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INSPETOR DE DUTOS TERRESTRES NÍVEL 1 TUBOS 161 162 TUBOS 1.0Introdução 1.1 Tubos Definimos tubos como condutos fechados, destinados principalmente ao transporte de fluidos. Todos têm seção circular, trabalham geralmente como condutos forçados (seção plena). 1.2 Tubulação Chamamos de “tubulação” a um conjunto de tubos e de seus diversos acessórios. A necessidade da existência dos tubos decorre principalmente do fato do ponto de geração ou de armazenagem dos fluidos está, em geral, distante do seu ponto de utilização. Aplicam-se os tubos para o transporte de todos fluidos conhecidos, líquidos ou gasosos, assim como para materiais pastosos e para fluidos com sólidos em suspensão, em toda faixa de variação de pressões e temperaturas usuais na indústria. È recomendado que se chame de “tubos para condução” os tubos destinados ao transporte de fluidos, e que se chame de simplesmente de “tubos” os que se destinam primordialmente a qualquer outra finalidade. Nas chamadas indústrias de processo, nas quais a tubulação é o meio físico de ligação entre os equipamentos, por onde circulam os fluidos de processo e utilidades, o valor total das tubulações atinge 25% do custo total da instalação. Trataremos assim apenas dos tubos para condução, que são os principais componentes das redes de tubulação. Os tubos para condução metálicos (aço carbono e aço-liga) são largamente utilizados na construção de dutos terrestres em grande variedade de diâmetros e espessuras de parede. Nota: Denominamos em inglês “pipe” para condução de fluidos e “tubing” destinado à transmissão de sinais ou troca térmica. 1.2.1 Classificação das Tubulações quanto ao emprego 1.2.1.1 Tubulações dentro de instalações industriais devem atender as especificações da Norma americana ASME B 31.3 (Process Piping); 163 1.2.1.2 Tubulações fora de instalações industriais, a saber: Tubulações de transferência conforme normas americanas ASME B31.4 e ASME B31.8). Destacaremos as tubulações de transferência, que são as linhas troncos empregadas para o transporte de líquidos e gases a longas distâncias fora das instalações industriais. Estão incluídas nesta classe as adutoras de água, e as tubulações de transporte de óleo, álcool e gases (oleodutos, alcooldutos e gasodutos, conforme critérios das normas americanas ASME B31.4 e ASME B31.8). 2.0 Tubos: Principais Materiais, Normalização Dimensional, Processos de Fabricação 2.1 Principais Materiais 2.1.1 Tubos de aço carbono a) Características básicas É o material de uso geral, sua aplicação em instalações industriais está em torno de 80% do total aplicado, isto porque é de baixo custo, boa resistência mecânica e apresenta facilidade na soldagem. b) Composição química Os principais elementos químicos são: Ferro (Fe), Carbono (C), Manganês (Mn), Silício (Si), Enxofre (S) e Fósforo (P) (Al e Cu – às vezes). O somatório de enxofre e fósforo (considerados impurezas) deverá ser inferior a 0,06% para que o tubo apresente uma boa soldabilidade, considerados elementos contaminantes. c) Percentual de carbono (%C) O aumento no percentual de carbono no aço produz basicamente o aumento nos limites das Tensões de ruptura e de escoamento, na dureza e na temperabilidade do aço, em contrapartida, esse aumento prejudica bastante a dutilidade e a soldabilidade dos aços. Por esse motivo, em aços para fabricação de tubos limita-se o percentual de carbono preferencialmente até 0,35%C, sendo que com até 0,25%C na composição química do aço fica garantido que os mesmos possam ser facilmente dobrados (curvados) a frio. d) Classificações - Aços de baixo carbono Os aços de baixo teor de carbono (C até 0,25%C, Mn até 0,90%,Si até 0,5%) têm limite de resistência mecânica (LR) de 32 kg/mm2 (313Mpa) a 40 kg/mm2 (392Mpa) e limite de escoamento (LE) de 17 kg/mm2 (167Mpa) a 20 kg/mm2 (196Mpa). Temperatura limite de uso igual a 350ºC. 164 - Aços de médio carbono acalmados Para os aços de médio carbono (C até 0,35%, Mn até 1,6, Si até 0,6%), esses valores de LR sobem respectivamente para 40 kg/mm2 (392Mpa) a 66 kg/mm2 (647Mpa), e o LE de 20 kg/mm2 (196Mpa) a 28 kg/mm2 (274Mpa) . Estes aços possuem boa soldabilidade, dificuldade para trabalhos a frio e fragilidade para serviços em temperaturas inferiores a 15ºC. e) Aços acalmados, semi-acalmados ou efervescentes Os aços carbonos podem ser acalmados, com adição de Silício ou alumínio (desoxidantes), semi- acalmados (parcialmente desoxidados) ou efervescentes. Os aços acalmados são recomendados para serviços em temperaturas superiores a 400°C, ainda que por pouco tempo, ou para temperaturas inferiores a 0°C. f) Resistência mecânica x temperatura *Alta temperatura: - Resistência mecânica: acima de 400ºC começa a sofrer uma forte redução (queda) - Oxidação superficial: acima de 530ºC - Fluência (deformação permanente): acima de 370ºC - Grafitização (precipitação do carbono livre, que torna o aço frágil): acima de 440ºC *Baixa: - Fragilidade: abaixo de – 40ºC. Por estes motivos, recomendam-se os seguintes limites máximos de temperatura para serviços com tubulações de aço-carbono: - Tubulações principais – serviço contínuo: 400°C - Tubulações secundárias: serviço contínuo: 430°C g) Principais aplicações ou serviço Condução de Água doce, vapor, ar comprimido, gases, hidrocarbonetos (até 250ºC), álcalis (até 50ºC) e alguns ácidos concentrados. Para aplicação em temperaturas baixas os aços carbono devem ter baixo teor de carbono e serem normalizados a fim de evitar fraturas frágeis. h) Especificações usuais para tubos de aço carbono - ASTM A 106 Gr. A - (0,25% C; s/ costura; acalmados) Gr. B - (0,30% C, s/ costura; acalmados) Gr. C - (0,35% C, s/ costura; acalmados) - ASTM A 53 Gr. A (com ou sem costura; não acalmados) Gr. B (com ou sem costura; não acalmados) - ASTM A 120 (não acalmados) - ASTM A 333 (normalizados e acalmados para baixas temperaturas) 165 - ASTM A 671 (com costura) - API 5L (similar ao ASTM A 53) Ex: API 5L GR B – Tensão de ruptura (psi) – 60.000 Tensão de escoamento (psi) - 35.000. 2.1.2 Tubos de aço-liga a) Características básicas - São de custos mais elevados e soldabilidade mais difícil. - Aplicados quando: - Temperatura elevada (oxidação; fluência; resistência mecânica): acima de 370ºC. - Temperaturas baixas: inferiores a – 45 ºC - Elevada resistência a corrosão. - Exigência de não contaminação. - Segurança de instalação (fluidos com temperaturas elevadas; tóxicas; inflamáveis; explosivos e etc). b) Composição química - Mo e Cr-Mo (altas temperaturas) até 1% Mo e 9% Cr: - Ni (baixas temperaturas) onde: O cromo eleva a resistência à oxidação (até 650 ºC),acima de 1% evita a grafitização, até 2,5% elevam a resistência à fluência e acima de 12% protege contra a oxidação do aço. O molibdênio eleva a resistência à fluência e a resistência à corrosão alveolar e o níquel eleva a resistência mecânica em altas e baixas temperaturas e a resistência à corrosão. Principais aplicações: Linhas de Hidrocarbonetos, Vapor e Hidrogênio. Desvantagens: Apresentam soldabilidade difícil. 