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-PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 PROPRIEDADE DA PETROBRAS 19 páginas e GT Projeto de Permutador de Calor de Placas Gaxetado Especificação Cabe à CONTEC - Subcomissão Autora, a orientação quanto à interpretação do texto desta Norma. A Unidade da PETROBRAS usuária desta Norma é a responsável pela adoção e aplicação das suas seções, subseções e enumerações. CONTEC Comissão de Normalização Técnica Requisito Técnico: Prescrição estabelecida como a mais adequada e que deve ser utilizada estritamente em conformidade com esta Norma. Uma eventual resolução de não segui-la (“não-conformidade” com esta Norma) deve ter fundamentos técnico-gerenciais e deve ser aprovada e registrada pela Unidade da PETROBRAS usuária desta Norma. É caracterizada por verbos de caráter impositivo. SC - 02 Prática Recomendada: Prescrição que pode ser utilizada nas condições previstas por esta Norma, mas que admite (e adverte sobre) a possibilidade de alternativa (não escrita nesta Norma) mais adequada à aplicação específica. A alternativa adotada deve ser aprovada e registrada pela Unidade da PETROBRAS usuária desta Norma. É caracterizada por verbos de caráter não-impositivo. É indicada pela expressão: [Prática Recomendada]. Cópias dos registros das “não-conformidades” com esta Norma, que possam contribuir para o seu aprimoramento, devem ser enviadas para a CONTEC - Subcomissão Autora. Caldeiraria As propostas para revisão desta Norma devem ser enviadas à CONTEC - Subcomissão Autora, indicando a sua identificação alfanumérica e revisão, a seção, subseção e enumeração a ser revisada, a proposta de redação e a justificativa técnico-econômica. As propostas são apreciadas durante os trabalhos para alteração desta Norma. “A presente Norma é titularidade exclusiva da PETRÓLEO BRASILEIRO S.A. - PETROBRAS, de uso interno na PETROBRAS, e qualquer reprodução para utilização ou divulgação externa, sem a prévia e expressa autorização da titular, importa em ato ilícito nos termos da legislação pertinente, através da qual serão imputadas as responsabilidades cabíveis. A circulação externa será regulada mediante cláusula própria de Sigilo e Confidencialidade, nos termos do direito intelectual e propriedade industrial.” Apresentação As Normas Técnicas PETROBRAS são elaboradas por Grupos de Trabalho - GT (formados por Técnicos Colaboradores especialistas da Companhia e de suas Subsidiárias), são comentadas pelas Unidades da Companhia e por suas Subsidiárias, são aprovadas pelas Subcomissões Autoras - SC (formadas por técnicos de uma mesma especialidade, representando as Unidades da Companhia e as Subsidiárias) e homologadas pelo Núcleo Executivo (formado pelos representantes das Unidades da Companhia e das Subsidiárias). Uma Norma Técnica PETROBRAS está sujeita a revisão em qualquer tempo pela sua Subcomissão Autora e deve ser reanalisada a cada 5 anos para ser revalidada, revisada ou cancelada. As Normas Técnicas PETROBRAS são elaboradas em conformidade com a Norma Técnica PETROBRAS N-1. Para informações completas sobre as Normas Técnicas PETROBRAS, ver Catálogo de Normas Técnicas PETROBRAS. -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 2 Prefácio Esta Norma tem como base a API STD 662 - Part 1 (Segunda Edição). 1 Escopo 1.1 Esta Norma complementa a API STD 662 - Part 1 e estabelece as condições exigíveis para o projeto mecânico, seleção de material, fabricação, inspeção e condicionamento de permutador de calor de placa gaxetado, para fluidos de processo e utilidades. 1.2 A vida útil do equipamento deve ser de 20 anos. Para as placas e gaxetas, a vida útil deve ser definida de acordo com as condições operacionais de cada projeto. As tolerâncias de corrosão requeridas, onde aplicável, devem constar na folha de dados do equipamento. 1.3 Desenhos detalhados do permutador, contendo dimensões totais, pesos dos componentes (conjunto de placas e pedestal), além dos pesos cheio e vazio, assim como outros detalhes, tais como, classe de pressão dos flanges, espessuras de placas, configuração e ângulo de Chevron devem ser considerados como 'Projeto Mecânico'. 1.4 Esta Norma não cobre os requisitos para permutadores de calor soldados por difusão, permutadores de calor tipo casco e placas, nem permutadores de calor soldados do tipo “bloco”. 1.5 Esta Norma se aplica a procedimentos iniciados a partir da data de sua emissão. 1.6 Esta Norma contém Requisitos Técnicos e Práticas Recomendadas. 2 Referências Normativas Os documentos mencionados a seguir são indispensáveis para a aplicação desta Norma. PETROBRAS N-2 - Revestimento Anticorrosivo de Equipamento Industrial; PETROBRAS N-13 - Requisitos Técnicos para Serviços de Pintura; PETROBRAS N-1707 - Projeto de Vaso de Pressão com Revestimento Metálico; PETROBRAS N-2054 - Acessórios Interno e Externo de Vaso de Pressão; ABNT NBR 6123 - Forças Devidas ao Vento em Edificações; ABNT NBR 12555 - Trocadores de calor - Terminologia; API STD 662 Part 1 - Plate-and-frame Heat Exchangers for General Refinery Service; ASME Boiler and Pressure Vessel Code - Section V - Nondestructive Examination; ASME Boiler and Pressure Vessel Code - Section VIII, Division 1 - Rules for Construction of Pressure Vessels; ASME Boiler and Pressure Vessel Code - Section VIII, Division 2 - Rules for Construction of Pressure Vessels - Alternative Rules; ASME Boiler and Pressure Vessel Code - Section IX - Qualification Standard for Welding, Brazing and Fusing Procedures; Welders; Brazers; and Welding, Brazing