A diferença crítica de engenharia entre flanges de face elevada versus face plana é a geometria da face (área de contato), que dita estritamente a seleção de gaxetas, cálculos de carga de parafusos e compatibilidade de acoplamento. Uma falha frequente e custosa em campo é acoplar um flange de aço de Face Elevada (RF) a um flange de ferro fundido de Face Plana (FF) sem mitigação; a lacuna resultante na borda externa introduz um “momento de flexão” que pode quebrar o flange de ferro fundido frágil durante o aperto.
- Face Elevada (RF): O padrão para tubulação de processo de aço. Sua área de contato reduzida concentra a carga dos parafusos para alcançar alta a tensão de assentamento da junta, essencial para vedar fluidos de alta pressão.
- Face Plana (FF): Obrigatório ao acoplar a equipamentos frágeis ou de baixa ductilidade (válvulas de ferro fundido, tanques FRP, bombas de bronze) para distribuir a carga uniformemente e evitar rotação do flange.
A expertise da Sunhy em fabricação flanges de aço inoxidável garante que cada face RF e FF atenda aos requisitos dimensionais e de rugosidade (Ra) estritos da ASME B16.5 e EN 1092-1. Ao especificar, trate “RF vs FF” não como uma escolha, mas como um requisito de interface ditado pelo seu equipamento.
Definições e Características
Visão geral do flange de face elevada
Um flange de Face Elevada (RF) apresenta uma superfície de vedação usinada a uma altura específica acima do círculo de parafusos, projetada para concentrar a força de fixação.
Nas indústrias de Óleo & Gás e Química, o RF é o padrão porque essa carga concentrada permite que o flange “morda” em gaxetas duras e semimetálicas (como Gaxetas Espirais Enroladas). Isso cria uma vedação de alta integridade capaz de suportar flutuações de pressão e ciclagem térmica.
Por ASME B16.5, a altura da face elevada depende da classe de pressão:
| Classe de pressão | Altura da Face Elevada | Acabamento de Superfície (Padrão) |
|---|---|---|
| Classe 150 e 300 | 1,6 mm (1/16 pol) | 125 a 250 µin Ra (Serrilhado) |
| Classe 400 – 2500 | 6,4 mm (1/4 pol) | 125 a 250 µin Ra (Serrilhado) |
| Função de Engenharia | Concentra a Pressão de Vedação | Aumenta o atrito para evitar o rompimento da junta |
Os flanges RF são tipicamente forjados em Aço Carbono (ASTM A105) ou Aço Inoxidável (ASTM A182 F304/F316). O acabamento padrão “fonográfico” (ranhura concêntrica) é crítico—ele cria atrito que mantém a junta no lugar. Usar um acabamento liso com uma junta padrão pode levar ao rompimento hidráulico.
Caso de Campo #1 (A Linha de Vapor “Chorosa”): Um cliente relatou vazamento em uma linha de vapor Classe 300 RF. A investigação revelou que usaram um flange com acabamento liso destinado a uma junta metálica RTJ, mas instalaram uma junta de grafite. A falta de serrilhas significou zero aderência por atrito. Correção: Fornecemos flanges com o acabamento serrilhado correto de 125-250 µin Ra para aderir à junta.
Visão geral do flange de face plana
Um flange de Face Plana (FF) tem uma superfície de vedação que está nivelada com o círculo de parafusamento, fornecendo contato de face completa do furo ao OD.
Os engenheiros especificam faces FF principalmente para proteger equipamentos acoplados feitos de materiais frágeis como Ferro Fundido (ASTM A126), Bronze ou Plástico. Ao suportar toda a face do flange, o projeto elimina a “sobreposição” que causa tensão de flexão.
Aqui estão as características de engenharia definidoras:
| Característica | Razão de Engenharia |
|---|---|
| Projeto de Superfície | Plano alinhado (sem folga) reduz a rotação do flange e evita rachaduras nas orelhas frágeis. |
| Junta Obrigatória | Junta de Face Completa (com furos para parafusos) é necessário para suportar o círculo externo de parafusos. |
Caso de Campo #2 (O Flange da Bomba Rachado): Uma equipe de manutenção parafusou um flange de aço RF a uma bomba de ferro fundido FF. Ao apertarem os parafusos, a face elevada atuou como um fulcro. A borda externa do flange de ferro fundido não tinha suporte e quebrou. Prevenção: Sempre use flanges FF ou usine o RF ao conectar a ferro fundido.
