Tipos y especificaciones de bridas forjadas

Qué es una brida forjada?

Una brida forjada es una conexión de brida hecha de material pesado, con una estructura hermética y resistencia a la alta presión y a la corrosión. Se fabrica mediante un proceso de forjado a alta temperatura y alta presión. Las bridas de acero forjado se dividen generalmente en tres tipos: ligeras, medianas y pesadas. Según las normas de implementación, se pueden clasificar en diferentes especificaciones, como la norma americana, la norma europea, la norma china, la norma japonesa y la norma industrial.

La brida forjada es un producto con las mejores propiedades mecánicas entre los productos de bridas. Su materia prima suele ser un tubo en bruto, que posteriormente se corta y martilla continuamente para eliminar defectos como segregación y holgura en el lingote de acero. Su precio y sus propiedades mecánicas son superiores a las de las bridas fundidas convencionales.

Las bridas de tubería son piezas que conectan tuberías entre sí y válvulas, y se conectan a los extremos de las tuberías. También existen bridas que se utilizan en la entrada y salida de equipos. Se utilizan para la conexión entre dos equipos. Son piezas que conectan tuberías entre sí y se conectan a los extremos de las tuberías. Es un accesorio para tuberías. Los principales materiales de las bridas forjadas son acero al carbono, acero aleado y acero inoxidable.

Clasificación según normas internacionales:

Las bridas forjadas se clasifican según normas internacionales para garantizar la consistencia y calidad del producto. Algunas de las normas más conocidas incluyen:

ANSI/ASME B16.5: Aplicable al tamaño y la presión de las bridas de tuberías.
DIN/EN: Norma europea para sistemas de tuberías.
API: Especificación de la industria petrolera.

Además, las bridas también se clasifican según su presión nominal (denominada clase de presión), que varía de la clase 150 a la clase 2500, según la aplicación.

Principales tipos de bridas forjadas:

Existen numerosos tipos de bridas forjadas, cada una diseñada para satisfacer las necesidades específicas de diferentes aplicaciones. Las bridas forjadas se pueden dividir en las siguientes categorías según el método de conexión:

1. Brida deslizante (SO)
La tubería se inserta en el orificio interior de la brida para su soldadura, lo que facilita su instalación y es económico. Es adecuada para baja presión y vibraciones no violentas.

2. Brida de Cuello Soldable (WN)
Con un cuello largo, se conecta a la tubería mediante soldadura a tope. Ofrece alta resistencia, alta presión y alta temperatura, y se utiliza frecuentemente en condiciones de trabajo severas.

3. Brida de Encaje Soldable (SW)
La tubería se inserta en el encaje de la brida para su soldadura, lo cual es adecuado para tuberías de alta presión de diámetro pequeño (≤DN50).

4. Brida Roscada (TH)
Conexión con rosca interna, sin necesidad de soldadura, fácil de desmontar, utilizada en baja presión, diámetro pequeño o en aplicaciones a prueba de explosiones.

5. Brida de Unión Traslapada (LJ)
El anillo de la brida se combina con una tubería corta, que puede girarse para facilitar la alineación, pero su capacidad de soportar presión es baja.

Clasificación por superficie de sellado:

1. Cara Plana (FF)
La superficie de sellado está alineada con la superficie de la brida y se utiliza para el sellado de juntas blandas de baja presión (como bridas de hierro fundido).

2. Cara Realzada (RF)
La superficie de sellado es ligeramente más alta que la superficie de la brida (generalmente de 3 a 5 mm), la más común, adecuada para presiones medias y altas.

3. Cara de Junta Anular (RTJ)
Con ranura anular, compatible con junta anular metálica, se utiliza para alta presión y alta temperatura (como la norma API 6A).

4. Macho-Hembra (M/F)
Las superficies convexa y cóncava están emparejadas, lo que ofrece un buen rendimiento de sellado y se utiliza para medios inflamables y explosivos.

Tipos especiales:
Brida Ciega (BL)
Cierra el extremo de la tubería para mantenimiento o aislamiento del sistema.

Brida Reductora
Conecta tuberías de diferentes diámetros con orificios centrales excéntricos o concéntricos.

Normas de materiales para bridas de acero forjado:

Los materiales de las bridas de acero forjado suelen ser acero al carbono, acero aleado y acero inoxidable.

Bridas forjadas de acero inoxidable: ASTM A182 F304, F316
Bridas forjadas de acero aleado: ASTM A182 F5, F9, F11, F12, F21, F22
Bridas forjadas de acero al carbono: ASTM A105, ASTM A694 F42, F46, F52, F60, F65 y F70, ASTM A350 LF2

ASTM A182/A182M:
Esta especificación abarca los componentes de tuberías de acero forjado de baja aleación y acero inoxidable utilizados en sistemas de presión. Incluye bridas, accesorios, válvulas y piezas similares que cumplen con los tamaños o estándares dimensionales especificados.

ASTM A105:
Componentes de tuberías de acero al carbono forjado para sistemas de presión a temperaturas normales y elevadas, como bridas, accesorios, válvulas y piezas similares.

ASTM A350/A350M:
Esta especificación abarca diversos grados de bridas, accesorios y válvulas forjados, tanto de acero al carbono como de baja aleación, forjados o laminados en anillo, principalmente para aplicaciones criogénicas y para las pruebas de tenacidad a la entalla requeridas para componentes de tuberías.

ASTM A694/A694M:
Esta especificación abarca piezas forjadas de acero al carbono y de acero aleado para bridas de tuberías, accesorios, válvulas y componentes de transmisión de alta presión.

