Como Calcular o Torque de Aperto de Parafusos de Flange e Análise de Caso
A maioria das falhas em conexões aparafusadas flangeadas são devidas à montagem inadequada e aplicação incorreta do torque do parafuso. Portanto, é muito importante garantir que os parafusos estejam bem apertados para garantir que as juntas não tenham vazamentos. Geralmente, você pode consultar a tabela de torque do parafuso do flange para consultar os dados correspondentes.
Agora, o TorStark mostrará como calcular o torque de aperto dos parafusos do flange.
Fórmula de cálculo do torque do parafuso do flange
O torque do parafuso é a força de torção ou rotação aplicada para apertar a porca em um parafuso. Usando um calibrado torquímetro (manual ou hidráulico), o torque do parafuso do flange pode ser medido durante a montagem do flange. Este torque cria uma força axial no parafuso. Quanto mais torque você aplicar, mais a porca estica o parafuso e a carga na arruela aumenta.
Use a fórmula abaixo para calcular o torque do parafuso para montagens de flange.
Torque aplicado, T= (k∙f∙d)/12 (unidades FPS)
T = Torque (ft-lbs)
K = fator de porca adimensional ou fator de aperto
F = força axial (lbs)
D = Diâmetro Nominal do Parafuso (polegadas)
Torque aplicado, T = (kdf)/1000
T = torque (Nm)
f = carga do parafuso (N)
d = diâmetro do parafuso (mm)
K = fator de porca adimensional ou fator de aperto
Fator de porca em cálculos de torque de parafuso de flange
O fator de porca ou fator de aperto (k) é o coeficiente de atrito “corrigido”. É um coeficiente de correlação derivado empiricamente, incluindo o efeito do atrito. O fator noz depende de uma variedade de fatores, incluindo:
Fatores Geométricos - Forma ou Tipo de Rosca
A força de atrito entre a porca e a superfície de rolamento do flange
Atrito entre as roscas da porca e do parafuso
Diâmetro do parafuso
Material do parafuso
Temperatura de montagem, etc.
Devido a muitos fatores, o torque aplicado entre dois fixadores sempre varia entre 20-30%. Uma pequena alteração no fator de porca/fator de aperto resultará em uma grande alteração na carga da gaxeta. Um fator de porca de 0,1 produz duas vezes mais força axial do que um fator de porca de 0,2 para o mesmo valor de torque.
Caso de cálculo do torque de aperto do parafuso do flange
Agora, tome como exemplo a conexão de parafuso de flange amplamente utilizada na indústria petroquímica.
Na construção de engenharia, para aumentar a segurança das conexões aparafusadas, é necessário aplicar uma força de pré-aperto adequada, e a aplicação da força de pré-aperto é realizada por um determinado torque de aperto. Se o torque de aperto dos parafusos do flange for muito grande, a junta será danificada ou até mesmo os parafusos serão torcidos para causar vazamento. Se o torque de aperto for muito pequeno, a força de compressão residual da junta após a compressão não atingirá a pressão específica de vedação, causando vazamento na superfície de vedação.
A seguir, um breve cálculo e análise da força nos flanges de entrada e saída do resfriador de ar. Calcule o torque de aperto necessário para cada parafuso do flange antes da construção, de modo a evitar vazamentos na superfície de vedação do flange devido ao torque de aperto muito pequeno durante a construção e danos às juntas e parafusos causados pelo torque de aperto excessivo.
1. Cálculo do torque de aperto dos parafusos do flange
1.1 Dados conhecidos
A pressão de projeto do resfriador de ar p = 15,0 MPa
A classificação de pressão do flange é de 15,0 MPa
O diâmetro nominal é DN250 mm
Temperatura de projeto 100°C
O material do parafuso é 35CrMoA
A especificação do parafuso é M36X3
Número de parafusos 16
Flange - Diagrama Esquemático de Conexão da Gaxeta do Parafuso
1.2 Cálculo
(1) Determine a largura de vedação básica da junta b0
Para juntas de anel de metal,b0=w/8= 15. 88/8=1,985(mm).
(2) Determine a largura de vedação efetiva da junta b
quando b0≤6,4 mm, b=b0
quando b0>6,4 mm, b=2,53b01/2
b0=1. 985 mm≤6,4 mm no texto
tome b=b0=1. 985mm
(3) Determine o diâmetro DG do círculo central da força de pressão da junta
quando b0≤6,4 mm, o valor de DG é o diâmetro médio da superfície de contato da junta; e quando b0> 6,4 mm, o valor de DG é igual ao diâmetro externo da superfície de contato da gaxeta menos 2b. Desde b0 é igual a 1,985 mm≤6,4 mm, DG toma o diâmetro médio da superfície de contato da junta, que é 323,85 mm.
(4) A força axial total F do parafuso causada pela pressão interna no estado operacional
F=∏DG2p/ 4 =1234,90 kN
(5) A força mínima de pressão da junta Fp necessário no estado operacional
Fp=2∏DGbmp=393,61 kN
(6) A carga total mínima do parafuso Wp necessário no estado operacional
Cp=F+Fp =1628,51 kN
(7) A carga total mínima do parafuso Wa exigido sob o estado de pré-aperto
Ca=∏DGpor = 361,92 kN
(8) A carga total de projeto do parafuso no estado de pré-aperto Wy
Cy=(Am+Ab)×[σ]b/2
No estado pré-apertado, a área total mínima de parafusos necessária é Aa=Wa/[σ]b=1587,37 mm2
No estado operacional, a área total mínima de parafusos necessária é Ap=Wp/[σ]bt=7905,39 mm2
(9) Área total do parafuso Am
Porque Ap>Aa, Am= Ap=7 905,39 milímetros2
(10) Área real A de um único parafuso
A=Π/4×(d1-P1/6)2= 883,65 mm2.
(11) Área total real do parafuso Ab
UMAb=nA =14138,4 mm2, porque Ab>Am, Ab é o que se busca.
(12) A carga total de projeto do parafuso é W
W=Wy=(Am+Ab)[σ]b/2=2513,00 kN.
(13) Torque de aperto T necessário para cada parafuso
T=kWdB10-3/n=735,05 N·m.
No fim
A partir dos cálculos e casos acima, pode-se ver que é muito importante conhecer com precisão o torque de aperto dos parafusos do flange. Evita danos a juntas, parafusos e vazamentos nas juntas. A TorcStark tem uma vasta experiência em aparafusamento de flanges. Ao mesmo tempo, nossos engenheiros podem fornecer soluções razoáveis a qualquer momento. Ajudá-lo a resolver os problemas de instalação e remoção de parafusos na engenharia.