Apostila de Soldagem-2007

Apostila de Soldagem-2007

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Soldagem

1. INTRODUÇÃO Soldagem: Processo de Fabricação para união de materiais por meio de solda, que reduz o tempo de produção na maioria das vezes (substituindo rebites, parafusos e adesivos), com ou sem deposição de material em metais ou não metais (polímeros), seja por aquecimento das partes à temperatura adequada, com ou sem aplicação de pressão (solda a frio), dividindo-se em três fatores para sua aplicação: tipo de operação, material a ser soldado e estrutura (duto) no nosso caso.

Polietileno Extrudado de Alta Densidade-PEAD (mais usual) Tubo na cor Amarelo (gasodutos) ou Preto (emissários), muito usado pelas companhias de gás (CEG, Congas, SCgás, Copagás,etc).

Métodos de Soldagem:

• Eletrofusão - as superfícies devem estar bem regulares e niveladas entre si.A conexão (luva, sela, etc) contém uma resistência interna que quando submetida a uma corrente elétrica é fundida junto com o tubo promovendo-se a união. A conexão possui o código de barras que define os parâmetros para a soldagem (tempo, amperagem, etc) que varia conforme o tipo e dimensão da conexão e é controlada pela máquina elétrica.

• Termofusão - as duas extremidades, a serem soldadas, dos tubos previamente preparadas são aproximadas entre si e pressionadas em um disco intermediário aquecido e após determinado tempo de aquecimento são postas em contato e pressionadas.

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 principais normas relativas à soldagem e inspeção de soldagem de dutos metálicos são: • PETROBRAS N-133 - Soldagem;

• PETROBRAS N-464 - 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”.

• API STD 1104 - "Welding of Pipelines and Related Facilities";

• ASME Section IX – “Qualification Standard for Welding and Brazing”.

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Soldagem

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 calibrados e estarem 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 a inspeção e limpeza interna, para verificação de presença de detritos ou impurezas, que possam prejudicar a soldagem ou passagem dos "pigs". Deve-se na oportunidade identificar, nas extremidades, a posição da solda longitudinal.(Um cordão deve ter uma defasagem em relação ao outro de ¼ do perímetro ou 50mm o que for menor).

No caso de tubos com costura longitudinal, a localização da costura deve estar situada fora da faixa compreendida entre mais ou menos 10º em relação à geratriz inferior, quando da sua montagem.

Quando necessária a remoção da solda circunferencial, deve-se tirar um anel cujo corte deve ocorrer no mínimo 50mm do eixo da solda.

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 para remoção de escória. No caso da execução do lixamento na raiz da solda, devese concluir a execução do segundo passe para permitir sua movimentação. No caso de tubos concretados ou colunas que possam ser submetidas à tensão durante a soldagem, a movimentação só deve ser feita após a conclusão do segundo passe.

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.

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Soldagem

Caso seja utilizado transição de paredes com chanfro interno, recomenda-se substituir o ensaio de US por RX.

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, 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, as quais devem ser transportadas para o canteiro da obra; c) reaproveitar sobras de tubos, desde que estejam em bom estado, identificados e rastreados; d) 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; e) não é permitido o puncionamento do duto para a sua identificação; f) não é permitido reparo em áreas de solda anteriormente reparadas; g) 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 e US b) Soldagem por outro processo (TIG): RX e US

Completada a soldagem do trecho inicial anteriormente citado, a mesma deverá ser reiniciada após o resultado dos ensaios não-destrutivos previstos. Durante a execução dos serviços de construção de dutos, deve ser realizado um acompanhamento do “Índice de Juntas Reprovadas” calculado para cada quilômetro do duto soldado, conforme abaixo:

Índice de juntas reprovadas = Total de juntas reprovadas por END no KmX 100
Total de juntas inspecionadas por END no Km

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Se o índice de rejeição for inferior ou igual a 5% das juntas soldadas, a partir do trecho ensaiado, deve-se adotar os seguintes critérios:

Para oleodutos e gasodutos: - 100% Inspeção visual nas juntas, em toda circunferência;

- 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; - 100% RX ou US para demais juntas.

Se o índice de juntas reprovadas for superior a 5%, um trecho seguinte de igual número de juntas, deve ser inspecionado pelos mesmos métodos em toda circunferência.Caso continue no segundo, devem ser verificados: soldadores, material, consumíveis, máquinas de solda, condições ambientais e outros.Após correção deve ser inspecionado um novo trecho de igual número de juntas ao inicial e assim por diante.

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.

O ensaio de US deve atender a ASTM E 1961, com equipamento computadorizado e mecanizado que forneça ensaios reprodutíveis e registros permanentes de 100% do volume da solda em toda a circunferência.

1.3 Campo de Aplicação A soldagem aplicada aos dutos deve ser precedida de EPS qualificada , IEIS e de soldadores qualificados conforme API 1104 ou ASME IX (Complementos). Estas qualificações, bem como o acompanhamento específico da soldagem, deve ser feito por Inspetores de Solda – Níveis 1 e 2 conforme respectivas atribuições.

Normalmente há soldadores específicos para o ponteamento e soldagem de passe de raiz, e outros para os passes subseqüentes: enchimento e acabamento conforme suas habilidades desenvolvidas.

As soldas são geralmente executadas com eletrodos celulósicos (solda manual com eletrodos AWS E 6010 ou AWS E7010). Em algumas situações emprega-se eletrodo básico (AWS E 7018) chamado de baixo hidrogênio, passes de enchimento e acabamento, em juntas cujo passe de raiz foi soldado com um dos eletrodos celulósicos (garantir penetração) 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.

As alternativas ao processo de soldagem com eletrodos revestidos são os processos de soldagem semi-automáticos: arame tubular (autoprotegido 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. 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:

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