and Fusing Operators; ASME B16.5 - Pipe Flanges and Flanged Fittings NPS ½ Through NPS 24 Metric/Inch Standard; -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 3 ASME B16.47 - Large Diameter Steel Flanges NPS 26 Through NPS 60 Metric/Inch Standard; ASME PCC-1 - Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly; ASTM B850 - Standard Guide for Post-Coating Treatments of Steel for Reducing the Risk of Hydrogen Embrittlement; ASTM D471 - Standard Test Method for Rubber Property-Effect of Liquids; ASTM F1940 - Standard Test Method for Process Control Verification to Prevent Hydrogen Embrittlement in Plated or Coated Fasteners; ISO 34 - Rubber, Vulcanized or Thermoplastic - Determination of Tear Strength; ISO 37 - Rubber, Vulcanized or Thermoplastic - Determination of Tensile Stress-strain Properties; ISO 48 - Rubber, Vulcanized or Thermoplastic - Determination of Hardness (hardness between 10 IRHD and 100 IRHD); ISO 815-1 - Rubber, Vulcanized or Thermoplastic - Determination of Compression Set Part 1: At ambient or elevated temperatures; ISO 1817 - Rubber, Vulcanized or Thermoplastic - Determination of the Effect of Liquids; ISO 2781 - Rubber, Vulcanized or Thermoplastic - Determination of Density AMD; ISO 8501-1 - Preparation of Steel Substrates before Application of Paints and Related Products - Part 1: Rust Grades and Preparation Grades of Uncoated Steel Substrates and of Steel Substrates after Overall Removal of Previous Coatings; ISO 12944-2 - Paints and Varnishes – Corrosion Protection of Steel Structures by Protective Paint Systems - Part 1: General Introduction; ISO 20340 - Paints and Varnishes - Performance Requirements for Protective Paint Systems for Offshore and Related Structures; ISO 23936 - Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries – Non Metallic Materials in Contact with Media Related to Oil and Gas Production. 3 Termos e Definições Para os efeitos deste documento aplicam-se os termos e definições da API STD 662 - Part 1 e os seguintes. 3.1 Permutador de calor de placas Equipamento composto por um conjunto de placas gaxetadas e sua estrutura de suportação. NOTA A Figura 1 mostra os componentes típicos de um permutador de calor de placas. -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 4 1. Suportes da estrutura. 2. Coluna vertical de suporte. 3.Barramento guia inferior. 4. Barramento superior. 5. Placa fixa de estrutura. 6. Placa móvel de pressão. 7. Placas de troca térmica. 8. Parafusos. 9. Porcas. 10. Mancal/rolamentos. 11. Tirantes. 12. Bucha de passagem. 13. Gaxetas de vedação. Figura 1 – Componentes típicos de permutador de placas gaxetado de passe único 3.2 Placa de troca térmica Chapa de material prensada ou conformada contra uma matriz corrugada através da qual ocorre a troca térmica entre os fluidos. 3.3 Placas finais Duas placas, uma em cada extremidade, que impedem que os fluidos no interior do permutador de placas entrem em contato com a estrutura. 3.4 Placa intermediária de reforço Placa inserida no conjunto de placas para proporcionar maior rigidez ao conjunto. -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 5 3.5 Bandeja Bandeja capaz de coletar gotejamentos oriundos do conjunto de placas do permutador de calor. 3.6 Serviço de troca térmica Um ou mais permutadores de calor de placas para uma carga térmica total especificada. 3.7 Estrutura Estrutura que proporciona suporte estrutural e de contenção de pressão de um permutador de calor de placas. 3.8 Área de transferência de calor Soma das áreas das superfícies de um lado de todas as placas em contato com ambos os fluidos. NOTA: As áreas das placas finais não são incluídas. 3.9 Número do item (TAG) Número de identificação do comprador para um permutador de calor de placa. 3.10 Profundidade da placa (p) Profundidade da corrugação de uma placa comprimida após montagem. 3.11 Gap da placa (b) Metade da altura do canal formado entre duas placas comprimidas após montagem. 3.12 Ângulo de inclinação da ranhura da placa (Chevron) (ϕ) Ângulo formado entre o padrão da placa corrugada e a vertical. 3.13 Passo da corrugação da placa (pt) Distância entre duas cristas consecutivas da placa NOTA: As dimensões definidas nos itens 3.10 a 3.13 estão ilustradas na Figura 2. -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 6 Figura 2 – Definições geométricas da placa 3.14 Conjunto de placas Agrupamento de todas as placas contidas dentro de uma estrutura. 3.15 Comprimento do conjunto de placas Distância entre as faces internas das placas fixa e móvel, após a montagem final do conjunto. 3.16 Furos de passagem Aberturas na placa para entrada e saída dos fluidos. 3.17 Código de projeto para vasos de pressão Norma reconhecida de vasos de pressão especificada ou acordada pelo comprador. 3.18 Código de soldagem estrutural Código reconhecido de soldagem estrutural especificado ou acordado pelo comprador. 3.19 Capa Protetora Cobertura removível para o topo e as laterais do conjunto de placas do permutador de calor de placa, que proporciona a proteção em caso de vazamento por jato ou fogo. 3.20 Projetista/Fabricante É a empresa ou organização responsável pelo projeto térmico e mecânico, fabricação e teste do permutador de calor. -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 7 4 Símbolos e Abreviaturas ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas; API - American Petroleum Institute; ASME - American Society of Mechanicals Engineers; AWS - American Welding Society; IRHD - International Rubber Hardness Degree (Escala Internacional de Dureza de Borracha); ISO - International Organization for Standardization; MDMT - Minimum Design Metal Temperature (Temperatura Mínima de Projeto do Metal); NDE - Non-Destructive Examination (END - Ensaios Não Destrutivos); PHE - Plate Heat Exchanger (PCP - Permutador de Calor de Placas); PMTA - Pressão Máxima de Trabalho Admissível; OSHA - Occupational Safety & Health Administration. 