inspeção de vasos de pressão por ultra-som, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

Baixe inspeção de vasos de pressão por ultra-som e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! 1 INSPEÇÃO DE VASOS DE PRESSÃO UTILIZANDO ENSAIO DE ULTRA- SOM COMPUTADORIZADO E A NORMA API RP 579. Celso Mário Ferreira dos Santos PETROBRAS/UN-BA/ST/EMI. Antonio Alves Gama PETROBRAS/UN-BA/APMG/SMS. José Spínola da Rocha PETROBRAS/UN-BA/APMG/SMS. José Roberto Malandrino Filho PASA. Everaldo Alves Tadeu PASA. Hérico dos Santos Tadeu PASA. As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade dos autores. Trabalho apresentado na 6° Conferência Sobre Tecnologia de Equipamentos, Salvador, agosto, 2002. 2 SINOPSE Apresentaremos um caso prático do uso da norma API RP 579, referente a perda de espessura em uma ampola. Essa inspeção segue a tendência do uso de novos critérios de análise dos equipamentos, considerando os danos acumulados em serviço. Para obter os valores de espessura de parede, foi contratada a PASA para executar a inspeção de ensaio de ultra-som computadorizado (C-Scan). 5 Foram utilizadas malhas de varredura de 49 x 49 (mm) nos eixos X e Y e velocidade de 400 mm/s de varredura. Houve em alguns casos isolados a não aquisição de pontos de espessura. A varredura foi realizada na geratriz inferior. Em cada varredura o equipamento iniciava na parte superior da meia-cana e terminava na outra parte superior. O equipamento contornava a curvatura do corpo, enquanto o cabeçote percorria o sentido longitudinal. A foto I apresenta detalhes do equipamento durante a inspeção. Foto I 5. APRESENTAÇÃO DOS DADOS DO EQUIPAMENTO Dados do vaso de pressão : Código de projeto - ASME VIII Div. 1 Diâmetro interno - 1,22 m Comprimento entre tangentes - 24,0 m Fluido - gás natural com condensado contendo enxôfre e água. Pressão de operação normal - 3344 kPa (34,1 kgf/cm²) Temperatura de operação (°C) - ambiente 6 Pressão de projeto (P) - 3677 kPa (37,5 kgf/cm²) Pressão de ajuste da PSV - 3677 kPa (37,5 kgf/cm²) Temperatura de projeto (°C) - ambiente Sobre-espessura de corrosão (C) - 3 mm Eficiência de soldas (E) - casco e tampos - 100% Radiografia - casco e tampos - total Material de casco e tampos - ASTM-A 516 Gr. 60 Tensão admissível (S) - 103421 kPa (15000 psi) Tipos de tampos - esféricos Fabricante - Usiminas N° de série - 6179 Ano de fabricação - 1987 Pressão de teste hidrostático - 5521 kPa (56,3 kgf/cm²) Espessura nominal do casco - 25 mm Espessura nominal das calotas - 16 mm 6. RESULTADOS CÁLCULO UTILIZANDO O ASME VIII DIV. 1 E A MENOR ESPESSURA ENCONTRADA Iremos analisar o corpo do vaso que é a região que contêm corrosão. Considerando a menor espessura encontrada no corpo nessa inspeção (16,13 mm) na varredura 12 o valor da PMTP (pressão máxima de trabalho permitida) pelo ASME VIII, será : t,R SET P 60+ = ......................................................(1) P = 2693 kPa (27,46 kgf/cm²) Portanto, utilizando o ASME e a menor espessura encontrada, a PMTP é inferior a pressão de operação. AVALIAÇÃO PELA SEÇÃO 4 DO API RP 579 Cálculo das espessuras mínimas requeridas do corpo (tmin) O cálculo para as condições de projeto é de acôrdo com o ASME VIII div. 1 : C+ + = P 0,6 - SE FCA)] (R [P tmin .....................................(2) 7 tmin = 25,33 mm A corrosão futura (FCA) poderia ser zero devido ao vaso ser revestido, porém consideramos : 0,1875 mm. Estabelecimento da Espessura Média , Desvio Padrão das Medidas e do Coeficiente de Variação. Estabelecemos com a contratada uma distância de 49 mm entre os pontos para realização de medição de espessura. As varreduras que apresentaram problemas de baixa espessura foram : 12, 13, 14, 15, 24, 26, 30 e 37. Utilizando as espessuras nas proximidades da região corroída, obtemos as seguintes tabelas das varreduras citadas. Tabela I - Espessuras da varredura 12 próximas aos pontos de baixa espessura Eixo x/y (mm) 