2.1.3 Tubos de aços inoxidáveis a) Característica Básica - Acima de 12% de cromo. b) Tipos de aços: • Austeníticos: - Não magnéticos - Percentual de cromo 16 a 26% - Percentual de níquel 6 a 22% - Elevada resistência mecânica - Elevada resistência à corrosão 166 - Boa ductibilidade em temperaturas altas e baixas - Ótima resistência à fluência - Boa soldabilidade Aplicações: - Temperaturas elevadas (700ºC) - Temperaturas criogênicas (- 250ºC) - Serviços corrosivos e oxidantes - Serviços com produtos alimentícios e farmacêuticos - Serviços com produtos hidrogênio em pressão e temperaturas elevadas • Ferríticos: - Não magnéticos - Composição 12 a 30% de cromo - Em relação aos Austeniticos apresentam menor resistência mecânica,à fluência e à corrosão, custo mais baixo, menor soldabilidade - Apresentam melhor resistência à corrosão sob tensão e alveolar - Não especificados para serviços de baixa temperatura (abaixo de - 40 ºC) • Martensíticos: -Únicos que podem sofrer processo de Têmpera e Revenido. Muito usado em calibres de solda (FBTS), pois podem ser fixados na mesa imantada da retífica. 2.1.4 Tubos de ferro fundido (FoFo) a) Características básicas: - Baixa resistência mecânica - Elevada resistência à corrosão - São fabricados em Ø 2’’ a 24’’ - Extremidades: lisas, ponta e bolsa, rosqueadas e flange integral - São fabricados em ferro fundido comum e nodular ligados ao silício, cromo e níquel Aplicações: Gás, água doce, água salgada e esgoto em serviço de baixa pressão e temperatura ambiente. 2.1.5 Tubos de metais não ferrosos a) Características básicas - Custo elevado - Elevada resistência à corrosão - Baixa resistência mecânica (*) - Baixa resistência à alta temperatura (*) 167 - São indicadas para aplicações especiais - São fabricadas por extrusão no diâmetro máximo de 12’’ (*) – com exceção das ligas de níquel. 2.1.6 Tubos não metálicos (plásticos) • Tipos de tubos plásticos. - Termoplásticos : São os tubos plásticos que podem ser conformados pelo calor. - Termoestáveis : Não podem ser conformados pelo calor. Ex: Epóxi com fibra de vidro. 2.2 Normalização dos Tubos de Aço • Normas Dimensionais: - ASME B 36.10 => Aço carbono e aço liga Ø 1/8’’ a 36‘’ - ASME B 36.19 => Aço inoxidável Ø 1/8’’ a 12‘’ - API 5L – 2000 - Aço carbono e aço-liga Até 12’’ o diâmetro nominal não coincide nem com o Ø externo nem com o Ø interno, porém a partir de 14’’ o Ø nominal coincide com o Ø externo do tubo, conforme figura 2.2.1. Nº. de Série=Schedule, o que varia é o ∅ interno. Figura 2.2.1 – Seções de transversais em tubos de 1’’ de diâmetro nominal (Diâmetro externo = 3,34 cm = 1.315 pol) • Diâmetros Nominais Padronizados: 1/8’’; 1/4"; 3/8’’; 1/2'’; 3/4'’; 1’’; 1 1/4'’; 1 1/2'’; 2’’; 2 1/2'’; 3‘’; 3 1/2'’; 4’’; 5’’; 6’’; 8’’; 10’’; 12’’; 14’’; 16’’; 18’’; 20’’; 22’’; 24’’; 26’’; 30’’ e 36’’. • “Schedule number “: 10; 10S; 20; 30; 40; 40S; 60; 80; 80S; 100; 120; 140 e 160. S – Standard – até 10’’ é similar a SCH 40. XS – Extra-strong – até 8‘’ é similar a SCH 80. XXS – Double extra-strong – até 8’’ é aproximadamente igual ao SCH 160. 168 • Comprimentos: Tubos com costura – 6 a 10 metros. Tubos sem costura – 6 a 12 metros. • Extremidades (ver figura 2.2.2): - Lisas: simplesmente esquadrejadas; - Chanfradas: ANSI B 16.25. - Rosqueadas: ANSI B 12.1 Figura 2.2.2 – Tipos de extremidades de tubos de aço 2.2.1 Dados para aquisição Quantidade; diâmetro nominal; Schedule; norma dimensional; especificação do material; processo de fabricação e acabamento; tipo de extremidade; acabamento ou revestimento se houver. Ex: 10m, Ø 12’’, SCH 20, ASME B 36.10, A -106 Gr. A, PL. 2.2.2 Tubos de aço fabricados no Brasil (comerciais) Usados com transporte de fluidos (hidrocarbonetos e petróleo cru) a) Tubos sem costura: - tubos pretos, ou seja, sem nenhum revestimento ou proteção externa; - pontas lisas ou chanfradas, de ½” a 14” de DN, e especificações ASTM A – 106, ASTM A – 120, ASTM A-53, API-5L, API-5LX, ASTM A-333, ASTM A-335 b) Tubos com costura de solda (longitudinal por arco submerso) são usualmente empregados na construção de dutos: - Tubos pretos com pontas chanfradas, de 12” a 48” de diâmetro nominal, e espessuras de até 25mm, de acordo com as especificações: API-5L, API-5LX, ASTM A-53, ASTM A-120, ASTM A – 134, ASTM A-135, ASTM A-252, ASTM A-671 e ASTM A-672 169 Tabela 2.2.2.1 - Tubos de Aço com Dimensões Normalizadas ANSI B 36.10 para tubos de aço carbono e aços de baixa liga ANSI B 36.19 para tubos de aço inoxidável 170 Tabela 2.2.2.2 – Tubos de aço com dimensões normalizadas 171 2.3 Processos de Fabricação Os processos de fabricação de tubos sem costura são definidos em três grandes grupos (Laminação, extrusão e fundição), para aproximadamente 90% dos tubos utilizados na área industrial. 2.3.1 Laminação É o processo mais usado para fabricação de tubos de aço sem costura, empregados em tubos de aço-carbono, aços-liga e aços inoxidáveis. Há vários processos de fabricação por laminação, o mais importante dos quais é o processo tipo "Mannesmann", que consiste resumidamente das seguintes operações: a) Um lingote cilíndrico de aço-carbono ou aço-liga oriundo da siderurgia, com o diâmetro externo aproximado do tubo que se deseja fabricar, é aquecido a 1200°C e colocado numa máquina de laminação denominada "laminador oblíquo", figura 2.3.1.1. b) O laminador oblíquo tem dois rolos de cone duplo, seus eixos fazem entre si um pequeno ângulo. O lingote é colocado entre os dois rolos que o prensam fortemente (conformação mecânica), e lhe imprimem, ao mesmo tempo, um movimento helicoidal de rotação e translação. Em conseqüência do movimento de translação o lingote é pressionado contra uma ponteira cônica, que se encontra entre os rolos. A ponteira abre um furo no centro do lingote, transformando-o em tubo, e alisa continuamente sua superfície interna recém formada. A ponteira é fixada na extremidade de uma haste com um comprimento maior do que o tubo que resultará. c) O tubo formado nessa primeira operação tem paredes muito espessas, sendo a partir de então, ainda quente (alta temperatura), é levado para um segundo laminador oblíquo, com uma ponteira de diâmetro um pouco maior, que afina as paredes do tubo, aumentando o comprimento e ajustando o diâmetro externo. d) Depois de duas passagens pelo laminador oblíquo o tubo se encontra bastante empenado, devendo ser levado para uma ou duas passagens em máquina desempenadora de rolos. e) Finalmente, o tubo passa por uma série de operações de calibragem dos diâmetros externo e interno, e alisamento das superfícies externa e interna, em laminadores com mandris e em laminadores calibradores (figura 2.3.1.2). 