Os ensaios em tubos de aço de grande diâmetro

Um tubo é uma seção tubular ou um cilindro oco, geralmente mas não necessariamente de seção circular, usado principalmente para transportar produtos de um local para outro. Os produtos devem permitir a fluição de líquidos e gases (fluidos), pastas, pós e massas de pequenos sólidos. Eles devem ser fabricados de acordo com os requisitos e os métodos de ensaio no fornecimento de tubos de aço com solda de diâmetro nominal (externo) igual ou maior que 457 mm (18”).

tubo2Da Redação –

Os tubos são dutos fechados destinados ao transporte de fluidos e geralmente são de seção circular. Conduto forçado, sem superfície livre. O termo usado para denominar um conjunto de tubos e seus acessórios é tubulação ou sistema de escoamento. Se for necessário, os tubos podem ter acabamento mais liso (sanitário) que os de fabricação padrão. Os tubos geralmente são definidos pelo diâmetro externo e a espessura da parede é de 1,5 mm para todos os diâmetros disponíveis no mercado, com exceção do tubo de 4″.

Os tubos podem ser fabricados com muitos tipos de materiais, incluindo metais, ligas, cerâmica, vidro, fibra de vidro, concreto e plástico. As empresas possuem engenheiros de materiais para determinar os materiais a serem utilizados nos sistemas de tubulação de processos.

A seleção de material é baseada principalmente no serviço de fluido, pressão do projeto, temperatura e custo do projeto, com mais algumas considerações. Segundo os materiais, a maioria dos tubos utilizados no setor de petróleo e gás se enquadra nas seguintes categorias: tubos de aço carbono, tubos de aço inoxidável, tubos de aço de liga e tubos de ferro galvanizado.

Além dos tubos mencionados, os tubos de ferro fundido, tubos de cimento, tubos de plástico, etc. também são usados em algumas aplicações de engenharia, mas o escopo é muito limitado. Os tubos são geralmente produzidos por dois métodos distintos que resultam em um tubo soldado ou um tubo sem costura. Nos dois métodos, a matéria-prima é lançada primeiro em lingotes. Em seguida, ele é transformado em tubo, esticando o aço em um tubo sem costura ou forçando as bordas juntas e selando-as com uma solda.

O tubo sem costura não possui junta de solda, sendo feito de um tarugo de aço redondo sólido que é aquecido e empurrado ou puxado sobre uma forma até que o aço seja moldado em um tubo oco. O tubo oco é então extrudado através de uma combinação de matriz e mandril para reduzir o diâmetro externo e expandir o diâmetro interno.

O tubo soldado é fabricado enrolando chapas de metal e depois soldando-o longitudinalmente ao longo de seu comprimento. O processo de fabricação do tubo soldado começa com o enrolamento de uma bobina de aço até a espessura desejada do medidor para formar uma tira plana. A tira plana é cortada na largura que corresponde ao tamanho do tubo a ser produzido.

O tubo é formado movendo a bobina cortada através de uma série de rolos, e a costura do tubo é soldada em um ambiente quimicamente neutro. Em um tubo soldado, a costura ou a junta de solda é a parte mais fraca do tubo, limitando a resistência do tubo à resistência da junta de solda.

Os sem costura não têm solda e, tradicionalmente, a costura dos tubos soldados é vista como um ponto fraco, vulnerável a falhas e corrosão. No entanto, as melhorias no processo de fabricação de tubos soldados aumentaram a resistência e o desempenho da solda.

Os tubos sem costura têm pressões de trabalho mais altas em comparação com tubos soldados do mesmo material e tamanho, devido à ausência de costura soldada. Oferecem resistência superior à corrosão, pois possuem pouco potencial de impurezas, defeitos e diferenças na maleabilidade que podem estar associadas à área soldada no tubo soldado. Não requerem ensaios de integridade da solda. Esta é uma obrigação para tubos soldados.

Os tubos sem costura endurecem à medida que são fabricados, portanto, o tratamento térmico após a fabricação não é necessário. A maioria dos tubos soldados requer tratamento térmico após a fabricação. Por isso, o custo dos tubos soldados é menor do que os tubos sem costura e está prontamente disponível em comprimentos contínuos longos.

Os tubos sem costura podem ser substituídos por tubos soldados, mas nem sempre os tubos soldados podem ser substituídos por tubos sem costura devido à costura da solda. A espessura da parede dos tubos soldados é geralmente mais consistente do que a dos tubos sem costura. É mais fácil obter uma tira plana grossa e uniforme e produzir um tubo soldado do que desenhar um tubo sem costura de espessura uniforme por extrusão.

A NBR 15793 de 05/2016 – Tubos de aço de grande diâmetro, com solda, para revestimento de poços de petróleo — Requisitos e método de ensaio estabelece os requisitos e os métodos de ensaio para o fornecimento de tubos de aço com solda de diâmetro nominal (externo) igual ou maior que 457 mm (18”). Os tubos de aço podem ser fornecidos com extremidades lisas, biseladas, roscadas ou soldadas a acessórios.

