Ténico
Seu parceiro em Soldagem e Corte Soldagem de Tubulações ÍNDICE INTRODUÇÃO . 1 FABRICAÇÃO DE DUTOS TERRESTRES DE DUTOS SUBMARINOS . TUBOS API 5L „ „ 26 QUALIFICAÇÃO DE PROCEDIMENTOS DE SOLDAGEM. „ SOLDAGEM . 55 ELETRODOS CELU PIPEWELD . BÁSICOS OK… to view nut*ge 3 FABRICAÇÃO 13 ODOS 80 TÉCNICAS DE SOLDAGEM E PRATICAS OPERACIONAIS _ SOLUÇOES AUTOMÁTICA DE TUBULAÇÕES . BIBLIOGRAFIA . 58 88 DEFEITOS: CAUSAS „ 134 SOLDAGEM 142 Elaborado, traduzido (parte) e adaptado por Cleber Fortes – Eng. Metalúrgico, MSc. – Assistência Técnica Consumíveis José Roberto Domingues — Eng. Metalurgista — Gerência Técnica Consumíveis – ESAB – BR Última revisao em 31 de agosto de 2004 SOLDAGEM DE TUBULAÇOES Introdução Diariamente, incontáveis quilômetros de tubulações de aço são construídos no mundo para os mais vanados usos industnais e civis.
As tubulações formam verdadeiras redes, comparáveis a sistemas de rodovias que, embora não tão óbvio, são definitivamente muito mais intrincadas e transportam fluidos que se tornaram essenciais para nós. Para atender às especificações técnicas e satisfazer aos requisitos de segurança necessários, oram desenvolvidos nos últimos anos materiais e processos de soldagem especiais que evoluíram com o segmento.
O principal processo de soldagem utilizado na instalação de tubulações é a soldagem manual com eletrodo revestldo que, graças a sua facilidade e versatilidade, é ainda o mais usado. Contudo, para reduzir custos e aumentar a produtividade, particularmente em longos percursos, várias empreiteiras adotaram processos de soldagem semi-automáticos ou totalmente automáticos com arames tubulares com alma metálica ou não metálica e arames sólidos.
Os arames tubulares podem ser com proteção gasosa u autoprotegidos. Esse trabalho descreve ambos os métodos. Foi dedicado, em particular, um amplo espaço para a soldagem manual, com referência especlal às práticas operacionais e ? avaliação da qualidade, devido ao seu considerável uso ainda hoje, porém sem desprezar os métodos mais modernos e produtivos que serão cada vez mais utilizados no futuro. SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES A premissa deste trabalho é satisfazer às necessidades da maioria dos profissionais que trabalham na área de sol PAGF 83 satisfazer as necessidades da maioria dos profissionais que trabalham na área de soldagem, mas, particularmente, fornecer os usuários informações úteis e uma sólida base operacional, relatlvamente aos processos, materiais de adição e equipamentos de soldagem.
No intuito de um maior esclarecimento quanto ? instalação de dutos, discute-se sua montagem, apresentam-se os tipos de tubos, as normas utilizadas e em especial os processos de soldagem empregados, dando-se ênfase à soldagem de dutos para transporte de óleo e gás e considerando-se também a soldagem de tubulações de elevada resistência (API 5L X-80). 2 SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES capítulo 1 Fabricação de dutos terrestres
No processo de instalação de dutos terrestres são várias as etapas envolvidas, destacando-se as seguintes: Faixa de domínio Corresponde ao local de abertura da vala e implantação da tubulação. A abertura desta faixa deve levar em consideração o menor impacto possível ao meio ambiente, devendo a diretriz da vala localizar-se em uma de suas laterais, de forma a possibilitar espaços para futuras instalações. Normalmente a faixa apresenta uma largura de 20 m, podendo ser de 15 m em áreas de reserva ambiental. Cursos d’água devem ser mantidos e canalizados, caso necessario.
