Blog

sair 6a Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos ENDs – ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS – APLICADOS À FABRICAÇÃO DE VASOS DE PRESSAO João Bosco Santini Pereira PETROBRAS S. A. Renato Bernardes PETROBRAS S. A. Trabalho apresentado na 6a Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos Salvador/BA, 19 a 21 de Agosto de 2002 p 6a Conferência sobre SINOPSE No projeto determinado nível de OF9 ntos specificado um Ie de qualidade, definido na folha de dados do equipamento, e expresso pelo tipo de exame radiográfico requerido na fabricação.

Em função da extensão definida para a radiografia, parcial ou total, o código e projeto e construção define a eficiência das juntas soldadas, o que influi diretamente no valor das tensões máximas de trabalho admitidas no dimensionamento do vaso de pressão. Sabidamente a radiografia não é a unica inspeção a ser realizada no vaso de pressão, para assegurar a qualidade da fabricação, dentre outros motivos porque somente as juntas soldadas de topo são possíveis de radiografar.

Portanto, na realidade, o exame radiográfico previsto no código de projeto e construção corresponde a um “sistema de controle da matéria prima e das etapas de fabricação”. Este sistema é executado através dos Ensaios não destrutivos -ENDs, desde o fornecimento dos materiais construtivos até ao final da fabricação do até ao tratamento térmico de alivio das tensões residuais e teste de pressão.

A finalidade precípua deste trabalho é especificar quais os ENDs aplicáveis à fabricação de vasos de pressão, dependendo do serviço na unidade de processamento da planta industrial. Assim, a partir do nivel de inspeção radiográfica, parcial ou total, prescrito no código de projeto e construção, é selecionado o conjunto de ENDs e testes para a aceitação o vaso de pressão, compreendendo as fases de aquisição da matéria prima, etapas de fabricação, alivio térmico das tensões provenientes da fabricação e o teste de pressão de aceitação do vaso de pressão.

Sair 1. Introdução O projeto mecânico dos vasos de pressão especifica um determinado nivel de inspeção de fabricação, definido na folha de dados do equipamento, expresso pelo exame radiográfico requerido na fabricação. Em função da extensão da radiografia, parcial ou total, a ser aplicada no vaso, o código de projeto e construção define a eficiência estrutural as juntas soldadas de topo.

Essa eficiência de solda influencia diretamente o valor das tensões máximas admitidas, a considerar no dimensionamento das partes pressurizadas do equipamento. A radiografia não é a única inspeção, a ser realizada no vaso, que vai garantir a qualidade da fabricação, pois nem todas as soldas das partes sob pressão são radiografáveis. Assim, na realidade, a extensão do exame radiográfico, definido no projeto, determina um “sistema de inspeção da matéria-prima e das etapas de fabricação”, que são os ENDs – Ensaios ou Exames Não

Destrutivos — a serem executados no etapas de fabricação”, que são os ENDs – Ensaios ou Exames Não Destrutivos — a serem executados no fornecimento dos materiais construtivos e durante a fabricação, sendo aplicáveis às etapas: a) Materiais de fabricação: chapas, tubos, forjados, fundidos, consumíveis de soldagem; b) Componentes pré- fabricados adquiridos de terceiros: tampos, flanges, tubos e acessórios de tubulação, válvulas, parafusos e porcas, barras e perfis; c) Operações de fabricação do tipo usinagem, prensagem, calandragem, dobramento e rebordeamento; d) Ligações oldadas, aparafusadas, roscadas e mandriladas, executadas durante a fabricação e montagem do equipamento.

Acresçam- se também os ensaios próprios, para as etapas de tratamento térmico de alívio das tensões residuais da fabricação e do teste de pressão dos equipamentos. O requisito mínimo para a Inspeção das soldas pressurizadas do corpo de vasos de pressão é a radiografia parcial ou por pontos (“spot X-raY’), à medida que o serviço do equipamento na planta de processo é especial ou crítico, os requisitos de controle da qualidade da fabricação se tornam mais complexos. Assim, considerando o tipo de inspeção radiográfica, parcial ou total, prescrito para as soldas de topo do corpo do vaso de pressão, é estabelecido um conjunto de ENDs e testes que se aplicam a todas as fases da fabricação e montagem do equipamento. – Aplicação Para o fornecimento de um vaso de pressão, o fabricante deve emitir o “plano de fabricação e inspeção” e o “mapa de soldas”, onde são definidos os ENDs que serão aplicados, durante a fabricação, os parâmetros de 3 soldas”, onde são definidos os ENDs que serão aplicados, durante a fabricação, os parâmetros de controle, os procedimentos de xecução e os critérios de aceitação. Os ENDs normalmente utilizados são os seguintes: VI: visual e dimensional; ME: medição de espessura; RT: radiografia; LP: líquido penetrante; PM: partículas magnéticas; UT: ultra-som; Dureza; Visual e martelamento de refratários; Estanqueidade de chapas de reforço de bocais. 3. Definiçao 3. 1 .