172 Figura 2.3.1.1 – Laminador oblíquo. Figura 2.3.1.2 – Laminadores calibrador e com mandril 2.3.2 Processos de extrusão, fundição e forjamento a) Extrusão - Nesta fabricação um tarugo cilíndrico maciço de material ferroso, em estado pastoso (cerca de 1200°C), é colocado em um recipiente de aço debaixo de uma poderosa prensa. Em uma única operação, de poucos segundos o êmbolo da prensa, cujo diâmetro é o mesmo do tarugo, encosta no mesmo e com a força da prensa, normalmente vertical e com capacidade da ordem de 1500Kg, fura completamente seu centro (furo passante) numa espécie de embutimento. 173 Em seguida, o êmbolo empurra o tarugo, obrigando o material a passar pelo furo de uma matriz calibrada e montada na base do recipiente, e o material excedente pastoso a passar por fora do mandril, preenchendo o espaço vazio (folga entre o recipiente e a matriz calibrada), formando assim o tubo. b) Fundição - Nesses processos o material do tubo, em estado líquido, é despejado em moldes especiais, onde se solidifica adquirindo a forma final. Fabricam-se por esse processo, tubos de ferro- fundido, de alguns aços não-forjáveis e da maioria dos materiais não metálicos: concreto, cimento- amianto e barro-vidrado etc. Ambos processos são de pouco uso na fabricação de tubos para condução de aço-carbono e aços-liga. c) Forjamento - Processo especial, aplicado para tubos de aço de elevada espessura que trabalharão com elevadas pressões, não são aplicáveis na fabricação de tubos para construção de dutos. 2.3.3 Fabricação de tubos com costura São fabricados/soldados pelos seguintes processos: a) Soldagem por resistência elétrica No caso de tubos de pequeno diâmetro a matéria-prima utilizada normalmente é uma bobina de chapa fina enrolada que é soldada na borda para fabricação contínuados mesmos; a matéria-prima é sempre uma bobina (para a fabricação contínua), para pequenos e médios diâmetros (até 450mm). A bobina é enrolada sobre si mesma, a circunferência do tubo é a largura da bobina, que deverá ser cortada e aparada na largura exata, depois do desbobinamento e aplainação. A primeira etapa apresenta rolos conformadores, pressionando o centro da bobina, e simultaneamente roletes de lâmina efetuam o corte lateral da bobina de chapa, ocorrendo a primeira conformação mecânica. A segunda conformação dá o formato final do tubo, através da compressão de rolos conformadores que comprimem a chapa sucessivamente em duas direções, a seguir a soldagem é feita por resistência elétrica e depois geralmente submetida a tratamento térmico, passando e seguida por rolos de calandragem e desempeno. b) Soldagem por arco submerso No caso dos tubos de médio e grande diâmetros empregamos as chapas planas comerciais, com largura máxima de 2,44m, que devem ser calandradas no sentido do comprimento até formar o cilindro em médios diâmetros. Nos grandes diâmetros torna-se obrigados a efetuar a calandragem transversalmente (no comprimento que é de normalmente 6,0m), sendo então as bordas soldadas entre si, a circunferência do tubo formado é a largura da chapa neste caso. A prensagem ou calandragem é feita em duas operações: primeiro tomando o formato “U” e depois o formato “O”. 174 No caso das chapas planas comerciais, a conformação mecânica pode ser feita em calandras, permitindo esse processo à fabricação de tubos de médios e grandes diâmetros. 2.3.3.1 Métodos de soldagem dos tubos a) com metal de adição - por arco protegido (eletrodo revestido) - Arco submerso - solda com proteção de gás inerte Destes métodos com adição de metal os mais usados, são a soldagem por arco submerso e soldagem com proteção de gás inerte feitas automaticamente e semi-automaticamente. O processo de solda manual não é empregado usualmente, por ser antieconômico em larga escala de produção. b) sem metal de adição Solda por resistência elétrica (eletric resistance welding - ERW) Teremos a conformação mecânica a frio da bobina de chapa, na largura desejada, em uma máquina de rolos que comprimem a chapa de cima para baixo e depois lateralmente, uma vez atingido o formato final do tubo, dá-se a solda pelo duplo efeito de passagem de uma corrente elétrica e da forte compressão de um bordo contra o outro pela ação de dois rolos laterais, conforme figura 2.3.3.1.1. 175 Figura 2.3.3.1.1 – Etapas de fabricação e inspeção de tubos com costura a partir de chapas planas comerciais. 2.4 Testes de fábrica nos tubos Os ensaios de controle da qualidade realizados nos tubos são basicamente os seguintes: - Inspeção da matéria-prima - Consiste na análise química da matéria prima (chapas, tarugos etc) com emissão de certificado de laboratório químico por corrida de fabricação - Ensaio de ultra-som da chapa (espessura e descontinuidades internas) - Inspeção visual e dimensional do chanfro e do pré-dobramento 176 - Inspeção visual externa do tubo após prensagem (calandragem) - Inspeção visual das bordas a serem ponteadas - Inspeção visual do ponteamento - Inspeção da solda interna - Inspeção da solda externa e visual geral - Teste hidrostático após a lavagem e expansão a frio - Inspeção de ultra-som automático em toda superfície - Inspeção por Raio–X nas costuras de solda - Inspeção de corpos de prova do material – Ensaios de tração, dobramento e Teste de Charpy - Inspeção de dureza – Usando calibre padronizado - Inspeção final geral – tolerâncias dimensionais, liquido penetrante das soldas e inspeção visual - Inspeção visual do tubo preto - pesagem, medição de comprimento e diâmetro nominal - Inspeção dimensional - (espessura de parede, diâmetro externo) - Circularidade – (empenamento) - Marcação conforme especificação de projeto. Nota 1: Os tubos de ferro fundido e de ferro forjado são encontrados na indústria, somente em tubulações para condução de água, gás comercial, água salgada e esgoto, em serviços de baixa pressão, temperatura ambiente, e onde não ocorram grandes esforços mecânicos. Nota 2: Os tubos de metais não-ferrosos são pouco usados devido ao alto custo e a baixa resistência mecânica em relação aos ferrosos; quanto aos tubos não metálicos (materiais plásticos, polietileno, cloreto de polivinil - PVC, hidrocarbonetos fluorados, PTFE - politetrafluoreteno conhecido como “teflon”, epóxi, poliésteres, fenólicos) estão gradualmente crescendo na aplicação em substituição aos tubos de aços inoxidáveis e metais não ferrosos. 3.0 Classificação Quanto aos Meios de Ligação • Finalidade: Os meios de ligação têm por finalidade, conectar tubos entre si, tubos a acessórios, válvulas e equipamentos. • Tipos: - Ligação rosqueada - Ligação soldada - Ligação flangeada - Ligação ponta e bolsa - Ligação de compressão • Parâmetros para escolha: Material, diâmetro, finalidade da ligação, segurança, custo, pressão, temperatura, fluído, necessidade ou não de desmontagem. 