionarán hacia un mayor rendimiento de sellado, una mayor adaptabilidad a las condiciones de trabajo, una vida útil más larga y una mayor protección del medio ambiente. La aplicación de nuevos materiales será una dirección importante. Por ejemplo, se desarrollarán materiales metálicos con mayor fuerza y resistencia a la corrosión para la producción de caras de sellado y juntas. También se innovará continuamente el proceso de fabricación, como el uso de la tecnología de impresión 3D para fabricar elementos de estanquidad con estructuras complejas para mejorar el rendimiento de la estanquidad. La inteligencia también es una tendencia de desarrollo. Se desarrollará un sistema inteligente de control de la estanqueidad para supervisar en tiempo real el estado de funcionamiento de la cara de estanqueidad, como la presión, la temperatura, las fugas, etc., mediante sensores, y descubrir y resolver rápidamente los problemas.

En resumen, las diferentes formas de la cara de sellado de bridas tienen sus propias características y rangos de aplicación. En el diseño real y la instalación de tuberías industriales, la forma de la cara de sellado más adecuada debe ser considerada y seleccionada exhaustivamente en función de las condiciones de trabajo específicas, como la naturaleza de los medios, la presión, la temperatura y otros factores, para garantizar el funcionamiento seguro y estable del sistema de tuberías y evitar accidentes de seguridad y pérdidas económicas causadas por problemas de sellado. Al mismo tiempo, prestar atención a las tendencias de mantenimiento y desarrollo de las caras de sellado de bridas y mejorar continuamente el nivel tecnológico de sellado del sistema de tuberías proporciona una base sólida para el progreso eficaz de la producción industrial.