5 Condições Gerais 5.1 Requisitos Técnicos para Proposta e Projeto Os requisitos técnicos considerados como mínimos necessários para proposta e projeto de permutador de calor de placa gaxetado, devem estar de acordo com a API STD 662 - Part 1. Os equipamentos devem ser considerados como “serviço severo” na API STD 662 - Part 1. 5.2 Responsabilidade do Projetista 5.2.1 O Projetista ou Fabricante tem por responsabilidade verificar as tensões nas regiões de conexão entre os bocais e a placa fixa, para que suporte as forças externas transmitidas pela tubulação, provendo reforços adequados sempre que necessário. NOTA: É aceitável a utilização do Método dos Elementos Finitos (MEF) para verificar as tensões na região de conexão entre os bocais e a placa fixa. 5.2.2 Nos casos em que a PETROBRAS forneça a Folha de Dados, o desenho básico de arranjo ou de dimensões gerais, a especificação técnica ou outro documento específico para o permutador de calor, os projetos mecânico e térmico devem estar inteiramente de acordo com esses documentos. Quaisquer divergências ou alternativas propostas só devem ser aceitas depois de expressamente aprovadas pela PETROBRAS. 5.2.3 O Projetista ou Fabricante deve representar os requisitos de espaço para retirada/manutenção de placas no arranjo geral, incluindo o espaço lateral para a remoção de placas. Também devem ser informadas as dimensões, o peso e o centro de gravidade do equipamento e de seus componentes. 5.2.4 O Projetista ou Fabricante deve informar as ferramentas e dispositivos necessários para a manutenção. 5.3 Requisitos de Projeto 5.3.1 O projeto mecânico de todas as partes pressurizadas dos permutadores de calor de placa, como as placas de pressão móvel e fixa, deve estar de acordo com o ASME BPVC Section VIII, Division 1. 5.3.2 Os permutadores de calor devem ser projetados, fabricados e testados de acordo com os requisitos descritos nesta norma e nas normas API STD 662 - Part 1 e ASME BPVC Section VIII, Division 1, onde aplicável. Os desvios devem ser previamente aprovados pela PETROBRAS. 5.3.3 O conjunto de placas deve ser enclausurado na parte superior e pelos lados por capas protetoras removíveis, no caso de fluídos inflamáveis ou temperaturas acima de 60ºC. 5.3.4 Uma bandeja com conexões de dreno deve fazer parte da estrutura do permutador. A bandeja deve estender-se por todo o comprimento da estrutura e ser 25 mm (1”) maior do que toda a capa de proteção. 5.3.5 Os tirantes de compressão do conjunto de placas devem ser protegidos contra a corrosão. -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 8 5.3.6 Respiros para vazamentos devem ser previstos nas gaxetas de modo que, no caso de falha da vedação, fiquem imediatamente evidentes, através da inspeção visual, os pontos de vazamento pela superfície externa do permutador. Os respiros de vazamento devem ser localizados de tal modo que nenhuma contaminação cruzada de líquidos ocorra devido à falha da selagem interna. 5.3.7 Para serviços cíclicos, o projeto de fadiga deve estar de acordo com o ASME BPVC Section VIII, Division 2. Cabe a PETROBRAS fornecer as cargas de operação, temperatura e número de ciclos. 5.3.8 Deve ser prevista a instalação de filtros a montante dos permutadores, no caso em que haja partículas no fluido maiores que 50% que a profundidade nominal da placa. 5.3.9 A PETROBRAS deve especificar uma margem percentual de área adicional, requerida para incrustação. 5.3.10 Todos os componentes em contato com o fluido devem ser especificados com material similar ao do conjunto de placas. Bocais devem ser revestidos com um material de similar resistência a corrosão e não formar par galvânico. 5.3.11 Quando solicitado na Folha de Dados ou na Especificação Técnica, os bocais de inspeção e manutenção devem ser instalados na placa de pressão móvel para ambas as correntes de fluido, com flanges cegos. 5.3.12 O Fabricante deve garantir que a perda de carga nas conexões não cause problema de má distribuição de fluidos dentro do permutador. 5.3.13 Todo o permutador de calor de placas e todos componentes soldados devem ser projetados para as mais severas combinações de condições causadas por pesos mortos, pressões internas,cargas em tubulação, golfadas e todas as demais cargas as quais são impostas durante o içamento, operação, manutenção e testes nas instalações do Fabricante e no campo. Em complemento, as devidas considerações devem ser dadas para os efeitos de transporte. As tensões adicionais devido aos diferentes carregamentos induzidos pelas pressões, devido ao peso próprio e/ou tensões secundárias originadas de gradientes térmicos, devem ser levadas em conta, principalmente sobre os suportes e bocais, no projeto mecânico dos permutadores. 5.3.14 Os memoriais de cálculo de projeto devem estar de acordo com o código de projeto especificado. O sistema de unidades SI deve ser utilizado, com exceção dos bocais e dos diâmetros das tubulações que devem seguir o sistema imperial. 5.3.15 A estrutura do permutador deve ser projetada para permitir que a unidade seca e completamente montada possa ser movimentada e instalada sem a necessidade de aparato que lhe confira aumento temporário de rigidez. 