177 • Ligações ao longo da tubulação (onde a preocupação é o baixo custo e a segurança contra vazamento); • Ligações na extremidade da tubulação a válvulas e equipamentos (onde a preocupação é a facilidade de desmontagem). Os diversos meios usados para conectar tubos, servem não só para ligar as varas de tubos entre si, como também para ligar os tubos as válvulas, aos diversos acessórios, e a outros equipamentos. São eles: a) Ligações rosqueadas – Padronizadas pela norma API 5B ou ANSI B2.1. Geralmente utilizadas até o diâmetro nominal de 2”. Para ligação dos tubos entre si empregam-se dois tipos de conexões: luvas e uniões, com rosca interna para acoplar com a rosca externa da extremidade dos tubos, de maneira que com o aperto haja interferência entre os fios de rosca, garantindo a vedação, conforme figura 3.1. Figura 3.1 – Ligações rosqueadas de tubos • Características o Padronizadas pela norma API – 5B ou ANSI B 2.1 o São usadas em serviços de baixa responsabilidade (tubulações prediais e tubulações industriais secundárias) o São de baixo custo o São de fácil execução o Aplicados em diâmetros, igual ou inferior a 4’’ o São de baixa estanqueidade o Apresentam baixa resistência mecânica (schedule mínimo recomendado é o de 80) o Acessórios utilizados: luva e união o Aplicados, exclusivamente, em tubos de aço carbono galvanizados e não exclusivamente em tubos de aço carbono, aço liga e materiais plásticos e etc. b) Ligações soldadas – Mais usadas em tubulações industriais, onde a maior parte das ligações é feita com solda por fusão (welding) ou com adição de material de eletrodo, de dois tipos principais: são as soldas de topo e as soldas de encaixe empregada nos diâmetros entre ½ e 2”, apresentando as seguintes vantagens: boa resistência mecânica, estanqueidade perfeita e permanente, facilidade de 178 pintura, sem necessidade de manutenção entre outras. As principais desvantagens, pouco importantes na maioria das aplicações, são as dificuldades de desmontagem, necessidade de mão-de-obra especializada para execução, ser um ”trabalho a quente” a ligação, o que pode exigir cuidados especiais de segurança em ambientes combustíveis, inflamáveis ou explosivos. • Características: São as mais utilizadas em montagem industrial. • Tipos: - Solda por fusão - Solda por topo - Solda de encaixe ou soquete - Brasagem • Vantagens: - Elevada resistência mecânica - Ótima estanqueinidade - Boa aparência - Facilidade de aplicação de pintura e de isolamento térmico - Dispensa manutenção • Desvantagens: - Custo elevado - Dificuldade de desmontagem - Exige mão de obra especializada -Solda de Encaixe ou Soquete (figura 3.2) Figura 3.2 – Ligações de solda de encaixe para tubos. • Característicasda solda de encaixe - Usadas em tubos de aço carbono, aço liga e aço inoxidável de Ø igual ou inferior a 1 1/2'’ e materiais plásticos com Ø igual ou inferior a 4’’. - Aplicada em qualquer faixa de pressão e temperatura, não recomendada para serviços de corrosão e erosão elevados; - Acessórios utilizados: luva e união. 179 -Solda de Topo (figura 3.3) Figura 3.3- Chanfros para solda de topo e tubos • Características da solda de topo - Utilizado em tubo de aço carbono, aço liga e aço inoxidável de Ø igual ou superior a 2’’ - Podem ser aplicados em serviços considerados severos em qualquer faixa de pressão e temperatura - A extremidade dos tubos com chanfro para solda seguem a norma ASME B.16.25, conforme abaixo: • t < 3/16’’ => sem chanfro • 3/16’’ ≤ t ≤ 3/4'’=> chanfro em “V”. • t > 3/4" => chanfro duplo “J”. c) Ligações flangeadas – composta de dois flanges fixados aos tubos que se deseja unir, através do uso de parafusos ou estojos com porcas e uma junta de vedação. São muito usadas em tubulações industriais com diâmetros maiores que 2”, onde se deseja facilidade de desmontagem dos componentes. Nos casos de ligar os tubos com válvulas e os equipamentos (estação de bombas, estação de compressores, recebedores e lançadores de pigs etc), e também às vezes no correr do duto onde existam válvulas de bloqueio ou regulagem com extremidades flangeadas. 180 -Ligações Flangeadas (figura 3.4) Figura 3.4 – Ligação flangeada entre tubos • Características As ligações flangeadas são compostas de: um par de flanges, uma junta de vedação e um jogo de parafusos máquina ou estojo de porcas. São empregados quando em ligações com válvulas, equipamentos, local em que haja previsão de desmontagem da tubulação, quando não há possibilidade de soldagem (ferro fundido e tubos com revestimento interno), em tubulações de Ø igual superior a 2”. Flanges são peças de alto custo, peso elevado, alto volume, sujeito a vazamentos. d) Ligações ponta e bolsa – não são aplicáveis em tubos para condução de hidrocarbonetos. São utilizadas em adutoras e redes de esgoto Outros Meios de Ligação Encontramos ainda em ligações de tubos as efetuadas através de: 1) Ligações por compressão (para serviços de alta pressão, com gases, óleo, ar comprimido de tubos de pequeno diâmetro), onde a vedação é conseguida pela interferência metálica entre o tubo e uma luva de aço de alta dureza comprimida sobre sua superfície externa; 2) Ligações para tubos de plástico reforçados; 3) Ligações patenteadas diversas - tipo junta "Dresser", Victaulic, "Flexlock" etc - são todas não rígidas, permitindo sempre um razoável movimento angular e um pequeno movimento axial entre as duas varas de tubo; 4.0 Identificação/Marcação Normalizada para Tubos 4.1 Identificação por pintura (API Espec 5L) 181 Especificação completa do material Diâmetro nominal Espessura Nota: Se o lote possuir apenas um tubo identificado por pintura, esta identificação deve ser transferida para os demais, tomando por base a espessura de parede É usual adotar um código de cores para distinguir cada tipo de material, a pintura deve ser aplicada em forma de anel em uma das extremidades, sobre o revestimento anti-corrosivo. 4.2 Marcação Normalizada A locação da marcação deve ser feita na extremidade do tubo, nas dimensões de aproximadamente 500 mm, a partir da boca do tubo e baseada em um: - Código de cores – distinção de material do tubo (pintada) para cada tipo de material que não pode ser estampada. - Material - De acordo com o Aço-carbono os símbolos devem ser usados como nos exemplos que se seguem: o Material API –5L Grau A - Simbolo – A; o Material API –5l Grau B – Simbolo – B ; o Material API –5l Grau X42 Simbolo – X-42; o Material API –5l Grau X65 Simbolo – X-65; Todos os tubos devem ser inspecionados e classificados na fábrica e ter Certificado de Qualidade do material para cada lote de fabricação, inclusive o laudo radiográfico de tubos com costura e o certificado de tratamento térmico, quando exigido, em confronto com a especificação ASTM ou API aplicável. 