Conjunto de conexión de brida de perno..BFJA) como conexión de límite de presión clave en tuberías, recipientes a presión e intercambiadores de calor. La fiabilidad de estas conexiones depende no solo del diseño de ingeniería, sino también de la calidad de la selección, montaje y mantenimiento del material. La aflojamiento de las juntas y los pernos es un factor clave que afecta la fiabilidad. Si no se maneja adecuadamente, el aflojamiento puede causar una disminución del rendimiento de sellado y un daño a la integridad de la conexión a largo plazo. Para elevar el conjunto de conexión de la brida del perno..BFJA) la fiabilidad debe comprender en profundidad las características de comportamiento del material de Junta bajo fuerza, la Ley de cambio del estrés del perno con el tiempo y cuándo debe implementarse el procedimiento de reajuste.

¿¿ cuándo se produce la relajación?

Junta en forma de placa (por ejemplo, torneado de politetrafluoroetano)[PTFE]) La relajación suele ocurrir a temperatura ambiente. Sin embargo, juntas semimetálicas (por ejemplo, juntas de devanado metálico)[SWG]) menor sensibilidad a la relajación de las juntas. Aunque las juntas semimetálicas a menudo se atribuyen a la relajación de las juntas, cuando la temperatura del perno sube a aproximadamente500GradosF（260GradosC) Cuando la Junta se relaja, lo que reduce el estrés de la Junta.

Puntos clave para la selección de materiales de Junta

Para las juntas a base de polímeros, especialmente las compuestas por politetrafluoroetano..PTFE) las propiedades mecánicas de las juntas fabricadas en condiciones de fuerza variarán según el tipo de material y la calidad de procesamiento. La Natividad del torneado o moldeoPTFETiene una excelente tolerancia química, pero puede haber problemas de baja resistencia mecánica y mayor arrastre bajo fuerza. Esto resulta en una mayor relajación de la Junta y una mayor pérdida de esfuerzo de sellado con el tiempo. Por el contrario, el PTFE modificado..rPTFE) y PTFE hinchado..ePTFE) el uso de resina de mayor calidad y microestructura de ingeniería reduce significativamente el arrastre y aumenta la resistencia.rPTFETambién se pueden agregar rellenos inorgánicos, como microesferas de vidrio hueco, sulfato de bario y sílice, para mejorar propiedades específicas. Estos materiales suelen tener un mejor rendimiento en las juntas de brida y son de valor práctico en aplicaciones clave que requieren estabilidad dimensional. Cuando se necesita una mayor resistencia a la compresión, las juntas semimetálicas (como las almohadillas de devanado metálico y las almohadillas dentales metálicas) pueden proporcionar una mejor capacidad de retención de carga y una deformación mínima en condiciones dinámicas.

TEADITTeddy puede suministrar tetrafluorocarburo hinchadoePTFE 24SH, cuentas de vidrio modificadas con tetrafluorocarburoTF1570, tetrafluorocarburo modificado por sulfato de BariumTF1580, tetrafluorocarburos modificados por síliceTF1590.

Selección de materiales de Junta

Debido a las diferencias en las propiedades del material, la selección del material de Junta adecuado debe llevarse a cabo de acuerdo con los requisitos de aplicación específicos, incluyendo:

* Temperatura y presión de trabajo

* Compatibilidad química

* Movimiento esperado de la brida, vibración o ciclo térmico

* Capacidad de mantenimiento del estrés a largo plazo

Figura 1: Banco de pruebas (foto cortesía de teadit teddy)

Una vez seleccionado el material de la junta, garantizar la integridad a largo plazo de la Junta requiere seguir estrictamente los protocolos de montaje establecidos, especialmente las regulaciones sobre el tiempo de aplicación y retención de la carga del perno, como el Instituto Americano de ingenieros mecánicos (aema) ()ASME(...)PCC-1"Montaje de conexión de brida de perno de límite de presión"Montaje conjunto de brida atornillada de límite de presión) "como se describe en el estándar.ASMEresponsablePCC-1El Subcomité está ampliando actualmente la norma para abarcar la relajación de las juntas y los pernos. La próxima edición del estándar será2026Lanzamiento anual. Debido a que el estándar aún no se ha publicado, este artículo no puede contener contenido relevante, pero esta actualización se basará en las siguientes categorías de práctica.

Montaje

1. tiempo de estancia
El tiempo de residencia del material de la Junta permite que la Junta se relaje después de la carga inicial. Esta suspensión ayuda a garantizar que antes de aplicar el "tratamiento de Liberación de esfuerzo" se resuelva la pérdida de cualquier pretensión temprana del perno, recuperando así el estrés de la Junta que pueda perderse debido a la relajación. Tenga en cuenta que la liberación de tensión utiliza el valor final del par que pasa por la circunferencia alrededor de la brida a temperatura ambiente. Arrancar el par de reinicio..PCC-1) es la operación de tratamiento para liberar el estrés de esta manera, pero se aplica cuando la temperatura o las condiciones del proceso están presentes en el recipiente.

Imagen2: interfaz de software. El Banco de pruebas utilizado para este estudio se muestra en la imagen.1Mostrado por dosASME B16.5 NPS 4Consta de una tapa de brida de pulgada con un nivel de presión de150Equipado con ocho5 / 8Perno de pulgada.

El estrés del perno se monitorea en tiempo real a través de medidores de tensión. El material de la brida se utilizanorma ASTM A105Estándar, el material del perno esSAEGrado (resistencia a la tracción es180Mil libras por pulgada cuadrada[Ksi]). La brida superior tiene un agujero que conduce a la Cámara interior, que se puede presurizar. En este estudio, esta función no se utilizó.

De acuerdo con la práctica del sector, se recomienda esperar horas o días para permanecer y relajarse. Sin embargo, los estudios han demostrado estancias más cortas (por ejemplo, solo15Min) se puede proporcionar un compromiso práctico entre el tiempo necesario para volver a apretar y la capacidad de la Junta para mantener el estrés. El tiempo de estancia óptimo depende de factores como el tipo de Junta y las condiciones de funcionamiento específicas. Por lo tanto, debe verificarse a través de la experiencia in situ o siguiendo las directrices del fabricante.

2.Tecnología de aplicación del par

El modo de par controlado y consistente (generalmente en forma de estrella) es crucial para comprimir uniformemente las juntas. La Guía de aplicación enfatiza que el par debe aplicarse en modo Estrella múltiple y terminar en modo circular final, al tiempo que se utilizan herramientas de calibración para garantizar una carga precisa. La compensación por relajación después del tiempo de estancia es para restaurar la precarga perdida debido a la relajación. Algunos usuarios finales han comenzado a registrar los valores de tensión de los pernos (cuando sea factible) utilizando herramientas de verificación de par ultrasónicas o digitales. Aunque el montaje correcto sienta las bases para la integridad de la articulación, para mantenerla durante mucho tiempo, es necesario implementar procedimientos activos de monitoreo y seguimiento.

Mantenimiento y monitoreo

Para resolver el problema de la pérdida de tensión del perno y el arrastre de la junta, se tomaron dos medidas clave: la operación de Liberación de tensión y el reinicio después del arranque.

Sin embargo, para los sistemas que se calentarán durante el funcionamiento, se producirán aflojamientos adicionales debido a la expansión térmica y la deformación de las juntas. En este caso, se recomienda volver a apretar después del arranque para recuperar la carga adecuada del perno y garantizar un rendimiento de sellado a largo plazo.

Para los sistemas de alta temperatura, se recomienda que la temperatura del componente siga siendo inferior450GradosF（232GradosC) volver a apretar al mismo tiempo. Después de superar este umbral, el deterioro del lubricante y el coeficiente de fricción..KLos cambios en el factor) pueden afectar significativamente la precisión del par, lo que resulta en cálculos de estrés poco confiables. Por lo tanto, si se espera que la brida alcance altas temperaturas, la operación de reajuste debe planificarse durante la fase de precalentamiento antes de que se produzcan estos efectos adversos.1. Hay que tener en cuenta que,ASME PCC-1El término "par térmico" ha sido reemplazado por "reiniciar y volver a apretar" para evitar confusión con "perno térmico" (reemplazo de un solo perno). Este es un procedimiento de mantenimiento planificado, no una actividad de mantenimiento de trabajo en vivo. Aunque estos procedimientos se basan en las mejores prácticas y estándares de la industria, su efectividad variará según el material de la Junta y las condiciones de aplicación. Las pruebas de campo y la verificación impulsada por datos son esenciales para optimizar la estrategia de refijación y garantizar la fiabilidad de las juntas a largo plazo.

Verificación a través de pruebas in situ

Recientemente, se han llevado a cabo varias semanas de pruebas controladas de varios materiales de juntas para comprender mejor la respuesta de diferentes categorías de juntas a los cambios de tiempo bajo cargas de compresión y relajación de esfuerzo. El estudio analizó las juntas a temperatura ambiente, con el objetivo de evaluar si todos los tipos de juntas requieren un tiempo de estancia de cuatro horas generalmente recomendado antes de volver a apretarlas, o si los intervalos más cortos pueden proporcionar un rendimiento de sellado similar y reducir el tiempo de parada. Los principales hallazgos incluyen:

-Las juntas semimetálicas (como las almohadillas de devanado metálico y las almohadillas dentales metálicas, entre otros tipos) mostraron una pérdida de esfuerzo de perno extremadamente baja en todos los intervalos de tiempo de estancia probados. Incluso sin volver a apretar, estas juntas pueden mantener la mayor parte de la carga inicial. Por ejemplo, la pérdida de tensión de la Junta de la almohadilla de devanado metálico no se vuelve a apretar y completar.24Solo cambia entre ciclos de horas aproximadamente1,6%. Esto sugiere que para las juntas semimetálicas, los beneficios de volver a apretar horas después son mínimos.