5.3.16 A tensão admissível básica para os parafusos chumbadores de aço carbono deve ser de 110 MPa calculada sobre a área da raiz dos parafusos. 5.3.17 O permutador de placa deve ser projetado para a pressão de projeto atuando independentemente em cada lado, com nenhuma pressão manométrica atuando sobre o outro lado. 5.3.18 O fabricante deve fornecer as seguintes informações para permitir a PETROBRAS que realize a verificação do projeto térmico: a) Dados da Placa: i) Ângulo(s) de Chevron empregado(s) no projeto (ϕ); ii) Dimensões da placa de transferência de calor, incluindo sua espessura, e de seus furos de passagem; iii) Profundidade da placa (p); iv) Passo da corrugação da placa (pt); v) Área de troca térmica por placa; -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 9 vii) Fator de ampliação de superfície (área de troca / área projetada da placa); e vii) Material da placa (incluindo a condutividade térmica da placa). b) Informações sobre os furos de passagem: i) Diâmetro; ii) Distância de centro a centro na horizontal (W); iii) Distância de centro a centro na vertical (H); e iv) Arranjo (localização das entradas e saídas para as correntes quente e fria). c) Definições sobre o conjunto de placas: i) Espaçamento entre os canais; ii) Largura dos canais; iii) Número efetivo de placas de troca térmica; iv) Comprimento do conjunto de placas; v) Configuração do fluxo (concorrente ou contra corrente); vi) Localização das entradas de fluido; e vii) Tipo de cada placa contida no permutador e seu ordenamento no conjunto. d) Dados da gaxeta: conforme a Tabela 3. 5.4 Requisitos de Construção 5.4.1 Requisitos Gerais 5.4.1.1 As placas de transferência térmica devem ser inteiramente suportadas pelo barramento superior. As guias para placas no barramento inferior e no barramento superior devem ser de material metálico resistente à corrosão atmosférica. 5.4.1.2 Quando isolamento para proteção de pessoal for necessário nos bocais, ele deve assegurar uma temperatura abaixo de 60 ºC na superfície externa. 5.4.1.3 Devem ser previstos meios para minimizar deformações nas placas decorrentes dos eventos de montagem e desmontagem do equipamento. 5.4.2 Bocais 5.4.2.1 Procedimentos de torqueamento (sequência de torqueamento, controlado ou manual, numeração dos parafusos e valores de torque) devem ser informados no manual do equipamento. Estes procedimentos devem seguir o ASME PCC-1. 5.4.2.2 Bocais devem ser projetados para cargas dadas na tabela de serviço severo do API 662 - Part 1. No caso da natureza do projeto do permutador permitir um projeto econômico para essas cargas, o Fabricante deve fornecer pormenores das cargas máximas e momentos permitidos. 5.4.2.3 Os flanges devem ser do tipo Welding Neck (WN) ou Long Welding Neck (LWN). Conexões com estojos prisioneiros só são permitidas se expresso na especificação técnica do equipamento. 5.4.2.4 Chapas de reforço não são permitidas. A espessura da placa fixa ou pescoço do bocal devem ser suficientes para reposição de área em torno da abertura. 5.4.2.5 Detalhes dos bocais devem ser fornecidos pelo Fabricante. 5.4.2.6 Todos os flanges devem ser instalados em posição tal que a linha de centro vertical da abertura passe pelo meio do intervalo entre dois furos de parafuso. 5.4.2.7 A projeção externa dos bocais deve ser a menor possível, mas o suficiente para que: a) A distância entre as extremidades de duas soldas de penetração total e soldas paralelas, em qualquer caso, não seja menor do que três vezes a espessura da chapa mais fina e, no mínimo, 50 mm; -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 10 b) Permita a desmontagem dos parafusos do flange; e c) Previna que os parafusos ou porcas sejam cobertos pelo isolamento térmico do permutador. 5.4.2.8 Os flanges dos bocais e suas respectivas faces e juntas, quando conectados à tubulação e a instrumentos, devem estar de acordo com as especificações da tubulação e dos instrumentos. 5.4.2.9 Os flanges e suas respectivas faces e juntas que não estejam conectados à tubulação devem seguir a especificação da tubulação aplicável à seção do permutador à qual estiverem conectados. 5.4.2.10 O revestimento interno de bocais deve atender aos requisitos da N-1707. 5.4.3 Olhais de Içamento 5.4.3.1 Cada permutador deve ser fornecido com olhais ou aberturas de içamento, localizados de tal forma que evitem sobrecarga na estrutura do permutador, durante operações que envolvam sua movimentação. 5.4.3.2 Olhais de içamento devem ser projetados empregando as dimensões dos pinos das manilhas de acordo com a N-2054, a menos que outras manilhas sejam especificadas nas folhas de dados. O projeto deve considerar um fator de impacto de 2,0. 5.4.4 Terminais de Aterramento Todos os permutadores devem ter dois terminais de aterramento, cada um conectado a um dos lados da estrutura. 5.4.5 Suportes 5.4.5.1 Os permutadores de calor devem ser fornecidos com suportes capazes de suportar as forças dinâmicas especificadas pelas PETROBRAS. 5.4.5.2 O Fabricante deve atentar para o projeto dos suportes para que os parafusos da fundação possam ser instalados por cima e não sejam obstruídos pela capa protetora do permutador. 5.4.5.3 O Fabricante deve fornecer detalhes da fundação para suportação da instalação da placa de pressão móvel, para o conjunto inicial de placas e para o caso de aumento do número de placas. 5.4.5.4 O Fabricante deve fornecer qualquer ferramenta, dispositivo ou equipamento acessório para garantir o desempenho do permutador e operação contínua satisfatória. 