ENDS – Ensaios Nao-oestrutivos comumente utilizados no controle da qualidade da fabricação de vasos de pressão SIGLA RT DESCRIÇÃO Exame radiográfico a- Total ou “full X-raY’ b- Parcial ou “spot X-ray” Exame por ultra- om(l) Exame por partículas magnéticas Exame por l[quido penetrante(2) Exame visual Medição de espessura Exame de Estanqueidade EXECUÇÃO ASME sec V ACEITAÇÃO a- ASME VIII Div 1 UW-51 b- ASME VIII Div 1 UW-52 ASME VIII Div 1 App. 12 ASME VIII Div 1 APP. 6 ASME VIII Div 1 APP. 8 Isento de defeitos Critério próprio Critério próprio Critério próprio UT PM LP VI ME EE ASME sec V ASME sec V ASME sec V ASME sec V PF PF PF MD Medição de dureza Obs: PF — pelo fabricante. (1)- não aplicável para espessuras menores que 13 mm e para aço inoxidável; (2)- teor máximo de cloretos 10 ppm na solução sar 3. 2.

Ensaios e testes aplicáveis à matéria prima de fabricação Matéria prima Chapas Chapas “cladeadas” Tubos de troca térmica Flanges e peças forjadas Consumveis de soldagem Tipo de ensaio ou teste Norma ASME SEC aplicável SA-20 SA-435 SA-20 SA-578 Material não metálico Material metálico II 4DF9 aplicável SA-20 SA-435 SA-20 SA-578 Material nao metálico Material metálico II Propriedades mecânicas Ultra-som Propriedades mecânicas Ultra- som “Eddy current” Campo remoto IRIS Ultra-som SA-388 Análise composição química AWS Propriedades mecânicas Notas: a- Para toda matéria prima demvem ser apreswentados s certificados de qualidade os materiais empregados, com os resultados da análise química, propriedades mecânicas e tenacidade. b- Na fábrica toda matéria prima deve ser submetida ao teste de identificação do material. 3. 3.