Principais características de projeto
A diferença estrutural dita a mecânica da junta: Concentração vs. Distribuição.
Um flange RF concentra energia para vedar contra alta pressão. Um flange FF distribui energia para proteger o hardware. A escolha correta é ditada pelas propriedades do material do componente acoplado.
| Característica | Face Elevada (RF) | Face Plana (FF) |
|---|---|---|
| Geometria | Mudança de degrau na superfície da gaxeta | Plano único contínuo |
| Eficiência da Carga do Parafuso | Alta (Força ÷ Área Pequena = Alta Tensão) | Inferior (Força ÷ Área Grande = Tensão Distribuída) |
| Material de Acoplamento Típico | Aço Forjado, Aço Inoxidável | Ferro Fundido, Bronze, PVC, FRP |
| Juntas Compatíveis | Espiral Enrolada, Junta de Anel, Camprofile | Face Completa Apenas Borracha/Fibra/PTFE |
Regra de Campo: Se você conseguir deslizar um calibrador de folga entre as bordas externas de dois flanges apertados, é provavelmente uma junta de Face Elevada. Se as bordas externas estiverem tocando firmemente, é uma junta de Face Plana. (Sempre verifique com folhas de especificação, pois verificações visuais podem ser enganosas em linhas isoladas.)
Garantia da Qualidade: Sunhy garante que todos os flanges atendam aos padrões ISO 9001. Para projetos críticos de ligas, fornecemos Identificação Positiva de Material (PMI) para verificar que seu flange 316L é realmente 316L, prevenindo falhas por corrosão.
Flange de face plana vs flange de face elevada: Principais Diferenças
Insight de Engenharia: Flanges RF são projetados para tensão de vedação; flanges FF são projetados para proteção estrutural.
Superfície de vedação e construção
A principal diferença está na Tensão de Assentamento da Junta vs. Risco de Rotação do Flange.
Em uma junta RF, a área de face menor significa que você precisa de menos torque do parafuso para obter uma vedação apertada. Em uma junta FF, a grande área de contato significa que a tensão de assentamento é menor, por isso o FF é tipicamente usado para serviços de utilidade de baixa pressão (Água, Ar).
| Tipo de Flange | Descrição do Mecanismo de Vedação |
|---|---|
| Flange de Face Elevada (RF) | Concentra a carga do parafuso na área do anel (IBC – Círculo Interno dos Parafusos). Ideal para juntas semi-metálicas. |
| Flange de Face Plana (FF) | Distribui a carga do parafuso por toda a face. Necessário para juntas macias em equipamentos frágeis. |
A seleção da junta é inegociável aqui. Você deve use juntas de Face Completa em juntas de Face Plana. Usar uma junta de anel (IBC) em um flange de Face Plana deixa a borda externa sem suporte. Quando os parafusos são apertados, o flange gira para dentro dessa lacuna, causando vazamentos ou ruptura.
| Tipo de Flange | Tipo de Junta | Nota de Instalação |
|---|---|---|
| Face Elevada | Tipo Anel (IBC) | Compatível com juntas Spiral Wound, Camprofile e Graphite. |
| Face Elevada | Face Completa | Raramente usado. Pode ser usado, mas requer torque mais alto para vedar. |
| Face Plana | Face Completa | Obrigatório para acoplamentos de Ferro Fundido/FRP para evitar momentos de flexão. |
Aviso: Nunca use uma Junta Spiral Wound em um flange de Ferro Fundido de Face Plana. O enrolamento metálico é mais duro que o ferro e cavará na face, arruinando o flange.
Adequação de pressão e temperatura
Flanges de Face Elevada são os mais comuns para aplicações de alta pressão/temperatura (ASME B16.5). Flanges de Face Plana são limitados pelo material frágil com o qual geralmente se acoplam (ASME B16.1).