6 Critérios de Projeto 6.1 Permutadores de placas gaxetados somente devem ser aceitos para serviços com líquidos. 6.2 Todas as conexões de passagem dos fluidos devem ser realizadas de somente um lado do conjunto de placas (na placa fixa) – comumente chamado arranjo em U, assegurando que o conjunto de placas possa ser alterado sem realizar modificações na tubulação. 6.3 A velocidade máxima do fluxo (m/s) na entrada e saída dos fluidos não deve exceder 150/√ρ onde ρ é a massa específica media do fluido em kg/m³. 6.4 A pressão de projeto de permutadores a placas gaxetados deve ser limitada a 20 bar(g) para toda a faixa de temperatura, incluindo eventuais flutuações de pressão. 6.5 A temperatura máxima de projeto empregada para dimensionamento e seleção de materiais deve ser limitada a 150 ºC. Para serviços com hidrocarbonetos, a máxima temperatura de operação esperada para o equipamento deve ser inferior a 90 °C para ambos os fluidos. 6.6 A temperatura mínima de projeto deve ser superior à mínima de projeto do metal (MDMT). -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 11 6.7 As dimensões das placas devem contribuir para o aumento da rigidez do equipamento, bem como para facilitar a manutenção e logística dos materiais. O limite máximo dimensional é de 700 mmde largura por 2200 mm de altura, tomando as medidas de centro a centro dos bocais, conforme Figura 3. Figura 3 - Dimensões máximas das placas 6.8 Recomenda-se que o número máximo de placas para o equipamento seja limitado a 350 placas para permutadores operando com hidrocarbonetos e 500 placas, para serviço de resfriamento de água. [Prática Recomendada] 6.9 Um dispositivo intermediário de reforço deve ser utilizado sempre que o número de placas de troca térmica contíguas superar o limite de 300 placas. 6.10 O permutador de calor de placas gaxetado deve ser projetado (estrutura, tirantes e suportes) de forma a permitir, pelo menos, 20% de placas adicionais para atender a uma futura ampliação, exceto quando indicado em contrário na folha de dados. Caso o acréscimo ultrapasse o limite citado no item 6.9, deve ser previsto o fornecimento do dispositivo intermediário, já instalado. 6.11 As placas devem ser fabricadas com mecanismo de autoalinhamento e com sistemas que facilitem sua união ou montagem, quando aplicável. 6.12 Permutadores a placas devem ser capazes de suportar variações de pressão (dinâmicas) inerentes ao fluxo e controle do processo, que devem ser indicadas nas especificações técnicas do projeto. 6.13 Com o intuito de aumentar a estabilidade do conjunto de placas, para serviços com hidrocarbonetos, as placas em titânio devem ter espessura mínima de 0,8 mm. 6.14 Gaxetas constituídas da união de mais de uma peça não devem ser aceitas. 6.15 O fabricante deve selecionar o material da gaxeta de modo a garantir 3 anos de operação nas condições de pressão e temperatura de operação. 6.16 O fabricante deve informar o espaço requerido para a execução de procedimentos de operação e manutenção. 7 Materiais 7.1 Para todos os componentes em contato com ambos os fluidos, a seleção de material deve ser baseada na corrosividade de ambos os fluidos relativa àquele material, e à sua tenacidade (necessidade de teste de impacto) relativa à menor temperatura possível, e demais parâmetros operacionais apresentados na Folha de Dados e documentação de projeto (composição química dos fluidos, contaminantes, etc.), considerando a partida e parada do equipamento, condições operacionais, além do teste hidrostático. 7.2 O material das placas deve ser especificado pela PETROBRAS. -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 12 7.3 Aço carbono não deve ser utilizado na fabricação de placas de troca térmica. 7.4 Os certificados de material devem ser fornecidos para todos os materiais, mostrando as análises químicas e os resultados de testes requeridos pelas especificações de cada material. 7.5 Todos os materiais, inclusive os não metálicos, devem ser identificados através dos seus certificados. Para as gaxetas, os certificados devem conter as informações previstas no Anexo A. 7.6 Cada placa deve ser estampada com informações que garantam sua rastreabilidade com o seu certificado. Os lotes de gaxetas também devem ter identificação que permita sua rastreabilidade. 7.7 Os flanges de tubulação devem ser projetados para estojos de aço liga de acordo com grau apropriado especificado no ASME BPVC Section VIII, ou equivalente, para as condições de projetos fornecidas nas folhas de dados. Os estojos devem ter uma rosca contínua e ser longo o suficiente para se estender (1/4 in) após cada porca. 7.8 Os tirantes devem ser de aço liga de acordo com materiais permitidos pelo ASME BPVC Section VIII, para as condições de projeto fornecidas nas folhas de dados. 