5.0 Inspeção Visual/Controle Dimensional (API 5L e especificação de projeto) Deve ser verificado, por amostragem, se as seguintes características dos tubos estão de acordo com as especificações, normas e procedimentos aplicáveis: 5.1 Espessura, ovalização e diâmetro a) Espessura de parede – dimensional (tolerância superior e inferior recomendada Tabela 9-API-5L-2000): DN < = 2 7/8” - Todos os tipos 182 de tubo Grau B ou abaixo – Grau X 42 ou acima + 20,0%, -12,5 % + 15,0 , - 12,5% DN > = 2 7/8” a 20“ – Tubo Todos Grau B ou abaixo – Grau X 42 ou acima +15,0% 12,5% DN = > 20” tubo soldado - Grau B ou abaixo – Grau X 42 ou acima Tolerâncias + 17,5% , - 12,5% +19,5%, - 8,0% DN > 20” sem costura - Grau B ou abaixo – Grau X 42 ou acima. Tolerâncias + 15,0% , - 12,5% +17,5% , - 10,0% b) Circularidade em ambas extremidades: dimensional – DN > 20” - (+ ou – 1%) c) Diâmetro c.1 -Tolerâncias dimensionais no corpo do tubo (Tabela 7- API 5L) DN < 2 3/8” (+ 0,41mm, - 0,79mm) DN < 2 3/8” e < 20” – (+ ou - 0,75%) DN >= 20” - seamless (sem costura) – (+ ou – 1,00% do DN) DN >20” e <= 36”, soldado (+ 0,75% , - 0,25%) DN > 36”, Tubo soldado – (+ 6,35mmm, -3,20mm) c.2 -Tolerâncias dimensionais na boca do tubo (Tabela 8 – API 5L) DN < 10 ¾” (Min - 0,40mm, Máx. + 1,59mm) DN > 10 ¾” a < 20“ (Min - 0,79mm, Máx. + 2,38mm) DN > 20” a <= 42” (Min - 0,79mm, Máx. + 2,38mm) DN > 42” (Min - 0,79mm, Máx. + 2,38mm) 5.2 Chanfro e Ortogonalidade a) Chanfro ou extremidades roscadas – visual b) Perpendicularidade do plano de boca – dimensional c) Bisel - dimensional; 30° (+ 5°, - 0°) d) Reforço das soldas – visual; Deve-se apresentar sem fissuras, morsas ou outros defeitos visíveis 5.3 Estado das Superfícies Internas e Externas Deve-se apresentar sem entalhes, morsas, desagregação ou outros defeitos visíveis, segundo especificação do material. 183 5.4 Empenamento Dimensional aceitável até 2,00mm/m. 5.5 Estado de revestimento Visual 5.6 Revestimento Dimensional; dupla camada de 3,0 a 5,0mm, tripla camada 4,0 a 6,0mm. Teste de Descontinuidade elétrica (“Holliday Test”) 6.0 Plano de Amostragem A amostragem deve ser executada de acordo com o estabelecido pelas normas ABNT 5425, NBR 5426 e NBR 5427(vide o exemplo da tabela 6.1, a seguir, neste item) Os tamanhos da amostra e os critérios de aceitação e rejeição devem ser definidos, para cada componente de tubulação (inclusive Parafusos e Porcas), de acordo com as características de amostragem estabelecidas, a seguir: o Nível geral de inspeção II o (Qualidade Limite - QL) QL 10 o Plano de amostragem simples e risco do consumidor 5%, exceto para os casos citados a seguir: a) tubos ASTM A 53 e ASTM A 120: nível geral de inspeção II, QL 15, Plano de amostragem simples e risco de consumidor 5% (menos rigoroso); b) juntas com enchimento e juntas de anel: nível geral de inspeção II, QL 4, plano de amostragem simples baseado no risco do consumidor 5% (mais rigoroso). A seguir exemplo de tabela, onde a partir do tamanho do lote e o nível de inspeção define-se a partir do risco do consumidor e a Qualidade Limite (QL), o tamanho da amostra e limites de aceitação/rejeição. 184 Tabela 6.1 - Planos de Amostragem Simples, Inspeção Comum (Tabela Principal) Letra da Amos -tra Tama -nho da Amos -tra Níveis de Qualidade Aceitável NQA (% ou defeitos por 100 unidades) INSPEÇÃO COMUM 0,10 0,15 0,25 0,40 0,65 1,0 1,5 2,5 4,0 6,5 10 15 25 40 65 100 A 2 B 3 C 5 D 8 E 13 F 20 G 32 H 50 J 80 0 1 0 1 1 2 2 3 3 4 5 6 1 2 2 3 3 4 5 6 7 8 0 1 1 2 2 3 3 4 5 6 7 8 10 11 0 1 1 2 23 3 4 5 6 7 8 10 11 14 15 0 1 1 2 2 3 3 4 5 6 7 8 10 11 14 15 21 22 0 1 1 2 2 3 3 4 5 6 7 8 10 11 14 15 21 22 0 1 1 2 2 3 3 4 5 6 7 8 10 11 14 15 21 22 0 1 1 2 2 3 3 4 5 6 7 8 10 11 14 15 21 22 0 1 1 2 2 3 3 4 5 6 7 8 10 11 14 15 21 22 K 125 0 1 L 200 1 2 2 3 3 4 5 6 7 8 10 11 14 15 21 22 1 2 2 3 3 4 5 6 7 8 10 11 14 15 21 22 M 315 1 2 2 3 3 4 5 6 7 8 10 11 14 15 21 22 N 500 1 2 2 3 3 4 5 6 7 8 10 11 14 15 21 22 P 800 2 3 3 4 5 6 7 8 10 11 14 15 21 22 Q 1250 3 4 5 6 7 8 10 11 14 15 21 22 R 2000 5 6 7 8 10 11 14 15 21 22 = Empregue o primeiro plano abaixo da seta. Quando o tamanho da amostra for igual ou maior do que o tamanho da partida, realize inspeção completa. = Empregue o primeiro plano acima da seta. 185 Seqüência de operações 1. Determinar o tamanho do lote: tamanho do lote, estabelecido pelos critérios de formação do lote, contidos nos documentos de aquisição ou conforme acordo entre produtor e consumidor. 2. Escolher o nível de inspeção: no início do contrato ou produção é aconselhável usar nível II. Podem ser usados outros níveis de inspeção, se o histórico da qualidade assim o indicar. 3. Determinar o código literal do tamanho da amostra: é encontrado na Tabela 6.1 da NBR 5426 e baseado no tamanho do lote e no nível de inspeção. T a b e l a 6 . 2 – C o d i f i c a ç ã o d e A m o s t r a g e m 4. Escolher o plano de amostragem: geralmente usa-se o plano de amostragem simples. Podem, entretanto, ser usadas amostragem dupla e múltipla. 5. Estabelecer a severidade da inspeção: no início do contrato ou produção utiliza-se inspeção em regime normal. 6. Determinar o tamanho da amostra e o número de aceitação: baseados nos requisitos para inspeção simples e regime aceitação normal são encontrados na Tabela 6.2 da NBR 5426 o valor do NQA especificado e o código literal do tamanho da amostra, o tamanho da amostra e o número de aceitação. 7. Retirada da amostra: a amostra é retirada do lote, ao acaso, na quantidade de unidades de produto, conforme determinado na Tabela 6.2 da NBR 5426. 186 8. Inspeção da amostra: o número de defeituosos (ou “defeitos por cem unidades”) é contado e comparado com o(s) número(s) de aceitação, adotando o critério próprio para cada tipo de plano de amostragem (NBR 5426). Nível de Qualidade Aceitável (NQA) Máxima porcentagem defeituosa (ou o máximo número de defeitos por cem unidades – DCU) que, para fins de inspeção por amostragem, pode ser considerada satisfatória como média de um processo. Os planos de amostragem que tomam por base o NQA, procuram garantir que os produtos, cuja qualidade seja igual ao valor de NQA, terão uma probabilidade de aceitação muito elevada. O risco do fornecedor de ter lotes de boa qualidade rejeitados será, portanto, pequeno. O risco do consumidor em aceitar lotes de qualidade inferior é considerado apenas indiretamente e avaliado através de curva característica de operação do plano escolhido. Plano de Amostragem A NBR 5426 prevê três tipos de amostragem, simples, dupla e múltipla. Na norma são dadas informações gerais sobre estes tipos de planos de amostragem. As maiores diferenças entre esses tipos de planos de amostragem são ilustradas pelos exemplos que se seguem para os quais foram supostos os seguintes valores: a) tamanho de lote – 1500 unidades; b) nível geral de inspeção – II; c) na Tabela 1 da NBR 5426, o código literal do tamanho de amostra é “K”; d) inspeção normal; e) NQA de 1%. Plano de Amostragem Simples Para inspeção normal, os planos de amostragem simples