Características y ventajas de las bridas forjadas:

1. Alta resistencia
Las bridas forjadas ofrecen alta resistencia y rigidez, y pueden soportar alta presión, alta temperatura, cargas elevadas y otros entornos de trabajo. Durante el proceso de forjado, los granos metálicos de la brida se prensan para eliminar defectos como poros e inclusiones de escoria. La densidad del material es alta y la presión es uniforme. La resistencia a la tracción y al impacto son significativamente mejores que las de las bridas fundidas. Son aptas para alta presión (como la clase 1500 y superior) y condiciones de carga pulsante.

2. Excelente rendimiento de sellado
Gracias al mecanizado de alta precisión y a los materiales de sellado de alta calidad, las bridas forjadas ofrecen un excelente rendimiento de sellado y pueden prevenir eficazmente las fugas de líquido o gas.

3. Buena resistencia a la corrosión
Durante el proceso de forjado, se eliminan las incrustaciones de óxido de la superficie de la brida forjada, lo que le confiere una excelente resistencia a la corrosión.

4. Control preciso del tamaño
Las bridas forjadas ofrecen una alta precisión de procesamiento, un excelente acabado superficial de sellado y precisión en la posición de los orificios de los pernos, una conexión hermética y una estructura firme.

5. Amplia adaptabilidad de materiales
Las bridas forjadas pueden fabricarse en diversos materiales, como acero al carbono, acero inoxidable, acero aleado (como acero dúplex 16Mn y F51), etc., para satisfacer requisitos especiales como la corrosión y las altas temperaturas.

Especificaciones de las bridas forjadas:

a. Diámetro nominal (DN)
Rango común: DN15 (½") a DN600 (24"). Las bridas de gran diámetro suelen utilizar soldadura a tope o una estructura de manguito suelto.

b. Nivel de presión (PN/Clase)
Norma americana (ASME B16.5): Clases 150, 300, 600, 900, 1500, 2500.
Norma china (GB/T): PN6, PN10, PN16, PN25, PN40, etc.
Brida de alta presión: hasta PN420 o Clase 2500 o superior.

c. Material
Acero al carbono: Q235, A105 (norma americana), acero n.° 20.
Acero aleado: 16Mn, acero inoxidable 304/316, aleación de CrMo (como F11, F22).
Materiales especiales: Acero dúplex, Hastelloy y otros materiales resistentes a la corrosión.

Proceso de forja de bridas forjadas:

a. Forja libre: Adecuado para piezas forjadas individuales y de lotes pequeños con formas simples. Los procesos básicos incluyen recalcado, embutición, punzonado, doblado y corte. Las herramientas de forja libre son sencillas y se utilizan ampliamente en la producción de lotes pequeños.

b. Forja en matriz: Adecuado para la producción en masa, con las ventajas de alta productividad, operación sencilla, fácil mecanización y automatización. Los procesos básicos de forja en matriz incluyen troquelado, calentamiento, preforja, forja final, punzonado, recorte, temple y revenido, y granallado. Las piezas forjadas en matriz presentan alta precisión dimensional, pequeña tolerancia de mecanizado y una distribución de la estructura de fibra más adecuada.

Requisitos del proceso de forja:

1. Utilizar múltiples forjados y deformación gradual para evitar un enfriamiento y calentamiento excesivos.
2. Controlar la temperatura y la velocidad de forja para evitar grietas y deformaciones.
3. Utilice matrices y equipos de forja adecuados para garantizar la precisión y la calidad del producto.
4. Antes del procesamiento posterior, se debe realizar un tratamiento superficial y eliminar la tensión residual del forjado.

Ámbitos de aplicación de las bridas forjadas:

Las bridas forjadas se utilizan ampliamente en los sectores del petróleo, la industria química, la energía eléctrica, la metalurgia, la construcción naval, la medicina, etc., especialmente en entornos de trabajo con altas temperaturas, altas presiones, corrosión intensa y vibraciones intensas, donde pueden aprovechar al máximo sus excelentes ventajas de rendimiento.

Escenarios de aplicación típicos:

1. Sistema de tuberías de alta presión
Por ejemplo, las unidades de craqueo de petróleo (clase 900 y superior) y las tuberías principales de vapor de la energía nuclear dependen de la resistencia al estallido de las bridas forjadas.

2. Entornos extremos
A bajas temperaturas (gasoducto de GNL a -196 °C) o altas temperaturas (calderas de centrales eléctricas a más de 538 °C), los materiales forjados ofrecen una mejor tenacidad y resistencia a la fluencia a bajas temperaturas.

3. Medios corrosivos
En entornos químicos ácidos y alcalinos, se utilizan bridas forjadas de acero inoxidable o de aleación para prolongar su vida útil.

4. Condiciones de vibración
En barcos y sistemas de tuberías de compresores, la resistencia a la fatiga de las bridas forjadas puede reducir el riesgo de aflojamiento de los pernos.

Precauciones para la selección de bridas forjadas:

a. Adaptación a las condiciones de trabajo: seleccione los materiales y las superficies de sellado según la presión, la temperatura y el medio (corrosividad, toxicidad).
b. Unificación de estándares: Asegúrese de que la brida cumpla con los estándares de tuberías y válvulas (por ejemplo, las distancias entre los orificios de los pernos según ASME y GB podrían no ser compatibles).

c. Tecnología de procesamiento: Las bridas de alta presión requieren un tratamiento térmico (como normalización y temple) después del forjado para eliminar la tensión interna.

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