7.9 Para fornecimento de material de gaxeta que venha a ser utilizado em serviços com hidrocarbonetos, o Fabricante deve possuir aprovação em todos os testes de qualificação (Tabela 1), para aquele modelo de gaxeta específico. Tabela 1 – Testes de qualificação exigidos para cada material de gaxeta. Testes de Qualificação Critério de aceitação Massa específica (ISO 2781) 1,15 a 1,27 g/cm 3 (NBR e HNBR) e 1,75 a 1,90 g/cm3 (FKM) Dureza (ISO 48) 75 a 85 IRHD (NBR, HNBR e FKM) Resistência à tração (ISO 37) > 17 MPa (NBR, HNBR e FKM) Alongamento na ruptura (ISO 37) > 170 % (NBR, HNBR e FKM) Ensaio de compressão (ISO 815) < 23% (em 24 h), < 50% (em 72 h) e < 60% (em 336 h) (NBR, HNBR e FKM) Resistência ao rasgamento (ISO34) > 30 kN/m (NBR, HNBR e FKM) Efeito da imersão em líquidos (ISO-1817) Dureza +10/-20 unidades Volume +18/0 % (NBR, HNBR e FKM) NOTA 1 Caso o líquido utilizado nos testes de imersão não seja fornecido pela PETROBRAS, deverá ser utilizado o óleo de referência IRM 903 da ASTM D471. NOTA 2 Para verificação dos resultados, a PETROBRAS poderá solicitar amostras dos elastômeros. -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 13 7.10 Uma vez que o fornecedor tenha um determinado modelo de gaxeta aprovado nos testes de qualificação, devem ser realizados apenas os testes de controle de qualidade (conforme Tabela 2) nos fornecimentos das gaxetas. Tabela 2 – Testes de controle de qualidade das gaxetas. Testes de Qualificação Critério de aceitação Massa específica (ISO 2781) 1,15 a 1,27 g/cm 3 (NBR e HNBR) e 1,75 a 1,90 g/cm3 (FKM) Dureza (ISO 48) 75 a 85 IRHD (NBR, HNBR e FKM) Resistência à tração (ISO 37) > 17 MPa (NBR, HNBR e FKM) 7.11 Os procedimentos que devem ser seguidos para a execução dos testes descritos nas Tabelas 1 e 2 são apresentados no Anexo A. 7.12 O uso de gaxetas NBR será limitado para os casos em que a temperatura de operação seja, no máximo, 80 °C e, para gaxetas HNBR, no máximo, 120 °C. 7.13 Os ganchos de reforço na ligação da placa de troca térmica e barramento superior devem ser de aço inoxidável austenítico AISI 316 e serem dimensionados para suportar as cargas de operação e manutenção. 8. Proteção Anticorrosiva e Pintura 8.1 O esquema de pintura para revestimento externo deve ser pré-qualificado de acordo com a norma PETROBRAS N-13. O Fabricante, durante a fase de BID, deve fornecer informações sobre o esquema de pintura, relativas a: Dados requeridos pela ISO 20340; e Relatórios dos testes de qualificação de acordo com a norma PETROBRAS N-13. 8.2 Quando não fornecido pela PETROBRAS, o código de cores adotado deve estar de acordo com as Normas Regulamentadoras do Ministério do Trabalho. 8.3 Os estojos tipo prisioneiro e porcas, quando houver, devem ser de material compatível com o restante da estrutura, de forma a evitar o risco de corrosão galvânica. 8.4 Estojos, parafusos, tensionadores e porcas devem ser revestidas com a proteção anticorrosiva indicada na especificação da tubulação conectada ao equipamento. Arruelas devem ser instaladas sob todas as porcas, para prevenir dano ao revestimento. 8.5 Os tirantes devem ser engraxados e possuir capa de proteção plástica em toda a sua extensão. 8.6 No caso de processo de revestimento eletrolítico, ou processo de revestimento com risco de fragilização por hidrogênio, um tratamento térmico para remoção do hidrogênio é requerido, conforme a norma ASTM B850. A efetividade deste tratamento deve ser assegurada pelo Fabricante. 8.7 As partes do equipamento em aço carbono devem ser revestidas com esquema de pintura previamente aprovado pela PETROBRAS. -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 14 9 Placas de Identificação 9.1 Cada permutador deve ser fornecido com uma placa de identificação de aço inoxidável AISI 316, fixada à placa de pressão fixa e localizada de forma que fique claramente visível após a instalação. 9.2 As placas de identificação devem incorporar de forma indelével, no mínimo, as seguintes informações: Todos os códigos e requisitos de classificação. TAG do equipamento. Serviço do equipamento. Nome do Fabricante, Modelo e Número de Série. Ano de Fabricação. Código de Projeto. Pressão de Teste Hidrostático de Fabricação. Pressão de Projeto (barg). Temperatura de Projeto (°C). Pressãode Operação Lado Quente/Lado Frio (barg). Temperatura de Operação Lado Quente/Lado Frio (°C). Peso Total Vazio (kg). Peso Total Cheio (kg). 9.3 As letras e figuras devem estar claramente estampadas. 10 Fabricação 10.1 Todos os processos de soldagem definidos no ASME BPVC Section IX, com exceção do processo com gás oxiacetileno, são aceitos, desde que qualificados por procedimento de soldagem aplicável. 10.2 Os procedimentos de reparo por solda devem ser submetidos à PETROBRAS para aprovação prévia. Reparos por solda em placas de troca térmica não são aceitáveis. 10.3 Somente são aceitas gaxetas com cura por peróxido. Nenhum outro tipo de sistema de cura é aceito. 11 Inspeção e Testes 11.1 O Fabricante deve submeter um Plano de Inspeção e Testes (PIT) baseado na folha de dados técnicos com identificação das inspeções testemunhadas e testes. 11.2 Os testes devem estar de acordo com a API STD 662 - Part 1, ASME BPVC Section V e ASME BPVC Section VIII, Division 1, no mínimo. Pelo menos, os seguintes testes devem ser conduzidos: Inspeção visual em 100% das placas de troca térmica. As placas não devem apresentar defeitos visíveis. Testes Hidrostáticos de acordo com os códigos. Teste UV light box em 10% das placas de troca térmica. Líquido penetrante fluorescente em 10% das placas de troca. Inspeção Visual. Inspeção dimensional em 5 % das placas de troca térmica (largura entre linhas médias dos sulcos de instalação da gaxeta, altura entre ganchos, distância entre bocais e profundidade do alojamento da gaxeta) em 6 pontos distintos, conforme ilustrado na Figura 4. Líquido penetrante ou partículas magnéticas nas partes de içamento. Identificação positiva de materiais - Positive Materials Identification (PMI) em 10% das placas de troca térmica, conforme indicado na nota abaixo. -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 15 Figura 4 – Pontos de inspeção visual NOTA O PMI deve ser realizado com um equipamento capaz de identificar o tipo especificado de material, de acordo com o procedimento estabelecido para todos os componentes metálicos que não sejam de aço carbono. 