Sempre verifique a classificação de pressão-temperatura do mais fraco componente no sistema.
| Tipo de Flange | Classificação Máxima de Pressão | Limite de Temperatura (Típico) | Serviço Típico |
|---|---|---|---|
| Face Plana (Ferro Fundido) | Classe 125 / 250 (conforme ASME B16.1) | Baixa (limitada pela ductilidade do ferro e pela junta) | Água, Rede de Incêndio, HVAC |
| Face Elevada (Aço) | Classe 150 – 2500 (conforme ASME B16.5) | Alta (até 1000°F+ dependendo da liga) | Vapor, Hidrocarbonetos, Químico |
Alerta de Confusão: Classe 125 (Ferro) e Classe 150 (Aço) têm o mesmo padrão de furação. Eles podem ser fisicamente aparafusados juntos, mas misturar suas faces (RF para FF) é perigoso. Sempre verifique a etiqueta do material.
Processo de fabricação
A Sunhy emprega usinagem CNC de precisão para garantir que o acabamento superficial (Ra) esteja alinhado com os requisitos da junta.
Para flanges RF, usinamos uma serrilhagem precisa de 125–250 µin Ra. Para flanges de Face Plana, a planaridade é o parâmetro crítico para garantir suporte total através dos furos dos parafusos.
| Certificação | Por que é importante para flanges |
|---|---|
| ISO 9001 | Garante a rastreabilidade dos números de forno desde o tarugo até o flange acabado. |
| PED 2014/68/UE | Essencial para conformidade de equipamentos de pressão no mercado europeu. |
| Teste PMI | Identificação Positiva de Material garante a composição química (ex., Mo > 2.0% para 316L). |
Mesmo pequenos desvios na altura da face elevada ou na planaridade podem levar a vazamentos. A Sunhy realiza inspeção dimensional 100% antes do envio para garantir que o encaixe no local seja perfeito.
Comparação das vantagens e desvantagens de Flange com Faceamento Elevado vs Flange com Faceamento Plano
I. Flanges com Faceamento Elevado (RF): Prós e Contras
A Face Elevada (RF) é o cavalo de batalha da indústria por uma razão, mas não é sem limitações.
Vantagens
- Alta Integridade de Vedação: A carga concentrada cria uma vedação mais apertada, essencial para fluidos voláteis ou tóxicos.
- Versatilidade de Gaxetas: Pode usar quase qualquer tipo de gaxeta (Espiral Enrolada, RTJ, Grafite, Borracha).
- Facilidade de Instalação: As juntas de anel (IBC) são auto-centrantes dentro dos parafusos, tornando a instalação mais rápida.
Desvantagens
- Risco de Material Frágil: Não pode ser aparafusado diretamente ao Ferro Fundido sem risco de rachar o flange de acoplamento.
- Sensibilidade ao Alinhamento: Como a área de contato é pequena, o desalinhamento angular pode causar esmagamento localizado da junta.
II. Flanges de Face Plana (FF): Prós e Contras
A Face Plana (FF) é um projeto protetor, priorizando a segurança do equipamento em vez do vedamento de alta pressão.
Vantagens
- Proteção do Equipamento: A única opção segura para acoplamento com equipamentos de Ferro Fundido, Revestido de Vidro ou Plástico.
- Rigidez: O contato de face completa reduz a vibração e a rotação do flange.
- Verificação Visual: Fácil de verificar o aperto—se não houver folga no diâmetro externo, o flange provavelmente está assentado (embora a verificação de torque ainda seja necessária).
Desvantagens
- Pressão Limitada: Devido à carga distribuída, é difícil atingir a alta tensão de assentamento necessária para pressões Classe 600+.
- Regras Estritas de Gaxetas: Deve usar gaxetas de Face Completa. Não pode usar gaxetas de Enrolamento Espiral de alto desempenho.
- Penalidade de Área de Superfície: Requer maior carga total de parafusos para atingir a mesma estanqueidade de vedação que um flange RF.
| Característica | Face Elevada (RF) | Face Plana (FF) |
| Capacidade de Vedação | Alta (Tensão concentrada) | Moderado (Tensão distribuída) |
| Uso Principal | Tubulação de Aço (Linhas de processo) | Ferro Fundido/FRP/Utilitário |
| Fator de Risco | Pode rachar materiais frágeis | Pode vazar se a junta errada for usada |
| Tipos de Juntas | Versátil (SWG, RTJ, IBC) | Restrito a Juntas Macias de Face Completa |
Aplicações e Casos de Uso
Flange de face saliente na indústria
Flanges RF são o padrão onde a contenção de vazamento é crítica.