são encontrados na Tabela 6.2, da NBR 5426. Exemplo: baseado nas instruções de tamanho de lote – 1500 unidades; nível geral de inspeção – II; na Tabela 6.1 da NBR 5426, o código literal do tamanho de amostra é “K”; inspeção normal; NQA de 1%: são retiradas, ao acaso, 125 unidades do lote. Se forem encontradas três, ou menos, unidades defeituosas, aceitar o lote. Se forem encontradas quatro ou mais defeituosas, rejeitar o lote. Assim: Tabela 6.3 – Plano de Amostragem Simples Tamanho da amostra acumulada Número de aceitação Número de rejeição 125 3 4 Níveis de Inspeção O nível de inspeção fixa a relação entre o tamanho do lote e o tamanho da amostra. O nível de inspeção a ser usado para qualquer requisito particular será prescrito pelo responsável pela inspeção. Três níveis de inspeção I, II e III são dados na Tabela 6.1 para uso geral. Salvo indicação em contrário, será adotada a inspeção em nível II. 187 A inspeção em nível I poderá ser adotada quando for necessário menor discriminação ou então o nível III, quando for necessária maior discriminação. 7.0 Armazenamento, Manuseio e Preservação 7.1 Após o a inspeção (Controle visual e dimensional) os tubos devem ser transportados para o pátio de armazenamento, preferencialmente localizado nas proximidades do local da obra de construção e montagem do duto, geralmente são armazenados no início do trecho (fases iniciais), do traçado, conforme a Norma Petrobrás N-2719 –Estocagem de tubos em área descoberta. 7.2 Todos os tubos com extremidades para solda de topo devem ter seus biséis protegidos por resina vinílica ou protetor metálico anular, para preservação da superfície exposta e proteção contra danos mecânicos.Não devem ser mantidos materiais estranhos no interior dos tubos (ferramentas, EPI, pedras, etc). 7.3 Durante o manuseio e antes do levantamento da carga, planeje a sua movimentação, com base no peso real da carga a ser içada, método de levantamento, escolha do material de levantamento, compatível com a carga (por exemplo: utilização de cintas de lona em tubos revestidos ou com patolas de material mais macio que o do duto) entre outros. 7.4 O número de camadas a serem utilizadas deve obedecer, no caso de tubos revestidos, a Norma N-2719. N = n° máximo de camadas; Fr = Resistência da base; (Tabela 7.4.1) N = Fr.Fm.t Fm = Material de apoio; (Tabela 7.4.2) t = espessura do tubo, em cm. Nota: Os revestimentos externos de tubos considerados na fórmula acima são: polipropileno, polietileno, epóxi aplicado em pó (FBE), esmalte de alcatrão de hulha e esmalte de asfalto. Tabela 7.4.1 - Fator de resistência – Fr DN Fr 10 63,3 12 45,0 14 37,4 16 28,6 18 22,6 20 18,3 24 12,7 26 10,8 30 8,1 32 7,2 36 5,6 40 4,6 188 Nota: A tabela 7.4.1 anterior mostra os fatores de resistência, para os diâmetros padronizados pela Norma API 5L, considerando um coeficiente de segurança igual a 2,5. Tabela 7.4.2 - Fator de material – Fm Aço API 5L Fm Grau B 1,0 X 42 1,2 X46 1,3 X52 1,5 X56 1,6 X60 1,7 X70 2,0 Nota: Para aços especificados por outra Norma, o fator de material a ser utilizado é o fator do aço API, que tiver tensão de escoamento mais próxima deste aço. 7.5 O procedimento de estocagem, deve levar em consideração, no mínimo, os seguintes itens: a)Sistema de empilhamento de tubos; b)Cálculos estruturais p/ empilhamento, c)manuseio; d)sistema de segurança, conforme NR-18; e)Inspeção. 7.6 Preparação do terreno para área de empilhamento Para não haver danos à superfície externa dos tubos, o lugar onde a carga deve ser posicionada deve ser previamente preparado, devendo-se assegurar que o piso tenha resistência para absorver o peso sobre os apoios instalados. - A base de apoio da pilha de tubos, depois de preparada, deve apresentar um índice de resistência a compressão igual ou superior a 1 Kgf/cm2. - O terreno deve ter caimento >= a 0,5%, direcionando as águas pluviais para o sistema de drenagem. 7.7 Sistema de empilhamento dos tubos (figura 7.7.1 e figura 7.7.2). 7.7.1 A primeira camada de tubos da pilha, deve ser aplicada em barrotes de madeira com comprimento mínimo de 3,0m e com seção transversal de pelo menos 15 cm x 15 cm. Nota: Os apoios devem ser instalados, de modo que, os tubos armazenados, tenham caimento mínimo de 1% para evitar o acúmulo deágua. 7.7.2 Para empilhamento com número máximo de camadas, a distribuição dos apoios deve ser feita em função do diâmetro nominal dos tubos, de modo que se tenha o comprimento do vão mostrado na tabela 7.7.2.1 descrita a seguir: 189 Tabela 7.7.2.1 – Empilhamento (DN x Comprimento do vão) DN= 6 a 8 Polegadas Comprimento do vão (cm)= 50 DN= 10 A 16 polegadas Comprimento do vão (cm)= 50 DN= 18 a 48 polegadas Comprimento do vão (cm) = 150 DN=52 a 64 polegadas Comprimento do vão (cm) = 200 Figura 7.7.1 – Exemplo de empilhamento de tubos (armazenamento) 190 Figura 7.7.2 – Exemplos de armazenamento de tubos, segundo Norma 464-H 191 Tabela 7.8 – Tubos de Aço – dimensões normalizadas Tubos de acordo com as Normas ANSI B.36.10 e B.36.19 (continuação) Diâmetr o Nominal (pol.) - Diâmetr o externo (mm) (v. Nota 5) Designação de espessura (v. Nota 3) Espessura de Parede (mm) (v. Nota 4) Diâmetr o interno (mm) Área de secção livre (cm2) Área de secção de metal (cm2) Superfície externa (m2/m) Peso aprox. (Kg/m) Seção transversal Tubo vazio (v. Nota 6) Conteúdo de ágrua (V. Nota 7) Momento de inércia (cm2) Momento resistente (cm2) Raio de giração (cm) 10 - 273 5S 10S SId,40,40S XS,6080S 80 120 160 3,4 4,19 9,27 12,7 15,1 21,4 28,6 266,2 264,7 254,5 247,6 242,9 230,2 215,9 556,8 550,3 509,1 481,9 483,2 416,1 385,8 29,2 35,4 76,8 103,9 122,1 169,3 219,4 0,856 22,54 27,83 60,23 81,45 95,72 132,7 172,1 55,68 55,03 50,91 48,19 46,32 41,61 36,58 2651,4 3200,8 6692,9 8824,1 10,193 13486 18807 194,22 234,38 490,06 645,77 747,38 988,32 1217,8 9,63 9,50 9,32 9,22 9,14 8,94 8,71 12 - 324 5S 10S 20 SId,30 40,40S XS 80S 60 80 120 4,19 4,57 6,35 9,52 10,3 12,7 14,3 17,4 25,4 315,5 314,7 311,1 304,8 303,2 298,4 265,3 288,9 273,0 782,0 778,1 780,7 729,6 722,0 699,4 685,2 655,5 585,8 42,1 45,9 63,6 94,1 101,5 124,1 138,8 108,0 238,1 1,018 29,11 36,00 49,70 73,74 79,55 97,34 108,8 131,7 186,7 78,20 77,81 78,07 72,96 72,20 69,94 68,52 65,55 58,58 5.377,7 5.848,0 7.987,5 11.675 12.487 15.067 16.691 19.771 26.722 332,23 361,07 493,34 717,88 771,97 929,31 1.029,3 1.221,1 1.650,5 11,30 11,28 11,23 11,13 11,10 11,0 10,95 10,85 10,59 14 - 356 10 SId, 30 40 XS 60 80 100 6,35 9,52 11,1 12,7 15,1 19,0 23,8 342,9 336,5 333,4 330,2 325,5 317,5 308,0 923,3 889,7 872,9 856,2 832,3 791,7 745,2 69,7 103,5 120,1 136,8 161,2 201,3 248,4 1,118 54,62 81,20 94,29 107,3 126,3 157,9 194,5 92,33 88,97 87,29 85,62 83,23 79,17 74,52 10.630 15.525 17.856 20.145 23.392 28.595 34.339 598,24 873,59 1.003,1 1.132,5 1.316,1 1.609,5 1.930,7 12,34 12,34 12,19 12,14 12,04 11,91 11,76 16 - 406 10 SId, 30 XS, 40 60 80 