Traçado da diretriz da vala A diretriz definida pelo projeto deve ser marcada ao longo da faixa de domínio, que deve ser devidamente identificada. Abertura da vala A largura da vala deve ser compativel com o diâmetro do duto, de modo que o abaixamento não cause danos ao revestimento, sendo normalmente empregada uma folga de meio diâmetro da tubulação. A profundidade da vala varia conforme a classe de locação e tipo de terreno, devendo a terra escavada ser lançada sempre de um mesmo lado, próximo à vala, e do lado oposto de onde os tubos serão desfilados. mportante salientar que, no fundo da vala, não pode haver material duro que cause danos ao evestimento das tubulações (veja a Figura 1 Figura 1 – Abertura da vala Transporte e distribuição dos tubos Durante o processo de montagem, os tubos são transportados, com material macio entre eles (sacos de areia ou palha de arroz) e distribuídos ao longo da faixa de domínio, sendo movimentados com 4 SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES cintas próprias, de modo a danificar o revestimento (veja a Figura 2).
A distribuição dos tubos é feita ao longo da vala, do lado oposto ao solo escavado, sendo os tubos apoiados sobre sacos de solo selecionado ou de palha de arroz (veja a Figura 3). Tubos e curvas concretadas evem ser identificados com a localização dos pontos onde serão instalados. Figura 2 – Transporte dos tubos Figura 3 – Distribuição dos tubos (desfile) SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Curvamento 3 própria, denominada curvadeira (veja a Figura 4 e a Figura 5). Para tal deve-se inicialmente qualificar um procedimento de curvamento.
Figura 4 – Curvamento de tubos – Curvadeira Figura 5 6 Concretagem de tubos e curvas Nos cruzamentos, travessias de rios, brejos e áreas sujeitas a alagamento, os tubos e curvas são concretados de forma a dar-lhes maior proteção e peso (veja a Figura 6). A espessura o concreto é calculada pelo pessoal de projeto em função do diâmetro do tubo, e normalmente varia entre 25 mm e 75 mm. Antes de ser concretado, o revestimento deve ser inspecionado e reparado, se for necessário.
Figura 5 – Concretagem de tubos Montagem Montagem e soldagem de dutos são termos que se confundem, já que andam juntos, sendo a soldagem uma atividade posterior à montagem. A montagem se caracteriza normalmente pelo acoplamento entre um tubo e uma coluna e a soldagem do primeiro passe, seja totalmente (no caso de acopladores internos), ou metade da junta (para o caso de acopladores xternos) — veja a Figura 7. Antes da mon7 SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES tagem, é necessário re-inspecionar o estado dos biséis e da superfície descoberta, de modo a se detectar e eliminar defeitos ue ossam existir.
PAGF s 3 será tratado com maiores detalhes num item específico. Inspeção das soldas Após a soldagem, as juntas são inspecionadas quanto à presença de descontinuidades, tendo com critério de aprovação requisitos de normas definidos em projeto. 8 Figura 8 – Soldagem de dutos Revestimento de juntas de campo Todas as juntas de campo, depois de soldadas, inspecionadas e provadas, devem ser protegidas pelo revestimento com uma manta de polietileno.
Inspeção do revestimento dos tubos Antes do abaixamento da coluna, o revestimento dos tubos e curvas não concretados deve ser totalmente inspecionado no campo. Os defeitos detectados devem ser reparados. g Abaixamento da coluna A coluna, uma vez aprovada, deve ser abaixada à vala o mais rapidamente possível, de modo a se evitar novos danos no revestimento (veja a Figura 9). Antes do abaixamento, deve haver uma inspeção das condições laterais e de fundo da vala, que não deve conter pontas de pedra que possam danificar o evestimento.
A coluna deve ficar totalmente acomodada no fundo da vala, e os espaços vazios devem ser preenchidos por solo selecionado ou areia. Cruzamentos e travessias PAGF 6 83 Eventualmente pode ser aérea. Tie-ins Tie-ins são pontos de ligação entre dois conjuntos previamente lançados, podendo ser entre duas colunas ou entre uma coluna e um cruzamento ou travessia. A soldagem de tie-ins é sempre executada dentro da vala e entre dois pontos fixos, sendo, por isso, uma soldagem de maior complicação devido à restrição da junta. 0 Figura g – Abaixamento da coluna Figura 10 – Travessia Outras etapas roteção e restauração da faixa Limpeza da linha e passagem de placa calibradora (pig) Teste hidrostático Identificação de pontos na faixa Proteção catódica Revisão do projeto as built Condicionamento 12 SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES capitulo 2 Fabricação de dutos submarinos Os tubos empregados na fabricação de dutos submarinos são revestidos com polietileno ou polipropileno para isolar a água do mar da superfície da tubula ão_ E-xistem também dutos totalmente fabricados em ou material similar.