Os tubos devem ser fornecidos conforme a ISO 3183, complementados pelos requisitos especificados em 4.1 a 4.9. Os tubos devem ser fabricados com solda longitudinal. Para dimensões onde não seja possível a formação de apenas um tramo de 12 m, é permitida a solda circunferencial, limitada ao máximo de quatro tramos por tubo.

As soldas longitudinais entre tramos adjacentes devem ser defasadas em no mínimo cinco vezes a espessura nominal da chapa ou 150 mm, o que for maior. Os tubos devem ser fornecidos nos diâmetros e espessuras de parede indicados na Tabela 1 (disponível na norma). Os diâmetros externos e internos devem ser dimensionados de modo que permitam a passagem dos calibradores externo e interno. O calibrador externo deve ser circular, sem rasgo para o cordão de solda, e deve passar até 1 m de cada uma das extremidades.

O cálculo da dimensão do calibrador deve ser: o diâmetro nominal externo acrescido de 3,2 mm (1/8”) para diâmetro até 508 mm (20”), e 4,8 mm (3/16”) para os diâmetros acima de 508 mm (20”), conforme Tabela 1. O calibrador interno deve ser circular, sem rasgo para o cordão de solda, com comprimento mínimo de 300 mm, em condições de passar por toda a extensão do tubo. O cálculo da dimensão do calibrador deve considerar o estabelecido na ISO 11960, conforme Tabela 1.

Os tubos devem ser fornecidos no comprimento de 12 m ± 1 m e a média dos comprimentos de cada fornecimento deve estar compreendida entre 12 m ± 0,3 m. A ovalização máxima, medida nas extremidades até 100 mm deve ser 0,5 % do diâmetro nominal.

As demais tolerâncias dimensionais devem atender ao especificado na ISO 3183. A marcação dos tubos deve ser feita internamente, em pelo menos uma extremidade, a uma distância de 200 mm do bisel, conforme a sequência a seguir: marca ou logotipo do fabricante; diâmetro × espessura × comprimento; número desta norma; grau de aço; e número de série do tubo. Requisitos adicionais podem ser estabelecidos mediante acordo entre fabricante e comprador.

Um exemplo de marcação: marca ou logotipo do fabricante – 20” × 0,625” × 12 000 mm – NBR 15793 – Grau ISO 3183 L390 PSL 1 – número de série do tubo (o diâmetro e a espessura de parede dos tubos são dados em polegadas, por ser o padrão utilizado pelo setor). Low die stamping é permitida, desde que esteja no bisel ou no máximo 150 mm da extremidade do tubo.

As medições de ortogonalidade devem ser realizadas utilizando o diâmetro externo do tubo como superfície de referência, a uma distância superior a 50,8 mm da solda, sendo medidos pelo menos dois pontos com diferença de 90º entre eles, sendo o desvio máximo permitido de 3,6 mm por 305 mm. A solda circunferencial externa na ponta do conector tipo caixa deve ser controlada por calibrador externo. O cálculo da medida do calibrador é: diâmetro mínimo do elevador (conforme API Spec 8C) menos 0,5 mm.

Demais tolerâncias dimensionais devem estar conforme API RP 5C6. As dimensões e tolerâncias indicadas no 4.8.2 referem-se à soldagem de acessórios. Para a soldagem de tramos, ver o item 4.4. A marcação interna do tubo original da fábrica deve ser mantida. Caso constem na marcação interna a massa e o comprimento do tubo de origem, ambas as informações devem ser removidas.

Devem ser feitas duas marcações externas no tubo, uma em cada extremidade, a uma distância de 200 mm da solda circunferencial: marcação no lado A: marca ou logotipo do fabricante do tubo; diâmetro × espessura × grau do tubo; norma de fabricação do tubo; número do tubo; tipo, dimensão e grau do conector/acessório lado A; massa e comprimento do conjunto; marcação no lado B: tipo, dimensão e grau do conector/acessório lado B.

Para a solda longitudinal e interseções de solda, os ensaios não destrutivos devem ser conforme DNV OS F101. Para a solda circunferencial, os ensaios não destrutivos devem ser conforme: ensaio radiográfico: ASME Section VIII, Division 1, Part UW-51 ; ultrassom, DNV OS F101 – Appendix E; visual, DNV OS F101.

Os critérios de aceitação dos ensaios para solda longitudinal devem ser conforme DNV OS F101. O critério de aceitação para solda circunferencial para ensaio radiográfico deve ser conforme ASME Section VIII, Division 1, Part UW-51. O critério de aceitação para solda circunferencial para ensaio por ultrassom deve ser conforme ASME Section VIII, Division 1, Part UW-53, onde nenhuma indicação deve exceder o limite de disparo, e não podem ser caracterizadas indicações de trinca, falta de fusão ou falta de penetração.

A inspeção visual deve ser conforme API RP 5C6. A inspeção e o critério de aceitação para ensaios radiográficos devem ser conforme ASME Section VIII, Division 1, Part UW-51. A inspeção por ultrassom deve ser conforme DNV OS F101:2013 – Appendix E. Já o critério de aceitação deve ser conforme ASME Section VIII, Division 1, Part UW-51, onde nenhuma indicação deve exceder o limite de disparo, e não podem ser caracterizadas indicações de trinca, falta de fusão ou falta de penetração.



Categorias:Metrologia, Normalização

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