Apostila de Soldagem

Apostila de Soldagem

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CURSO DE INSPETOR DE DUTOS – Soldagem

1.0 Introdução

1.1 Finalidade da Inspeção de Soldagem A finalidade da inspeção de soldagem é verificar se os procedimentos estão sendo aplicados adequadamente, de forma a garantir a resistência mecânica da junta soldada no mínimo equivalente à resistência mecânica do duto.

As normas relativas à soldagem e inspeção de soldagem de dutos são: • API STD 1104 -" Welding of Pipelines and Related Facilities";

• PETROBRAS N-133 - Soldagem;

• PETROBRAS N-0464 - Construção, Montagem e Condicionamento de Duto Terrestre.

• ASME B 31.4 - "Pipeline Transportation Systems for Liquid Hydrocarbon and Others Liquids"

• ASME B 31.8 - Gas Transmition and Distribution Piping Systems".

1.1.1 Inspeção antes da soldagem A preparação e detalhamento de chanfros e ajustagem das peças devem ser verificados por meio de gabaritos apropriados aferidos e estar de acordo com as normas ASME B 31.8 para gasodutos e ASME B 31.4 para oleodutos.

Todas as extremidades biseladas para soldagem devem ser esmerilhadas e as bordas dos tubos devem ser escovadas numa faixa de 50mm em cada lado da região do bisel, externa e internamente, ao tubo. Se houver umidade, a junta deve ser seca por uso de maçarico, com chama não concentrada (chuveiro).

Antes do acoplamento dos tubos, deve ser feita inspeção e limpeza interna, para verificação de presença de detritos ou impurezas, que possam prejudicar a soldagem ou passagem dos "pigs" de limpeza e detecção de amassamento. Deve-se na oportunidade identificar, nas extremidades, a posição da solda longitudinal.

Antes do acoplamento dos tubos, suas extremidades não revestidas devem ser inspecionadas interna e externamente, verificando-se descontinuidades como defeitos de laminação, mossas, amassamentos, entalhes ou outras descontinuidades superficiais.

Não são permitidos amassamentos e entalhes no bisel com mais de 2mm de profundidade; caso ocorram, tais defeitos devem ser removidos por métodos mecânicos de desbaste ou pela retirada de um anel. Mesmo critério aplica-se para válvulas e conexões.

Todos os biséis de campo dos tubos devem ser feitos de acordo com os critérios de acabamento previstos na norma API Spec.5L.

Devem ser utilizados, preferencialmente, acopladores de alinhamento interno.

Os acopladores de alinhamento interno não devem ser removidos antes da conclusão do primeiro passe.

Quando for usado acoplador de alinhamento externo, o comprimento do primeiro passe de solda deve ser simetricamente distribuído em pelo menos 50% da circunferência antes da sua remoção.

O tubo não deve ser movimentado antes da conclusão do primeiro passe ou após o seu lixamento. Neste caso, deve-se concluir a execução do segundo passe para permitir sua movimentação. No caso de tubos concretados ou colunas que possam ser submetidas à

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No acoplamento de tubos de mesma espessura nominal, o desalinhamento máximo permitido é de 20 % da espessura nominal, limitando-se a 1,6mm. Para tubos de espessuras diferentes devem ser usados os padrões das normas ASME B.31.4 e ASME B 31.8, sendo preferível o uso de "niple" de transição.

O preaquecimento, quando aplicável, deve-se estender por pelo menos 100mm de ambos os lados do eixo da solda.

A temperatura de preaquecimento, estipulada no procedimento de soldagem qualificado, deve ser mantida durante toda a soldagem e em toda a extensão da junta e verificada através de lápis de fusão ou pirômetro de contato, na superfície diametralmente oposta a incidência da chama do aquecimento.

No aquecimento de tubos, é permitido o uso de maçarico, com chama não concentrada (chuveiro).

O intervalo de tempo entre passes de solda, deve atender ao especificado no procedimento de soldagem qualificado, conforme norma API STD 1104.

Na montagem devem ser observados os seguintes cuidados adicionais: a) manter fechadas, através de tampões, as extremidades dos trechos soldados, a fim de evitar a entrada de animais, água, lama e objetos estranhos; não é permitida a utilização de pontos de solda para fixação destes tampões; b) recolher as sobras de tubos e restos de consumíveis de soldagem, bem como de quaisquer outros materiais utilizados na operação de soldagem, os quais devem ser transportados para o canteiro da obra; c) reaproveitar sobras de tubos, desde que estejam em bom estado; d) já que não são permitidos entalhes metalúrgicos provocados pela abertura de arco de soldagem em tubulações onde a máxima pressão de operação (MPO) provoque tensões circunferenciais iguais ou superiores a 40% da tensão mínima de escoamento especificada; qualquer vestígio deste defeito deve ser eliminado de acordo com as normas ASME B 31.4 e ASME B 31.8; e) devem ser iniciados os passes de solda em locais defasados em relação aos anteriores e o início de um passe deve sobrepor o final do passe anterior; f) não é permitido o puncionamento das soldas para a sua identificação; g) não é permitido reparo em áreas de solda anteriormente reparadas; h) não é permitido o reparo de raiz e enchimento em solda de "tie-in",ou seja, caso reprovada a junta deve ser totalmente refeita.