Engenheiros especificam RF para sistemas que sofrem expansão térmica, surtos de pressão ou contêm meios perigosos.
- Óleo & Gás: Linhas de transporte de alta pressão onde Juntas Espirais Enroladas são obrigatórias para segurança contra incêndio.
- Processamento Químico: Linhas de ácido/álcali corrosivas usando ligas exóticas (Hastelloy/Duplex) com faces RF.
- Sistemas de Vapor: Linhas de vapor de usinas de energia usam flanges RF porque o ciclo térmico afrouxaria uma junta de Face Plana.
Flange face plana na indústria
Flanges FF são o padrão para serviços de Utilidade e Baixa Pressão envolvendo componentes de ferro fundido/dúctil.
Eles são ubíquos em sistemas de suporte municipal e industrial geral.
- Tratamento de Água: Conexões para grandes Válvulas de Gaveta de Ferro Fundido e Válvulas de Retenção (AWWA C207 ou ASME B16.1).
- Proteção contra Incêndio: Hidrantes e redes de sprinklers normalmente usam interfaces Classe 125 FF.
- Marítimo/HVAC: Circuitos de resfriamento de água do mar usando bombas de Bronze ou Cobre-Níquel frequentemente requerem FF para evitar rachaduras no corpo da bomba.
Compatibilidade e instalação
A Regra de Ouro da Tubulação: Nunca aparafuse um flange de Aço RF diretamente a um flange de Ferro Fundido FF sem mitigação.
Este é um cenário de “falha grave”. A lacuna criada pela face elevada atua como uma alavanca, e o flange de ferro fundido irá quebrar.
| Cenário | Solução Correta |
|---|---|
| Conectando Tubo de Aço a Válvula de Ferro Fundido | Opção 1: Compre um flange de aço de Face Plana. Opção 2: Usine a Face Elevada do seu flange de aço para torná-lo plano. |
| Seleção de Junta | Use um Junta de Face Completa (Borrachas/Fibras) para preencher toda a lacuna e distribuir a carga. |
| Controle de Torque | Use os valores de torque para Ferro Fundido, não Aço. Aperto excessivo pode desgastar as roscas do ferro ou rachar o corpo. |
Dica: Se não for possível usinar o flange, alguns sites usam um “Anel Espaçador” para preencher a folga, mas usinar ou comprar o flange FF correto é sempre a solução de engenharia mais segura e à prova de vazamentos.
Escolhendo o Flange Correto
Fatores-chave de seleção
A seleção do flange geralmente é determinada pelo “Elo Mais Fraco” do seu sistema—tipicamente a conexão da válvula ou bomba.
Use esta lista de verificação de decisão de engenharia:
| Fator | Regra de Decisão |
|---|---|
| Equipamento de Acoplamento | A bomba/válvula é de Ferro Fundido, Plástico ou Bronze? Use Face Plana. É de Aço? Use Face Elevada. |
| Pressão do Sistema | Classe 150/300/600+ geralmente padrão RF. Classe 125 (Ferro) estritamente padrão FF. |
| Tipo de Junta | Você precisa de uma Junta Espiral à Prova de Fogo? Você precisa Face Elevada Flanges para assentá-lo adequadamente. |
| Serviço de Fluido | Serviços perigosos/tóxicos geralmente exigem a contenção superior de uma junta RF com uma junta semimetálica. |
A equipe técnica da Sunhy pode cruzar referências das folhas de corte de suas bombas e válvulas para ajudar a confirmar o acabamento e a seleção de juntas antes da fabricação, garantindo que você não enfrente atrasos durante a montagem no local.
Normas e códigos da indústria
Seus flanges devem atender aos códigos reguladores para garantir segurança e intercambiabilidade.