11.3 A dimensão do conjunto de placas comprimido deve ser verificada e registrada, para atendimento àquela determinada na documentação de projeto do Fabricante. 11.4 Depois do teste, uma faixa de aproximadamente 50 mm (2 in) de largura deve ser pintada diagonalmente cruzando as extremidades do conjunto de placas para assegurar a montagem na sequencia correta das placas numa subsequente manutenção. A pintura de marcação não deve conter materiais (ex.: cloretos) que sejam incompatíveis com o material de construção das placas. 11.5 Inspeção e testes devem ser conduzidos em todos os equipamentos em fabricação pelo Fabricante e deve ser testemunhado pelos representantes da PETROBRAS ou autoridades de certificação, quando solicitado. 11.6 Todos os ensaios não destrutivos devem ser conduzidos de acordo com o código de projeto. Todo o pessoal envolvido em testes não destrutivos deve ser certificado em norma reconhecida internacionalmente. 11.7 Todas as soldas em permutadores devem ser verificadas por ensaio com líquido penetrante, para materiais não ferrosos e aços inoxidáveis austeníticos, ou partículas magnéticas, para materiais ferromagnéticos. 11.8 Todas as aberturas usinadas nas placas estruturais devem ser ensaiadas por liquido penetrante. 11.9 Os tirantes devem ser sujeitos à inspeção visual para verificação da ausência de danos mecânicos. 11.10 Todos os permutadores a placas devem ser testados nas instalações do Fornecedor de acordo com o código de projeto e deve consistir de: a) Lado quente na pressão de teste por, no mínimo, 30 minutos de duração com pressão atmosférica no lado frio; b) Lado frio na pressão de teste por, no mínimo, 30 minutos de duração com pressão atmosférica no lado quente; c) Teste Duplo – Lado quente e lado frio na pressão de teste por, no mínimo, 30 minutos de duração. -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 16 11.11 A pressão de teste hidrostático de fabricação empregada deve ser calculada de acordo com o código de projeto do equipamento. Somente água doce, com teor máximo de cloretos de 50 ppm, deve ser usada para realização dos testes, aquecida, se necessário, para atingir a temperatura mínima de metal. A temperatura mínima da água para teste hidrostático deve ser de 7°C. NOTA A pressão de teste para equipamentos após reparo deve ser igual à PMTA. 11.12 Após a finalização dos testes hidrostáticos, os permutadores devem ser drenados e secos com ar quente (50ºC a 60ºC), soprado de forma contínua até que não haja evidência de umidade no bocal de saída. 11.13 O controle de qualidade das gaxetas deve ser conforme o item 7.10. 11.14 Na folha de dados do permutador devem estar incluídas as informações da Tabela 3, relativas às gaxetas. Tabela 3 – Informações a serem incluídas na folha de dados do permutador. Material Fabricante Tipo do elastômero ☐ NBR ☐ HNBR ☐ FKM Código do elastômero Propriedades Massa específica ISO 2781 g/cm3 Dureza ISO 48 IRHD Resistência à Tração ISO 37 MPa Dimensões da seção transversal Seção Transversal ☐ △ ☐ □ ☐ ○ ☐ ◇ ☐ ☖ ☐__ Altura mm Largura mm 11.16 O Fornecedor deve incluir o relatório com os resultados dos testes no “Data Book” do equipamento. Todos os Data Books e suas cópias devem ser submetidas à PETROBRAS para revisão. 12 Comissionamento 12.1 O manual do Fabricante deve ser escrito em Português e ser suficientemente claro para permitir realizar a instalação, partida, parada, operação, manutenção (desmontagem e montagem), transporte, etc., do equipamento. O Fabricante poderá ser requisitado a prestar suporte relacionado à instalação e comissionamento do equipamento no canteiro de obra. NOTA 1 O Fabricante deve informar o comprimento final do pacote de placas, em função do número de placas e espessura utilizada. NOTA 2 O Fabricante deve detalhar o procedimento de compressão do pacote de placas, informando o comprimento do pacote e o tempo de acomodação em cada etapa das sequências de fechamento e abertura. 12.2 O procedimento de alinhamento de fluidos para permutadores a placas deve assegurar que a partida do equipamento seja a mais suave e gradual possível, dado que este tipo de equipamento é muito sensível a variações bruscas de pressão. 12.3 Na partida, o permutador este deve estar cheio de líquido em ambos os lados e deve ser alinhado ao processo por uma linha de “by-pass”. O fluido frio deve ser alinhado primeiro, a não ser que seja especificado diferente. 12.4 O equipamento não deve ser submetido a variações de pressão maiores que 5 bar(g) por minuto durante sua partida. -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 17 13 Transporte 13.1 A indicação de pintura dos permutadores deve ser previamente definida pela PETROBRAS. No caso em que não houver indicação, os permutadores devem ser protegidos com uma pintura protetora à corrosão durante o transporte e pelo período de condicionamento. 13.2 O permutador deve ser limpo e todas suas aberturas devem ser seladas antes do transporte. Os requisitos específicos de secagem devem ser definidos pela PETROBRAS. 13.3 Todos os itens fornecidos com esta especificação devem ser adequadamente marcados para a identificação de encontro a um certificado ou documentação de teste relevante. A marcação deve ser tal que não irá danificar ou prejudicar o componente. 13.4 Itens que não puderem ser identificados devem ser rejeitados. Itens rejeitados podem ser certificados novamente, através da condução de testes relevantes com prévia aprovação da PETROBRAS. 13.5 Para o permutador a ser transportado, no mínimo, a seguinte identificação deve ser providenciada: Número do Projeto Nome do Fabricante Número da ordem de compra Carga de içamento, centro de gravidade TAG 13.6 O equipamento deve ser preparado adequadamente para o tipo de transporte especificado. Caixas de madeira só serão aceitas caso sejam transportadas e armazenadas em skids metálicos com eslingas, manilhas e anelões certificados para transporte marítimo. A preparação deve tornar o equipamento adequado para 12 meses de armazenamento ao ar livre após o transporte. 13.7 O Fornecedor deve encaminhar o procedimento de embalagem para aprovação da PETROBRAS. O Fabricante deve embalar o equipamento de acordo com os requisitos de embalagem do país para qual o equipamento será transportado. A embalagem deve ser protegida de corrosão. 13.8 A rosca dos parafusos deve ser revestida com um lubrificante antigripagem. Superfícies de aço carbono usinadas expostas devem ser protegidas com um revestimento preventivo de ferrugem facilmente removível. Conexões flangeadas expostas devem ser protegidas com tampas de aço gaxetadas ou tampas de plástico, especificamente concebidas para proteção do flange. 13.9 O Fabricante deve fornecer os procedimentos para desembalar, manusear e instalar, bem como a reembalagem e os requisitos de armazenamento de longo prazo. O Fabricante deve especificar quaisquer limitações aplicáveis à fase de transporte e instalação. 13.10 O Fabricante deve apresentar o plano de movimentação e içamento do permutador e indicar o centro de gravidade do equipamento. Caso solicitado pela PETROBRAS, o Fabricante deve apresentar o plano de movimentação e içamento de cada componente separadamente. -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 18 ANEXO A PROCEDIMENTO PARA EXECUÇÃO DE TESTES DE GAXETAS O fornecedor deve executar os testes de qualificação e controle de qualidade de acordo com os procedimentos descritos neste anexo. Em caso de dúvida a PETROBRAS deverá ser consultada. A.1 – Massa específica A.1.1 Deve ser executado de acordo com a ISO 2781 (Rubber, Vulcanized or Thermoplastic — Determination of Density). A.2 – Dureza A.2.1 Deve ser executado de acordo com a ISO 48 (Rubber, Vulcanized or Thermoplastic — Determination of Hardness (hardness between 10 IRHD and 100 IRHD)). A.2.2 Para determinação do valor da dureza deve ser utilizado em método “N”. A.2.3 A dureza deve ser medida em IRHD (International Rubber Hardness Degrees). A.3 – Resistência à tração e alongamento A.3.1 A resistência à tração e o alongamento na ruptura devem ser mensurados de acordo com a ISO 37 (Rubber, Vulcanized or Thermoplastic — Determination of Tensile Stress-Strain Properties). A.3.2 Apenas corpos de prova em formato de halteres (tipo 1) devem ser utilizados. A.4 – Ensaio de Compressão A.4.1 Os valores do ensaio de compressão devem ser obtidos de acordo com a ISO 815-1 (Rubber, Vulcanized or Thermoplastic — Determination of Compression set Part 1: At ambient or elevated temperatures), salvo nos pontos especificados por essa norma (ex.: item A.4.2 e A.4.4) A.4.2 A compressão aplicada ao corpo de prova deve ser sempre de 25%, mesmo se o valor de dureza da amostra for maior que 80 IRHD. A.4.3 Os corpos de prova devem ser trechos de gaxetas com geometria correspondente à utilizada no permutador. O comprimento do trecho de gaxeta utilizado para os testes deve ser ao menos o dobro da altura especificada da gaxeta. A.4.4 A temperatura de execução dos testes deve ser a temperatura de projeto do equipamento, salvo quando for indicado outro valor pela PETROBRAS. A.4.5 Para retirada da amostra, resfriamento e medição da variação de volume, deve ser utilizado somente o método “A”. Neste método o dispositivo de “compression set” é removido do forno no tempo especificado e os corpos de prova são imediatamente liberados da compressão. Os corpos de prova são transferidos para uma bancada de madeira e ficam em repouso por 30 minutos antes de terem suas dimensões mensuradas. A.5 – Rasgamento A.5.1 O ensaio para obtenção da resistência ao rasgamento deve ser de acordo com a ISO 34 (Rubber, Vulcanized or Thermoplastic — Determination of Tear Strength — Part 1: Trouser, Angle and Crescent Test Pieces). A.5.2 A geometria do corpo de prova deve ser sempre de acordo com o método “A” (Trouser Test Piece). -PÚBLICO- N-2931 05 / 2019 19 A.5.3 Os testes devem ser conduzidos à temperatura ambiente. A.6 – Efeito da imersão em líquidos A.6.1 Os testes de imersão em líquidos devem ser executados de acordo com a ISO 1817 (Rubber, Vulcanized or Thermoplastic — Determination of the Effect of Liquids), salvo nos pontos indicados por essa norma. A.6.2 Os corpos de prova devem possuir 100% de sua área superficial em contato com o líquido. A.6.3 O líquido no qual os corpos de prova serão imersos deve ser o mesmo que está circulando pelo permutador. No caso da impossibilidade de obtenção dos fluidos de processos, deverá ser utilizado o óleo de referência IRM 903 da ASTM D471. A.6.4 Os testes devem ser executados à temperatura de operação. A.6.5 O teste deve ter duração mínima de 14 dias, com amostragens nos períodos de 2 horas, 24 horas, 7 dias e 14 dias. A.6.6 Os corpos de prova devem ser trechos de gaxetas com geometria correspondente à utilizada no permutador. O comprimento do trecho de gaxeta utilizado para os testes deve ser ao menos o dobro da altura especificada da gaxeta. Prefácio 1 Escopo
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