PAGF 7 3 produção e movido até que sua extremidade coincida com a primeira estação de soldagem. O segundo tubo é rolado até a linha de produção, sendo utilizado um dispositivo de alinhamento (acoplador interno ou externo) para ajustar a junta conforme os requisitos da EPS aplicável.
Figura 12 – Preparação Quando o passe de raiz e o passe quente forem depositados — veja a Figura 13 —, o duto será puxado por um cabo acoplado à extremidade do primeiro tubo, até que a solda se alinhe com a segunda estação de soldagem, onde se iniciam os passes de enchimento, ao mesmo tempo em que o terceiro tubo nos racks é rolado para a linha 14 SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES de produçao, recomeçando a atividade de acoplamento.
Figura 13 – Passe de raiz e passe quente Esse processo continua até que a primeira solda esteja na estação de acabamento, onde é realizada a inspeção visual. Todas as estações intermediárias de enchimento são monitoradas quanto à conformidade com os requisitos da EPS aplicável. O intervalo de tempo entre as atividades de puxar o duto é controlado pelo tempo levado para completar o número requerido de passes de solda na primeira e na última estação de soldagem.
O número de estações intermediárias de enchimento é determinado pelo número de passes de solda requeridos para aprontar a junta ara o acabamento (veja a Figura 14). Após a inspeção visual da junta soldada, o duto será puxado até o bunker de radlografla (pode ser também por ultra-som), onde a solda é radiografada e imediatamente avaliada em conformidade com os criter ultra-som), onde a solda é radiografada e imediatamente avaliada em conformidade com os critérios de aceitação aplicáveis.
Eventualmente, podem ser realizados reparos nas estações de soldagem. Figura 14 – Estações de soldagem O duto é então puxado para a estação de revestimento de juntas, onde são executados a preparação de superfície e o revestmento as juntas. Qualquer solda assinalada como carente de reparo passa pelas estações de revestimento sem sofrer qualquer atividade (veja a Figura 15). Para a realização do revestimento das juntas, a superfície não revestida do duto é aquecida até 1000 utilizando um maçarico a gás.
C A tinta de fundo é misturada até se atingir uma consistência suave, sendo aplicada numa camada fina e uniforme até a borda do revestimento de fábrica. As áreas de sobreposição do revestimento de fábrica são então aquecidas para remover a umidade. Ajunta é envolvida com a manta ermo-contrátil, garantindo um posicionamento no esquadro e eqüidistante e uma folga suficiente na parte inferior para permitir correta contração.
A manta é aquecida em toda a circunferência para se contrair, começando pelo centro e trabalhando primeiro uma extremidade e depois a outra. Um ou dois operadores são utilizados para esta atividade, dependendo do diâmetro do tubo (veja a 16 SOLDAGEM DE TUBULAÇOES Figura 16). Figura 15 Figura 16 – Revestimento – Manta termo-contrátil SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Quando o duto sai do galpão, é acoplado um dispositivo que fica preso a um trator que o puxa ? medida que as soldas são executadas.
O duto, nesta fase denominado stalk, é rolado nos racks externos após a última solda, assim permanecendo até a chegada do navio (veja a Figura Figura 1 7 – Stalks nos racks externos Quando o stalk estiver completo e sobre os roletes, é movimentado para seu local de estocagem nos racks de estocagem utilizando pelo menos dois guindastes (veja a Figura 18). Todos os reparos pendentes de soldagem elou de revestimento são encerrados nos racks de estocagem (veja a Figura 19). 18 Figura 18 – Movimentação de stalks Figura 19 – Reparos 19
SOLDAGEM DE TUBULAÇÕES Quando o navio atracar, o primeiro stalk a ser bobinado é colocado nos roletes centrais do rack de estocagem e então puxado ao longo da linha até a estação de tie- in e em seguida até a popa do navio (veja a Figura 20). A partir dai, o navio (veja a Flgura 21 e a Figura 22) assume a operação de suspender o tubo pela rampa, indo até o carretel, onde o tubo é acoplado por soldagem ou por cabo. O navio começa então a bobinar o duto no carretel (veja a Figura 23, a Figura 24, a Figura 25 ea Figura 26), continuando até ue a extremidade do stalk esteia localizada na estac ando é interrompido