147 196 245 295 343 392 1617 26,44 26,6 26,82 26,54 26,82 27,15 1568 26,71 27,15 27,04 27,26 27,15 26,76 1519 20,08 27,04 20,08 22,6 1470 27,53 27,42 27,64 27,53 27,75 27,7 1421 27,64 27,64 27,64 27,75 27,64 27,48 Tabela II - Espessuras da varredura 12 próximas a outro ponto de baixa espessura Eixo x/y (mm) 0 49 98 147 196 1127 26,49 26,93 26,71 26,93 26,44 1078 26,76 26,27 26,60 26,93 27,20 1029 26,11 26,11 25,17 26,22 26,05 980 26,22 26,98 16,13 27,04 27,09 931 24,85 25,61 24,35 25,61 882 26,71 26,71 27,81 27,42 27,42 Tabela III - Espessuras da varredura 13 próximas ao ponto de baixa espessura Eixo x/y (mm) 49 98 147 196 245 1274 27,31 26,93 27,64 27,09 27,26 1225 26,71 27,37 27,04 27,26 26,82 1176 27,04 27,48 17,12 27,15 27,15 10 Tabela X - Espessuras das varreduras 37 e 38 próximas ao ponto de baixa espessura na varredura 37. VARREDURA 38 VARREDURA 37 Eixo x/y (mm) 343 392 441 0 49 98 196 27,20 26,98 26,54 26,38 27,04 26,82 147 26,82 26,49 26,65 26,54 98 27,15 26,71 26,82 26,16 27,09 26,71 49 26,82 27,15 26,49 26,65 26,76 0 24,02 24,13 24,13 17,78 23,80 23,80 Com os valores das tabelas acima podemos obter os valores de espessura média, desvio padrão das medidas e o coeficiente de variação das medidas (COV). Tabela XI - Valores para obtenção do COV Ponto Espessura medida [mm] (t – FCA) (t – FCA)2 1 2 …. …. N ( )∑ −= N i i1 FCAtS ( )∑ −= N i i FCAtS 2 2 (3) (4) N S FCAt 1 avg =− ..................................................(5) 21 2 avg 2 1 / sd N N )FCAt( N S t           −    −−= ................(6) 11 )FCAt( t COV sd − = avg ..........................................(7) onde : tavg – espessura média medida [mm]; FCA – corrosão futura = 0,1875 mm; N – número de pontos medidos; tSD – desvio padrão das espessuras medidas [mm]; COV – coeficiente de variação das espessuras medidas. Com os valores das tabelas de I a X aplicados na tabela XI obtemos os resultados citados na tabela XII: Tabela XII - Resultados I II III IV V S1 738 751 661 658 711 S2 19585 19590 17563 17379 18914 tavg – FCA 26,37 25,91 26,43 26,31 26,4 S2 / N 699,5 675,5 702,5 695,2 700,5 (tavg – FCA) 2 695,4 671,4 698,7 692,3 694,8 tSD 2,066 2,069 2,005 1,715 2,425 COV 0,078 0,080 0,076 0,065 0,092 VI VII VIII IX X S1 769 743 728 742 695 S2 20521 19815 19694 19129 17969 tavg – FCA 26,51 26,55 26,95 25,60 25,72 S2 / N 707,6 707,7 729,4 659,6 665,5 (tavg – FCA) 2 703 704,8 726,5 655,2 661,8 tSD 2,189 1,738 1,721 2,122 1,977 COV 0,083 0,065 0,064 0,083 0,077 Como todos os valores de COV foram inferiores a 10% (COV < 0,10), utilizaremos a espessura média ( tavg ) para avaliação das perdas de espessura. Não foi necessário estabelecer os perfis críticos de corrosão, pois os COV's foram inferiores a 10%. Analisando pelo nível 1 da seção 4, vamos verificar o critério de aceitação : Critério 1 - Tam - FCA = tavg - FCA ≥ tmin ...........(8) 12 Critério 2 - Tmm - FCA ≥ ( máx [ 0,5 tmin, 2,5 mm](9) Tmm - menor valor medido em cada tabela (I a X) Tabela XIII - Verificação do critério de aceitação Critério 1 Critério 2 I 26,37 > 25,33 19,89 > 12,67 II 25,91 > 25,33 15,94 > 12,67 III 26,43 > 25,33 16,93 > 12,67 IV 26,31 > 25,33 18,30 > 12,67 V 26,4 > 25,33 16,27 > 12,67 VI 26,51 > 25,33 17,37 > 12,67 VII 26,55 > 25,33 18,03 > 12,67 VIII 26,95 > 25,33 18,74 > 12,67 IX 25,60 > 25,33 16,27 > 12,67 X 25,72 > 25,33 17,59 > 12,67 Conforme os resultados da tabela XIII os critérios 1 e 2 são satisfeitos em todas as varreduras analisadas. 7. CONCLUSÃO O API RP 579 Seção 4, nível 1 permite a operação do vaso nas condições atuais sem necessidade de redução da PMTP, resultado diverso do ASME VIII div. 1 utilizando a menor espessura que reduziria a PMTP do equipamento. A utilização da norma API RP 579 será disseminada na UN-BA para os casos que a PMTP do equipamento seja rebaixada no cálculo do ASME VIII principalmente se comprometer a pressão de operação. 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS