Vasos de pressão 2

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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. 
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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). 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
A aplicação da inspeção tradicional, baseado em normas de projeto é válida para a 
maioria dos equipamentos. 
Enquanto os cálculos baseados em normas de projeto estiverem satisfazendo, esses 
cálculos poderão ser utilizados. 
Alguns equipamentos requerem normas menos conservativas, orientadas para a 
adequação ao uso. A norma API RP 579 é uma dessas normas com aplicação em 
vasos de pressão, objeto desse trabalho. 
A utilização da norma API RP 579 permite em muitos casos manter um equipamento 
em operação quando a norma de projeto esteja condenando o seu uso. Permite 
também, limitar as intervenções de manutenção. 
Inspecionamos 9 ampolas com ensaio de ultra-som computadorizado (C-Scan). 
Nesse trabalho, vamos apresentar o resultado de uma dessas ampolas, aplicando a 
norma API RP 579 comparando os resultados com o ASME VIII, Div. 1, norma 
utilizada no projeto. 
 
2. HISTÓRICO 
 
Três ampolas possuem acesso para inspeção interna. As outras seis ampolas não 
possuem acesso para inspeção. 
Era do nosso conhecimento que todas as 9 ampolas estavam com corrosão interna. 
Nas ampolas sem acesso interno tínhamos verificado corrosão na ocasião da retirada 
de flanges (desconectados) em 1993, além de medidas de espessuras efetuadas. 
Em 1999 realizamos a inspeção interna nas 3 ampolas com acesso. Nessa ocasião 
foram encontradas perdas de espessura no corpo na geratriz inferior. 
A perda de espessura dessas ampolas foi avaliada pelos critérios do M.P.C (Materials 
Properties Council). Segundo o critério, os vasos foram aprovados para continuarem 
em operação. Foi aplicado revestimento interno de fibra de vidro após a inspeção 
para barrar o processo corrosivo e recomendado nova parada de um dos vasos em 
2001 para avaliação do revestimento. 
Nas seis ampolas sem acesso interno precisavámos de uma técnica de inspeção que 
possibilitasse um mapeamento em quase toda a extensão dos equipamentos. 
 
Definimos o seguinte : 
Ø Ampolas com acesso - 
q Substituição da opção de retirada de um vaso de operação para análise do 
revestimento, pela inspeção dos 3 vasos pela técnica C-Scan. Evitou-se todo o 
problema que o equipamento poderia sofrer após a retirada de operação (limpeza, 
oxidação, etc). Foi realizada inspeção nas 3 ampolas para posterior análise pelo 
 4
API RP 579. 
Ø Ampolas sem acesso - 
q Inspeção dos 6 vasos pela técnica C-Scan para posterior análise pelo API RP 579. 
 
A opção da escolha da medição de espessura ser através da técnica C-Scan foi em 
virtude da maior qualidade das aquisições e das extensões dos equipamentos : 
Ø Ampolas com acesso - 
q Comprimento entre tangentes (CET) - 24000 mm 
Ø Ampolas sem acesso - 
q Comprimento entre tangentes (CET) - 30000 mm 
 
3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 
 
Nesse tópico vamos comentar sobre a norma API RP 579. 
Inicialmente a norma define para avaliação quanto a perda de espessura o uso da 
seção 4 referente a perda de espessura generalizada. 
O procedimento pode ser aplicado para corrosão uniforme ou localizada. Os cálculos 
são feitos para verificar se o equipamento avaliado na parte corroída, pode continuar 
operando ou ter sua pressão reduzida. 
É um procedimento mais conservativo do que a seção 5 da norma API 579. Caso seja 
necessário utilizaremos a seção 5. 
A seção 4 baseia-se na espessura média corroída. 
Vamos utilizar o cálculo do nível 1 da seção 4 existente no API 579. 
Durante a descrição do trabalho vamos definir os conceitos utilizados nos cálculos. 
 
4. UTILIZAÇÃO DO EQUIPAMENTO DE ENSAIO DE ULTRA-SOM 
 
Para inspeção dos corpos das ampolas as mesmas foram divididas em áreas. Cada 
área foi denominada como uma "varredura". 
Essas varreduras procuraram cobrir toda a extensão das ampolas, exceção das regiões 
com berços e bocais que impediam a movimentação/acoplamento do equipamento 
de inspeção. 
Na ampola objeto desse trabalho, ocorreram 41 varreduras. O comprimento de cada 
varredura foi de 500 mm. 
 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 demedição 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 
 8
1127 26,82 26,76 26,27 26,76 26,76 
1078 27,15 27,04 26,54 26,60 27,42 
 
 
 
Tabela IV - Espessuras da varredura 14 próximas 
 ao ponto de baixa espessura 
Eixo x/y 
(mm) 
0 49 98 147 196 
1029 26,71 26,87 26,93 27,15 26,98 
980 26,76 27,31 26,98 26,98 26,98 
931 25,89 18,49 26,54 26,71 27,26 
882 25,61 27,09 27,31 27,26 26,71 
833 26,82 26,93 26,87 26,87 26,49 
 
Tabela V - Espessuras das varreduras 15 e 14 
 próximas aos pontos de baixa espessura 
 na varredura 15. 
 VARREDURA 15 VARREDURA 14 
Eixo 
x/y 
(mm) 
343 392 441 0 49 98 
196 27,70 27,48 26,27 26,98 27,42 27,59 
147 27,31 27,64 27,48 27,70 
98 26,44 26,49 16,46 26,87 27,31 27,53 
49 26,60 20,52 27,26 27,31 26,60 
0 27,09 27,09 27,09 27,59 27,48 27,48 
 
Tabela VI - Espessuras da varredura 24 próximas 
 aos pontos de baixa espessura 
Eixo 
x/y 
(mm) 
98 147 196 245 295 343 
1421 27,26 27,26 27,26 27,42 27,31 27,31 
1372 26,93 27,31 26,49 26,38 27,15 27,15 
1323 28,30 17,56 28,46 28,57 20,74 
1274 26,87 27,26 27,26 27,09 27,09 27,31 
1225 26,82 27,15 26,71 27,53 27,20 27,20 
 
 
 
 9
 
 
 
 
 
Tabela VII - Espessuras da varredura 26 próximas 
 ao ponto de baixa espessura 
Eixo 
x/y 
(mm) 
196 245 295 343 392 
1568 27,15 26,93 27,59 27,48 27,48 
1519 27,15 27,20 27,20 
1470 27,42 27,20 28,35 27,15 27,53 
1421 26,54 18,22 26,76 26,93 26,33 
1372 26,22 26,60 27,15 26,44 27,04 
1323 26,54 27,91 26,71 26,71 26,65 
 
Tabela VIII - Espessuras da varredura 26 próximas 
 a outro ponto de baixa espessura 
Eixo 
x/y 
(mm) 
245 295 343 392 441 
588 27,48 28,57 27,81 26,93 27,26 
539 28,57 27,42 27,37 27,20 
490 26,98 28,57 27,42 27,53 27,48 
441 26,98 27,86 18,93 
392 26,93 27,31 26,93 27,81 
343 27,26 27,86 0,00 
294 26,87 26,71 26,98 27,81 
 
Tabela IX - Espessuras da varredura 30 próximas 
 a ponto de baixa espessura 
Eixo 
x/y 
(mm) 
196 245 295 343 392 
1029 25,89 25,72 26,33 26,33 26,05 
980 27,15 26,93 25,89 27,04 26,33 
931 26,49 26,00 26,27 27,04 
882 26,87 27,20 16,46 25,72 25,61 
833 25,12 22,71 24,13 23,37 25,45 
784 27,09 27,15 27,20 26,87 27,37 
 
 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 
 ( )å -=
N
i
i1 FCAtS
 ( )å -=
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
þ
ý
ü
î
í
ì
úû
ù
êë
é
-úû
ù
êë
é
--= ................(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 ³ tmin ...........(8) 
 12
Critério 2 - Tmm - FCA ³ ( 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 
 13
1. "API Recommended Practice 579 - Fitness-for- Fitness", primeira edição, janeiro 
de 2000. 
2. Donato, Guilherme Victor Peixoto - "Verificação de Perdas de Espessura em 
Vagões Tanque para Transporte de Amônia - CT-071/01", julho de 2001.