A Sunhy apoia projetos alinhados a estes principais padrões globais:
| Padrão/Código | Descrição |
|---|---|
| ANSI/ASME B16.5 | A “Bíblia” para Flanges de Tubos de Aço. Define alturas RF e classes de pressão. |
| ASME B16.1 | O padrão para Flanges de Tubos de Ferro Fundido Cinzento (comumente FF nas Classes 125/250). |
| AWWA C207 | Flanges para obras hídricas (Flanges de Anel de Aço). Frequentemente Face Plana para baixa pressão. |
| DIN EN 1092-1 | Padrão métrico europeu (Tipo 11 = RF Weld Neck; Tipo 01 = FF Plate). |
Certifique-se de que seu pedido de compra especifique o padrão explicitamente (por exemplo, “ASME B16.5, Classe 150, RF, A182 F316L, NPS 4, 125-250 AARH Finish”).
Erros comuns a evitar
Evite essas falhas dispendiosas em campo seguindo a disciplina adequada de especificação e montagem:
- O Erro do “Gap”: Deixar uma lacuna visível entre as bordas externas de uma conexão RF-para-FF. Isso indica tensão de flexão no flange.
- O Erro do “Gaxeta Errada”: Usar uma gaxeta Spiral Wound dura em um flange Flat Face macio. O enrolamento metálico esmagará a face ou rachará o flange.
- Excesso de torque: Aplicar valores de torque “Aço” a flanges “Ferro Fundido”. O ferro é frágil; respeite os limites de torque mais baixos dos equipamentos ASME B16.1.
- Reutilizar juntas: Uma vez comprimidas, as gaxetas perdem suas propriedades de recuperação. Sempre instale gaxetas novas ao remontar uma junta.
Observação: Entre em contato com os especialistas da Sunhy se você não tiver certeza sobre uma conexão. Podemos usinar flanges personalizados para resolver problemas de incompatibilidade RF/FF.
PERGUNTAS FREQUENTES
Qual é a principal diferença entre flanges de face elevada e flanges de face plana?
A geometria da superfície de vedação e a distribuição de carga. Flanges Raised Face (RF) têm um degrau elevado (1/16″ ou 1/4″) para concentrar pressão para vedação de alto desempenho. Flanges Flat Face (FF) são nivelados com o OD para distribuir carga uniformemente, evitando danos a materiais frágeis como Ferro Fundido.
É possível conectar um flange de face elevada a um flange de face plana?
Não diretamente em equipamentos frágeis. Se conectar Aço RF a Ferro Fundido FF, você deve usina a face elevada plana e usa uma junta de face completa. A falha em fazer isso cria um momento de flexão que quebrará o flange de ferro fundido. Se conectar Aço a Aço, geralmente é seguro, mas não ideal.
Em quais indústrias as flanges com face elevada são mais utilizadas?
Indústrias de processo (Óleo & Gás, Química). RF é o padrão para tubulação de aço porque suporta juntas espirais enroladas de alta pressão e fornece a vedação mais apertada para fluidos perigosos.
Qual tipo de gaxeta deve ser usado com cada tipo de flange?
RF: Juntas espirais enroladas, junta de anel (RTJ) ou juntas de perfil de cames (dentro do círculo de parafusos).
FF: Juntas de face completa (com furos para parafusos) feitas de Borracha, Fibra ou PTFE. Nunca use uma junta de metal duro em uma Face Plana.
Como escolher a flange correta para o seu sistema?
Verifique o equipamento de acoplamento primeiro. Se sua válvula for de Ferro Fundido (Classe 125), você precisa de um flange de Face Plana. Se sua válvula for de Aço (Classe 150/300), você precisa de um flange de Face Elevada. Sempre combine a face com os limites de material do equipamento.
| Fator | Flange de Face Elevada (RF) | Flange de Face Plana (FF) |
|---|---|---|
| Pressão | Comum entre as classes ASME B16.5 (depende do material) | Frequentemente associado a normas de ferro fundido/utilidade (depende do serviço) |
| Material | Aço / Inoxidável | Equipamento de ferro fundido / PRFV / Plástico / Revestido |
Dica: Consulte a equipe de engenharia da Sunhy para estratégia de torque, compatibilidade de gaxetas e verificação de faceamento—especialmente para juntas dissimilares e interfaces de equipamentos frágeis.
Para uma visão completa de tipos de flanges e padrões, consulte nosso guia completo