100 6,35 9,52 12,7 16,6 21,4 28,2 393,7 387,3 381,0 373,1 363,6 354,0 1.217,5 1.178,5 1.140,1 1.093,0 1.038,1 964,6 79,8 118,8 157,1 203,9 258,7 312,9 1,277 62,57 93,12 123,2 159,9 203,0 245,3 121,7 117,8 114,0 109,3 103,8 98,46 15.983 23.392 30.468 38.834 46.158 56.615 786,72 1.152,2 1.499,7 1.911,1 2.370,0 2.796,1 14,15 14,05 13,92 13,79 13,64 13,46 18 - 457 10 SId, 20 XS 40 60 80 100 6,35 9,52 12,7 14,3 19,0 23,8 29,4 444,5 436,1 431,8 426,6 419,1 409,6 396,5 1.5517 1.507,8 1.464,6 1.443,3 1.379,4 1.317,5 1,247,2 89,9 133,9 177,4 196,7 261,9 323,9 394,6 1,436 70,52 105,0 139,0 155,9 205,6 254,1 309,4 155,2 150,6 146,5 144,3 137,9 131,7 124,7 22.851 33.589 43.829 48.782 63.059 76.337 90.738 999,79 1.468,5 1.917,6 2.133,9 2.758,4 3.340,3 3.969,7 15,95 15,82 15,72 15,67 15,49 15,34 15,16 20 - 508 10 SId, 20 XS, 30 40 60 80 100 6,35 9,52 12,7 15,1 20,6 26,2 32,5 495,3 488,9 482,6 477,9 466,7 455,6 442,9 1.926,6 1.877,5 1.829,1 1.793,6 1.711,1 1.630,4 1.540,7 100,1 149,2 197,4 233,5 315,5 396,1 485,8 1,597 78,46 116,9 154,9 182,9 247,6 310,8 381,1 192,7 187,7 182,9 179,4 171,1 163,0 154,1 31.509 46.368 60.645 70.926 93.943 115.379 138.168 1.240,7 1.825,8 2.388,0 2.792,9 3.699,2 4.543,3 5.441,5 17,73 17,63 17,53 17,42 17,25 17,07 16,84 24 - 610 10 SId, 20 XS 40 60 80 100 6,35 9,52 12,7 17,4 24,6 30,9 38,9 596,9 590,5 564,2 574,7 560,4 547,7 531,8 2.800,2 2.742,1 2.677,6 2.593,7 2.464,6 2.355,0 2.219,5 120,3 179,5 238,1 324,5 451,6 562,6 697,5 1,914 94,35 140,8 186,7 254,7 354,3 440,9 546,7 280,0 274,2 267,6 259,4 246,5 235,5 221,9 54.776 80.673 106.139 142.351 193.547 236.002 285.118 1.796,3 2.482,8 2.653,5 4.674,4 6.359,3 7.752,5 9..358,7 21,34 21,21 21,11 20,96 20,70 20,50 20,22 20 - 762 10 20 30 7,82 12,7 15,9 746,1 736,6 730,2 4.374,4 4.264,3 4.187,3 187,7 298,7 371,6 2,393 147,2 234,4 291,8 437,4 426,5 416,7 133.609 209.779 258.895 3.507,5 5.507,0 6.801,8 26,67 26,49 26,39 192 Tabela 7.8.1 – Tubos de Aço – dimensões normalizadas Tubos de acordo com as Normas API 5L e API 5LS (continuação) Diâmetr o Nominal (pol) - Diâmetr o Externo (mm) (V. Nota 1) Espessura (mm) (v. Nota 2) Diâmetr o Interno (mm) Peso (kg/m) Tubo Vazio (v. Nota 3) Diâmetr o Nominal (pol) - Diâmetr o Externo (mm) (v. Nota 1) Espessura (mm) (v. Nota 2) Diâmetr o Interno (mm) Peso (kg/m) Tubo Vazio (v. Nta 3) Diâmetr o Nominal (pol) - Diâmetr o Externo (mm) (v. Nota 1) Espessura (mm) (v. Nota 2) Diâmetr o Interno (mm) Peso (kg/m) Tubo Vazio (v. Nta 3) 42 - 1067,0 20,6 22,2 23,8 25,4 27,0 28,6 30,2 31,6 1025,8 1022,8 1019,4 1016,2 1013,0 1009,8 1006,6 1003,4 531,57 571,98 612,26 652,42 692,45 732,35 772,14 811,79 48 - 1219,0 26,4 27,0 28,6 30,2 31,8 1168,2 1165,0 1161,8 1158,6 1155,4 747,63 793,06 839,56 886,34 830,99 52 1321,0 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 17,5 19,1 20,6 22,2 23,8 25,4 27,0 28,6 30,2 31,8 1302,0 1300,4 1298,8 1297,2 1295,6 1292,4 1289,2 1286,0 1282,8 1279,8 1276,6 1273,4 1270,2 1267,0 1263,8 1260,6 1257,4 307,25 332,92 358,55 384,16 409,74 460,79 511,72 562,53 613,20 690,60 711,03 761,34 811,52 861,57 911,50 961,30 1010,98 44 1118,0 8,7 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 17,5 19,1 20,6 22,2 23,8 25,4 27,0 28,6 30,2 31,8 1100,6 1099,0 1097,4 1095,8 1094,2 1092,0 1089,1 1086,2 1083,0 1079,8 1076,8 1073,6 1070,4 1067,2 1064,0 1060,8 1057,6 1054,4 237,99 258,89 281,35 302,98 324,59 346,16 389,21 432,13 474,92 517,59 556,47 599,90 642,19 684,37 726,41 768,33 810,12 851,79 64 1626,0 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 17,5 19,1 20,6 22,2 23,8 25,4 27,0 28,6 30,2 31,8 1607,0 1605,4 1603,8 1602,2 1600,6 1597,4 1594,2 1591,0 1587,8 1584,4 1581,6 1576,4 1575,2 1572,0 1568,8 1565,6 1562,4 378,70 410,38 442,04 473,68 505,26 568,35 631,31 694,15 768,88 815,54 878,00 940,34 1002,56 1064,65 1128,61 1183,44 1250,15 193 46 1168,0 8,7 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 17,5 19,1 20,6 22,2 23,8 25,4 27,0 28,6 30,2 31,8 1150,6 1149,0 1147,4 1145,8 1144,2 1142,6 1139,4 1136,2 1133,0 1129,8 1126,8 1123,6 1120,4 1117,2 1114,0 1110,8 1107,0 1104,4 248,72 271,40 294,05 316,67 339,26 361,82 406,84 451,73 459,50 541,10 582,87 627,27 671,54 715,88 759,70 803,59 847,36 890,99 56 1422,0 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 17,5 19,1 20,6 22,2 23,8 25,4 27,0 28,6 30,2 31,8 1403,0 1401,4 1399,8 1398,2 1396,6 1393,4 1390,2 1387,0 1383,8 1380,8 1377,6 1374,4 1371,2 1368,0 1364,8 1361,6 1358,4 330,91 358,57 386,20 413,80 441,37 496,41 551,32 606,11 660,77 711,91 766,32 820,61 874,78 928,62 982,73 1036,52 1090,18 68 1727,0 11,9 12,7 14,3 15,9 17,5 19,1 20,6 22,2 23,8 25,4 27,0 28,6 30,2 31,8 1703,2 1701,6 1698,1 1695,2 1692,0 1688,8 1685,8 1682,6 1679,4 1676,2 1673,0 1669,8 1668,6 1663,4 503,30 535,89 603,98 670,91 737,73 804,43 866,64 933,30 999,62 1065,32 1131,89 1197,84 1263,66 1329,36 48 - 1219,0 8,7 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 17,5 19,1 20,6 22,2 23,8 1201,6 1200,0 1198,4 1196,8 1195,2 1193,6 1190,4 1187,2 1184,0 1180,8 1177,8 1174,6 1171,4 259,66 283,35 307,01 330,63 354,23 377,79 424,82 471,73 518,51 586,16 608,78 655,19 701,47 60 1524,0 9,5 10,3 11,1 11,9 12,7 14,3 15,9 17,5 19,1 20,6 22,2 23,8 25,4 27,0 28,6 30,2 31,8 1505,0 1503,4 1501,8 1500,2 1498,6 1495,41492,2 1489,0 1485,5 1482,6 1479,6 1476,4 1473,2 1470,0 1466,8 1463,6 1460,4 365,69 384,89 415,00 444,15 473,31 532,38 591,32 650,13 708,82 763,72 822,16 880,48 938,67 996,73 1054,87 1112,48 1120,17 72 1829,0 12,7 14,3 15,9 17,5 19,1 20,6 22,2 23,8 25,4 27,0 28,6 30,2 31,8 1803,6 1800,4 1797,2 1794,0 1790,8 1787,8 1784,6 1781,4 1778,2 1775,0 1771,8 1768,6 1766,4 568,83 639,93 710,91 761,75 852,47 918,66 989,14 1059,49 1128,69 1199,81 1269,78 1339,62 1409,34 76 1930,0 12,7 14,3 15,9 17,5 19,1 20,6 22,2 23,8 25,4 27,0 28,6 30,2 31,8 1904,6 1901,4 1898,2 1895,0 1891,8 1888,8 1886,6 1882,4 1879,2 1876,0 1872,8 1869,6 1866,4 600,46 676,55 750,51 825,34 900,05 969,97 1044,43 1118,76 1192,97 1297,66 1341,02 1414,84 1488,55 Altura exterior e interior do cordão dos cordões de solda – Soldagem por arco submerso Tamanho específico do reforço Máxima altura do cordão de solda 194 ½ in (12,70 mm) embaixo em cima ½ in (12,70 mm) 1/8 in (3,18 mm) 3/16 in (4,76 mm) Tabela de composição química para aquecimento e análises de produtos por percentual e peso. Graus & Classe Carbono Máximo Manganês Máximo Fósforo Mínimo Fósforo Máximo Sulfeto Máximo Pequena junta A25, CI I 0,21 0,6 0,03 0,03 A25, CI II 0,21 0,6 0,045 0,08 0,08 A 0,22 0,9 0,03 0,03 B 0,28 1,2 0,03 0,03 X42 0,28 1,3 0,03 0,03 X46, X52, X56 0,28 1,4 0,03 0,03 X60, X65, X70 0,28 1,4 0,03 0,03 Soldagem A25, CI I 0,21 0,6 0,03 0,03 A25, CI II 0,21 0,6 0,045 0,08 0,03 A 0,22 0,9 0,03 0,03 B 0,26 1,2 0,03 0,03 X42 0,26 1,3 0,03 0,03 X46, X52, X56 0,26 1,4 0,03 0,03 X60 0,26 1,4 0,03 0,03 X65 0,26 1,45 0,03 0,03 X70 0,26 1,65 0,03 0,03 Tabela de composição