-Por otro lado, el politetrafluoroetano..PTFE) las juntas de base muestran mayores diferencias en el comportamiento de relajación, lo que enfatiza aún más la necesidad de desarrollar estrategias de fijación específicas del material:

• ePTFESin volver a apretar,20Después de horas, se produjo una pérdida temprana de estrés, y la tasa de relajación del estrés alcanzó.12,6%. después de la instalación solo15Minutos para volver a apretar y la pérdida de tensión casi se reduce a la mitad7,5%, y1Horas..7,0%),4Horas..5,9%) y24Horas..3,0%) la mejora posterior es solo pequeña. Esto demuestra que la mayoría de los efectos se pueden lograr durante una breve estancia, mientras que los retrasos más largos generan beneficios decrecientes.

• Tetrafluorocarburo modificadorPTFEMostró una tendencia similar a la relajación. La pérdida de tensión nunca se vuelve a apretar12,5%Bajar 15Minutos7,8%、1Hora6,6%、4Hora5,3%y24Hora4,4%. Aunque se han observado algunas mejoras tras la prolongación de la estancia, la mayoría de los beneficios se han logrado en la primera hora.

• Torneado de ptfe..Sttfe) rendimiento significativamente peor, con la mayor pérdida de estrés de todos los materiales de prueba: alcanzado sin volver a apretar20,0%. Aunque su pérdida de estrés tiende a estabilizarse relativamente temprano..15Cae en minutos12,3%), pero1Se mantiene después de las horas11,7%，4Horas después11,3%, mostrando una pérdida continua y alta de tensión residual. Incluso en24Horas después, su pérdida de estrés sigue alcanzando8,0%, significativamente por encimaePTFEOrPTFE. Esto demuestra que aunqueSttfeLa pérdida de estrés tiende rápidamente a estabilizarse, pero su liberación absoluta de estrés es mucho mayor que la de otros materiales, por lo que la fiabilidad del sellado a largo plazo en entornos de aplicación exigentes es baja.

Aunque siempre es aconsejable prolongar la estancia tanto como sea posible antes de volver a apretar, los estudios han demostrado que no todos los materiales de juntas requieren el mismo tratamiento. El método de talla única no refleja el comportamiento real de los diferentes tipos de juntas. Si existe un límite de tiempo, es posible que las juntas semimetálicas no necesiten volver a apretar en absoluto en algunas aplicaciones, ya que su liberación de tensión es mínima. Por el contrario, el ptfe..PTFE) las juntas de base se benefician de un reinicio temprano, generalmente antes de la marca estándar de cuatro horas. Según el material, la mayor parte de la pérdida de estrés puede ser en poco tiempo.15A60Se reanuda en minutos. Estos hallazgos permiten al equipo de mantenimiento tomar decisiones más inteligentes y específicas del material, optimizando los procedimientos de conexión de perno para mejorar el rendimiento de sellado, minimizando al mismo tiempo el tiempo de inactividad innecesario.

Efectos de las altas temperaturas

Por encima500GradosF（260GradosC) a la temperatura de funcionamiento, el fenómeno de aflojamiento de los pernos puede aumentar significativamente. En la Sociedad Americana de ingenieros mecánicosASME) Reunión de recipientes a presión y tuberías3Un estudio publicado anteriormente muestra:

• Asociación Americana de materiales y ensayosASTM(...)A193 B7Los pernos de grado están en725GradosF（385GradosC) la pérdida de precarga inferior es tan alta como60%.

• norma ASTM A193NivelB16Los pernos están en25%El rendimiento es mejor en condiciones de arrastre.

• norma ASTM A193NivelB8MLos pernos de acero inoxidable incluso obtienen una precarga debido a la diferencia de expansión térmica.

Para las aplicaciones de servicio de alta temperatura, la selección cuidadosa de materiales es crucial para mantener la integridad de la articulación bajo tensión térmica. Los componentes de perno deben actualizarse a materiales con propiedades confiables a altas temperaturas, comoASTM A193 B16Para reducir el riesgo de relajación del estrés de los pernos.

Además, es fundamental que estos pernos se utilicen con tuercas de grado adecuado. Por ejemplo,B16Los pernos deben combinarse4Grado o7Tuerca escalonada para minimizar el aflojamiento de la tuerca.

La integridad de la conexión de la brida del perno no no solo depende del valor del PAR y la selección de la junta, sino que también está arraigada en una comprensión profunda del comportamiento a largo plazo del material bajo cargas de compresión y calor. La relajación de las juntas, la pérdida de tensión de los pernos y el desplazamiento de la brida no son eventos aislados, sino fenómenos continuos que requieren estrategias de mantenimiento predictivas, conocimientos científicos de materiales y un estricto cumplimiento del proceso de montaje.

A medida que los datos de campo continúan revelando la compleja interacción entre el tipo de junta, la retención de la carga y la temperatura, los ingenieros deben adoptar una estrategia activa y basada en datos, a través de pruebas específicas del material, optimización del tiempo y procedimientos de relanzamiento verificados para prolongar el rendimiento de la articulación y reducir el tiempo de inactividad No planificado.

Al adoptar materiales de sellado de alta calidad, procesos de montaje estandarizados y estrictas medidas de mantenimiento, las industrias pueden prolongar efectivamente la vida útil de las conexiones de brida y reducir el riesgo de PAROS no planificados.

Autor:Teadit Teddy Group Angelica pajkovic, Scott Hamilton