Equipamentos em Serviço Geral São os equipamentos que operam com fluidos ou produtos que não acarretam qualquer processo especial de deterioração localizada ou perda de tenacidade, a saber: a) água, ar, vapor de baixa pressão, condensado; b) produtos químicos; c) nitrogênio; d) hidrocarbonetos em geral, sem contaminantes e abaixo de 2000C. 3. 4. Equipamentos em Serviço Especial São os equipamentos que operam com fluidos ou produtos especiTicos que determinam mecanismos de deterioração localizada ou acentuada elou em condições que provocam risco acentuado. 3. 4. 1. Serviços especiais de vasos de pressão e tubulações, em Refinarias de Petróleo, em função do tipo de ataque do fluido armazenado ou processado. a- Meios que promovem a corrosão sob tensão após soldagem: * Aminas > 2% em peso; * Cáusticos > 2% em peso; * H2S úmido em temperatura < 1 500C e H2S > 100 ppm peso: conforme NACE MR 0175; * Amônia em presença de água. Meios que provoquem fragilização pelo Hidrogênio : HIC e SOHIC * H2S úmido em temperatura < 1500C e H2S > 100 ppm peso: conforme NACE MR OI 75; 6a Conferência sobre Tecn S temperatura < 1500C e H2S > 100 ppm peso: conforme NACE MR 0175; c- Meios que provocam “empolamentos” pela presença de Hidrogênio: conforme API 941 * Fluidos com pressão parcial H2 > 7,0 kgf/cm2 e temperatura > 2000C; d- Meios altamente corrosivos: taxas superiores a 1 mm/ano: * Enxofre > 3% peso em temperaturas > 2000C; * C02 úmido; * Ácidos diluídos. e- Meios altamente erosivos ou abrasivos: * Catalisadores finos; * Borras de coque; * Vapor de alta pressão; * Correntes de vapor em alta velocidade; * Meios contendo hidrocarbonetos com acidez naftênica (0,5 mg KOH) em alta velocidade ou turbulência e alta temperatura 2000C). * Fluidos em escoamento bi-fásico. – Condições que provocam perda de propriedades mecânicas dos materiais: * Risco de fratura frágil pela redução localizada da temperatura, no caso de despressurização brusca de gás natural, ou GLP, ou propeno em vazamento de bocal; * Fragilização em temperaturas que levam a transformações metalúrgicas urante a operação com a redução da tenacidade a frio. 3. 42. Serviços especiais de vasos de pressão e tubulações industriais, em Refinarias de Petróleo, função das condições críticas de operação: a- Equipamentos sujeitos à operação em situações anormais, de curta duração, superiores às condições de projeto: * Disparo de temperatura ou de pressão ou de vazão; * Risco de explosão interna; * Risco de falhas do revestimento refratário. – Equipamentos com produtos inflamáveis em temperaturas acima de 2000C: * Risco de “flasheamneto” no vazamento para a tmosfera; c- Equipamentos em baixas temperaturas ( 4″ “flasheamneto” no vazamento para a atmosfera; c- Equipamentos em baixas temperaturas ( 4″ Visual e dimensional LP chanfro LP solda de raiz (1) LP solda acabada (2) Visual e dimensional LP região do chanfro LP passe de raiz (1) UT solda acabada LP solda acabada (2) ENDS – EXAMES NÃO DESTRUTIVOS APLICÁVEIS BOCAL NOMINAL LIGAÇAO SOLDADA PESCOÇO DO BOCAL X CHAPA DE REFORÇO NA Visual e dimensional UT solda acabada LP solda acabada(2) LIGAÇÃO SOLDADA: CHAPA DE REFORÇO X CORPO NA LIGAÇAO SOLDADA: CHAPA “INSERT PLATE” X CORPO NA Visual e dimensional Visual e dimensional LP solda acabada (2) LP região dos chanfros Teste de estanqueidade da LP passe de raiz (1) chapa de reforço RT solda acabada LP solda acabada (2) NA: não aplicável RT – Radiografia parcial ou total, a depender do definido no projeto mecânico do vaso (1 ) Para vasos construídos de aços liga Ni; aços inoxidáveis; metais e ligas não ferrosos. 2) para vasos construídos de aço carbono com exigências de impacto; aços liga C-Mo; aços liga Cr-Mo; aços liga Ni; aços inoxidáveis; metais e ligas não ferrosos. 7. Sequência de ENDs m vasos de pressão com ou sem tratamento térmico de alivio de tensos da fabricação – ITAT 7. 1. Vasos de pressão sem TTAT: 7. 1 . 1. ENDs conforme especificados ara a fabricação nos itens 4, e hidrostático; 7. 1. 3. Após 5 e 6 anteriores; 7. 1. 2. Exe críticos, interna e externamente, para vasos construidos de aço carbono com exigências de impacto; aços liga C-Mo; aços liga Cr-Mo; aços liga Ni; aços inoxidáveis martensiticos e ferríticos; metais e ligas de nao ferrosos. ) soldas de conexão dos bocais com o corpo; b) soldas de fixação do suporte do equipamento; ) soldas em transições e descontinuidades geométricas; d) cruzamento de soldas circunferenciais e longitudinais. 7. 2. Vasos de pressão com TTAT: 7. 2. 1 . Avaliar a necessidade de suportação adicional do equipamento, antes de iniciar o TVAT; 7. 2-2. Executar os END’s conforme especificados para a fabricação nos itens 4, 5 e 6 anteriores; 7. 2. 3. Execução do TTAT; 7. 2. 4. Após o ITAT executar a inspeção por partículas magnéticas ou liquido penetrante nos seguintes pontos criticos, interna e externamente, para vasos construldos de aço carbono com xigências de impacto; aços liga C-Mo; aços liga Cr-Mo; aços liga Ni; aços inoxidáveis martens[ticos e ferríticos; metais e ligas de não ferrosos. ) soldas de conexão dos bocais com o corpo; b) soldas de fixação do suporte do equipamento; c) soldas em transições e descontinuidades geométricas; d) cruzamento de soldas circunferenciais e longitudinais. 7. 2. 5. Controle da dureza; 7. 2. 6. Execução do teste hidrostático; 7. 2. 7. Partículas Magnéticas ou Líquido Penetrante nos mesmos pontos críticos anteriores, após o teste hidrostático. 8. Requisitos complementares para a medição de dureza 8. . A medição de dureza nas juntas soldadas deve ser feita sobre o cordão de solda acabado, na zona termicamente afetada e no meta 8 deve ser feita sobre o cordão de solda acabado, na zona termicamente afetada e no metal base e também em locais de soldas provisórias, após a remoção e esmerilhamento. 8. 2.

Medir ainda em todos os locais da junta soldada onde ocorreu defasagem superior a 30″C, durante o o periodo do patamar de TTAT; ou que tiverem TTAT localizado devido a reparos. 8. 3. Locação dos locais de medição, no mínimo a cada 5 metros de extensão da junta soldada. 8. 4. Em cada ponto realizar, no mínimo: duas medições no metal de adição, duas em cada ZTA, e uma no metal base, assumindo-se o maior valor medido em cada região. As medições serão no sentido longitudinal do cordão de solda. 9. Conclusão O controle da qualidade de fabricação de vasos de pressão começa com os ensaios e exames na aquisição da matéria prima, continua através da inspeção durante a fabricação e se estende até aos testes de pressão para a aceitação do equipamento.

A criticidade do serviço de equipamento na planta de processo determina o nivel de controle plicável na fabricação. A forma simplificada de categorizar a Inspeção na construção do vaso de pressão, por radiografia parcial ou total, resume um sistema de controle da qualidade da matéria prima e das etapas da fabricação do equipamento. O esquema proposto permite facilmente verificar se as fases de Inspeção, listadas no Plano de fabricação e inspeção preparado pelo fabricante do vaso de pressão, atendem à confiabilidade esperada para o equipamento, e previamente, planejar o acompanhamento do equipamento durante a fabricação. g