química para aquecimento e análises de produtos por percentual e peso Graus Carbono Máximo Manganês Máximo Fósforo Máximo Sulfeto Máximo Pequena junta B 0,24 1,2 0,25 0,15 X42 0,24 1,3 0,25 0,15 X46, X52, X56 0,24 1,4 0,25 0,15 X60,X65,X70,X80 0,24 1,4 0,25 0,15 Soldagem B 0,22 1,2 0,25 0,15 X42 0,22 1,3 0,25 0,15 X46,X52,X56 0,22 1,4 0,25 0.15 X60 0,22 1,4 0,25 0,15 X65 0,22 1,45 0,25 0,15 X70 0,22 1,65 0,25 0,15 X80 0,22 1,85 0,25 0,15 Tensões requeridas para PSL 1 (1) (2) (3) (4) Resistência mínima produzida Tensão última de resistência mínima Graus psi MPa psi Mpa Elongação mínima de2 in (50,8 mm) A25 A B X42 X46 X52 X56 X60 X65 X70 25,000 30,000 35,000 42,000 46,000 52,000 56,000 60,000 65,000 70,000 (172) (207) (241) (290) (317) (359) (386) (414) (448) (483) 45,000 48,000 60,000 60,000 63,000 66,000 71,000 75,000 77,000 82,000 (310) (331) (414) (414) (434) (455) (490) (517) (531) (565) a a a a a a a a a a Tensões requeridas para PSL 2 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 195 Resistência mínima produzida Resistência mínima produzida Tensão última de resistência mínima Tensão última de resistência mínima Graus psi MPa psi Mpa psi Mpa psi Mpa Elongação mínima de 2in (50,8 mm) B X42 X46 X52 X56 X60 X65 X70 X80 35,000 42,000 46,000 52,000 56,000 60,000 65,000 70,000 80,000 (241) (290) (317) (359) (386) (414) (448) (483) (552) 65,000d 72,000 76,000 77,000 79,000 82,000 87,000 90,000 100,000c (448) (496) (524) (531) (544) (565) (600) (621) (690) 60,000 60,000 63,000 66,000 71,000 75,000 77,000 82,000 90,000 (414) (414) (434) (455) (490) (517) (531) (565) (621) 110,000 110,000 110,000 110,000 110,000 110,000 110,000 110,000 120,000 (758) (758) (758) (758) (758) (758) (758) (758) (827) a a a a a a a a a Tolerâncias para diâmetros de tubos troncos Tamanho Tolerância ( com respectivo diâmetro externo) < 2 3/8 ≥ 2 3/8 e ≤ 4 ½ continuação soldada ≥ 2 3/8 e < 20 20 ≥ , pequena junta ≥ 20 e ≤ 36, soldado >36, soldado + 0,016 in. -0,030 in. (+0,41 mm. – 0,79 mm) ± 1.00 % ± 0.75 % ± 1.00 % + 0.75 %, - 0.25% + ¼ in. – 1/8 in. (+ 6.35 mm. – 3.20 mm) Tolerâncias para diâmetros de tubos pequenos Tamanho Tolerância mínima Tolerância máxima Tolerância Final Diâmetro, tolerância axial ( percentual especificado OD)a Máximo diferencial entre mínimo e máximo diãmetros(aplicado unicamente em tubos de D ≤ 75) ≤ 10 ¾ > 10 ¾ and ≤ 20 > 20 and ≤ 42 > 42 1/64 (0.40 mm) 1/32 (0.79 mm) 1/32 (0.79 mm) 1/32 (0.79 mm) 1/16 (1.59 mm) 3/32 (2.38 mm) 3/32 (2.38 mm) 3/32 (2.38 mm) - - b b - - ± 1% ± 1% - - ≤ 0.500 in. (12.7 mm) ≤ 0.625 in. (15.9 mm) Tolerâncias para espessuras de paredes Tolerância (percentual para espessuras de paredes) Tamanho Tipo de Tubo De Grau B para baixo De Grau X 42 para cima ≤ 2 7/8 > 2 7/8 e < 20 ≥ 20 ≥ 20 Todos Todos Soldado Pequena junta + 20.0, – 12.5 +15,0, - 12.5 +17.5, -12.5 15.0, 12.5 +15.0, -12.5 +15.0, - 12.5 +19.5, -8.0 +17.5, - 10.0 Tolerâncias para Peso Quantidade Tolerância percentual Comprimento simples, tubo liso especial para A25 tubo Comprimento simples, outro tubo Carregamentos, grau A25, 40,000 1b (18144 Kg) ou maiores Carregamentos, outros além grau A25, 40,000 1b (18144 Kg) ou maiores Carregamentos, todos graus, menores além de 40,000 1b (18144 Kg) Itens da ordem, grau A25, 40,000 1b (18144 Kg) ou maiores Itens da ordem, outros além grau A25, 40,000 1b (18144 Kg) ou maiores Itens da ordem, todos graus, menores além de 40,000 1b (18144 Kg) + 10, - 5.0 + 10, - 3.5 -2.5 - 1.75 - 3.5 - 3.5 - 1.75 - 3.5 Tolerâncias para comprimentos 196 Comprimento Nominal Comprimento Mínimo Média do comprimento mínimo para cada item ordenado Comprimento Máximo ft m ft m ft m ft m Tubos enroscados 20 40 6 13 16.0 22.0 4.88 6.71 17.5 35.0 5.33 10.67 22.5 45.0 6.86 13.72 Tubos lisos 20 40 50 60 80 6 12 15 18 24 9.0 14.0 17.5 21.0 28.0 2.74 4.27 5.33 6.40 8.53 17.5 35.0 43.8 52.5 70.0 5.33 10.67 13.55 16.00 21.34 22.5 45.0 55.0 65.0 85.0 6.86 13.72 16.76 19.81 25.91 197 EXERCÍCIOS 1) Os tubos constituídos de aço carbono possuem um certo percentual de carbono e outros elementos químicos em suas ligas, verifique abaixo se a relação é verdadeira entre as opções: (a) Aços acalmados – com adição de até 2% de Si. (b) Aço de baixo carbono – com até 0,25% de C. (c) Aço de médio carbono – entre 0,30 e 0,50% de C. (d) Aço de alto teor carbono – entre 1,00 e 2,0% de C. (e) Nenhuma resposta anterior. 2) As normas dimensionais para fabricação de tubos de aço carbono, como a ASME B 36.10 define que fisicamente a partir do diâmetro externo de 14” teremos que: (a) O mesmo coincide com o diâmetro interno. (b) O mesmo coincide com o diâmetro externo. (c) O mesmo difere do diâmetro externo. (d) Nenhuma resposta anterior. 3) Dentre os tubos de aço fabricados no Brasil destacamos como os que mais são aplicados na construção de dutos para transporte de hidrocarbonetos: (a) Tubos sem costura. (b) Tubos pretos sem revestimento ou proteção externa. (c) Tubos com costura de solda longitudinal. (d) Tubos com costura de solda helicoidal. (e) Nenhuma resposta anterior. 4) Quais dentre as características abaixo são verdadeiras quanto aos metais correspondentes: (a) Baixa resistência à alta temperatura, custo elevado-Ferro Fundido. (b) São fabricados em diâmetro de 2” a 24”,elevada resistência à corrosão-Não Ferrosos. (c) Não magnéticos, boa soldabilidade-Inox Austeníticos. (d) Não magnéticos, muito usado em serviços à baixa temperatura-Inox Ferríticos. (e) Nenhuma resposta anterior. 5) Dentre os processos citados abaixo, qual o mais utilizado na fabricação de tubos de aço em geral sem costura: (a) Laminação. (b) Extrusão. (c) Forjamento. (d) Soldagem. (e) Curvamento. 6) Indique abaixo se os tipos de Ligações condizem com as afirmações ao lado: (a) Ponta e bolsa-Aplicáveis em tubos para condução. (b) Soldadas-Pouco usadas em tubulações industriais. (c) Flangeadas-Muito usadas em tubulações com diâmetros maiores que 2”. (d) Rosqueadas-Muito usadas em tubulações com diâmetros menores que 2”. (e) As afirmativas “c” e “d” estão corretas. 7) O número de camadas a serem utilizadas deve obedecer, no caso de tubos revestidos, a Norma N-2719. Sabendo que a fórmula N = Fr.Fm.t é indicativa para o nº máximo de camadas, os revestimentos externos de tubos,considerados na fórmula, pode(m) ser: (a) Polipropileno. (b) Polietileno. (c) F.B.E. (d) Tolueno. (e) As afirmativas “a”, ”b” e “c” estão corretas. 198 b) Composição química c) Percentual de carbono (%C) - Aços de baixo carbono - Aços de médio carbono acalmados e) Aços acalmados, semi-acalmados ou efervescentes 2.1.2 Tubos de aço-liga a) Características básicas 2.1.3 Tubos de aços inoxidáveis 2.1.4 Tubos de ferro fundido (FoFo) 2.1.5 Tubos de metais não ferrosos 2.1.6 Tubos não metálicos (plásticos) 2.2 Normalização dos Tubos de Aço -Solda de Topo (figura 3.3)
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