1.1.2 Inspeção após a soldagem Os critérios de aceitação de descontinuidades de soldagem e reparo de dutos e seus complementos, quando da inspeção de soldas por ensaios não-destrutivos, devem seguir os requisitos do API Std 1104.

Quando for iniciada a soldagem de um duto ou quando houver mudança no procedimento de soldagem (EPS), devem ser inspecionadas as 50 (cinqüenta) primeiras juntas em toda a circunferência, conforme abaixo: a) Soldagem manual por eletrodo revestido: RX ou US b) Soldagem por outro processo: RX e US

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Completada a soldagem do trecho inicial anteriormente citado, a mesma deverá ser reiniciada após o resultado dos ensaios não-destrutivos previstos.

Se o índice de rejeição for inferior ou igual a 10% das juntas soldadas deve-se adotar os seguintes critérios: a) Para oleodutos: - 100% Inspeção visual;

- 100% RX ou US para juntas de cruzamento, travessias, tie-ins, ou juntas instaladas em áreas residenciais, comerciais e industriais, ou ainda juntas e recebedores de pigs e complementos; - 10% RX ou US para demais juntas.

b) Para gasodutos com tensão circunferencial, produzida pela máxima pressão de operação, maior ou igual a 20% da tensão mínima de escoamento especificada: - 100% das juntas, em toda a circunferência, devem ser submetidas a inspeção visual; - 100% das juntas, em toda a circunferência, devem ser submetidas a RX ou US, para juntas de cruzamento, travessias estações de compressão, tie-ins e trechos especiais indicados no projeto; - 100% das juntas, em toda a circunferência, devem ser submetidas a RX ou US, para juntas de tubulações de lançadores, recebedores de "pigs" e complementos - 10% RX ou US, em toda a circunferência, para as demais juntas.

1.2 Limitações da Inspeção de Soldagem Em virtude da maioria dos fechamentos de colunas (tie-ins) ocorrerem no campo (faixa de domínio) do duto, em locais de difícil acesso e invariavelmente no interior de uma vala, os ensaios não destrutivos ficam restritos aos exames locais feitos em soldas, dependendo assim de observações visuais, por líquido penetrante, radiografia ou ultra som de profissionais qualificados.

1.3 Campo de Aplicação A soldagem aplicada aos dutos deve ser precedida de EPS qualificado e de soldadores qualificados conforme API 1104 ou ASME IX. Estas qualificações, bem como o acompanhamento específico da soldagem, deve ser feito por Inspetor de Solda – Nível 1.

Há soldadores específicos para o ponteamento e soldagem de passe de raiz, e outros para os passes subsequentes: passes de enchimento e acabamento.

Os tubos a serem soldados não devem apresentar umidade, devendo ser levemente aquecidos para evaporação, quando isto ocorrer.

Caso ocorra necessidade de pré–aquecimento (conforme EPS) este deve abranger faixa de 100mm de ambos os lados do chanfro, e o controle de temperatura deve ser feito por lápis de fusão. (exigido quando Carbono Equivalente (CE) ≥ 0,65%;CE = %C + % Mn/6)

As soldas são executadas com eletrodos celulósicos (solda manual com eletrodos AWS E 6010 ou AWS E7010). Em algumas situações emprega-se eletrodos básicos (AWS E 7018), passes de enchimento e acabamento, em juntas cujo passe de raiz foi soldado com um dos eletrodos celulósicos anteriormente mencionados.

Podem ainda ser utilizados os eletrodos AWS E 6010G ou AWS E 7010G, com a vantagem de adição de elementos de liga e alto poder de penetração.

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As alternativas ao processo de soldagem com eletrodos revestidos são os processos de soldagem semi-automáticos: arame tubular (auto-protegido ou com dupla proteção) ou MIG/MAG. Atentar que quando da utilização de gases de proteção é necessário prevenir contra correntes excessivas de ar.

2.0 Terminologia e Definições de Soldagem Os termos relacionados a seguir são os mais usuais, sendo comum nos canteiros de obras e ao longo das fases de construção do duto, a saber:

Solda – União localizada de metais ou não-metais, produzida pelo aquecimento dos materiais a temperatura adequada, com ou sem aplicação de pressão, ou pela aplicação de pressão apenas, e com ou sem a participação de metal de adição.

Metal de base – metal ou liga a ser soldado, brasado ou cortado. Junta – região onde duas ou mais peças serão unidas por soldagem.

Junta de topo - junta entre dois membros alinhados aproximadamente no mesmo plano (Figura 2.1)

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Figura 2.1 Juntas de topo e tipos de chanfros

Junta de ângulo - junta em que, numa seção transversal, os componentes a soldar apresentam-se sob a forma de ângulo (Figura 2.2).

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Figura 2.2 Juntas de ângulo

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