1CURSO: INSPEÇÃO EM VASOS DE PRESSÃO - PARTE 5Autor: Nestor Ferreira de Carvalho

1.11.1.4. TEMPERATURA DA ÁGUA PARA O TESTE

A norma API Recommended Practice 920 (API-RP-920) - Prevention of Brittle Fracture of PressureVessels - edição de março de 1990 - que tem como principal objetivo orientar a manutenção de vasos depressão construído de acordo com os critérios do código ASME seção. VIII divisão 1 ou 2 estabelecevalores de temperatura mínimas de carregamento de um vaso de pressão de maneira a evitar o risco defratura frágil.

No item introdução essa recomendação prática lembra que durante o teste hidrostático um vaso de pressão écarregado com uma tensão de membrana acima do valor da tensão admissível utilizada no cálculo daespessura mínima do equipamento e na temperatura ambiente. Muitas vezes o material utilizado no projeto dovaso não foi verificado quanto a sua tenacidade na temperatura ambiente, principalmente os vasos de pressãoconstruídos antes de 1990 quando o código só exigia essa avaliação para temperaturas de projeto inferioresa - 200F (≈ - 290C). A partir dessa data o código passou a exigir essa avaliação quando se deseja carregarum vaso com temperaturas inferiores a 150C.

A seção 2 deste mesmo documento estabelece que a verificação de tenacidade do material deve ser feitasempre que se desejar carregar um vaso de pressão em temperaturas inferiores a 1200F (≈ 490C) que é ocaso do teste hidrostático.

Deve ser lembrado que existente inúmeros relatos de vasos de pressão que romperam por fratura frágildurante a realização do teste hidrostático como resultado da baixa tenacidade do material na temperatura deteste aliada a existência de descontinuidade com dimensões permitidas pelo código de construção, pois ovaso não foi projetado para ser carregado na temperatura do teste.

Com a finalidade de evitar novos casos de perda de vasos de pressão durante o teste hidrostático devido afratura frágil recomendamos que seja adotado o procedimento especificado a seguir e que está descrito noApêndice A do API-RP-920, para determinar a temperatura mínima da água para o teste hidrostático de umvaso de pressão.

SEQÜÊNCIA PARA A DETERMINAÇÃO DA TEMPERATURA MÍNIMA DA ÁGUA PARA OTESTE HIDROSTÁTICO DE UM VASOS DE PRESSÃO

1. VASOS COM ESPESSURA DE PAREDE INFERIOR OU IGUAL A 2 POLEGADAS (≈ 50,8 mm.)

1.a) Determinar a temperatura mínima de projeto para o vaso utilizando as curvas da figura 15a (cópia dafigura D-1 do API-RP-920).

Nessa figura aparecem quatro curvas com as letras A, B, C e D, que representam famílias de materiais queapresentam tenacidade similares. Utilizando as curvas dos materiais que formam as diversas partes do vasoem função da espessura determina-se a temperatura mínima de projeto do vaso.

1.b) Determinar a temperatura da água para o teste hidrostático do vaso.

Adiciona-se a temperatura mínima de projeto do vaso 100F (≈ 6oC), ou seja:

TEMPERATURA MÍNIMA DA ÁGUA = TEMPERATURA MÍNIMA DE PROJETO + 6oC

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OBS. Temperaturas em graus Celsius (oC)

2. VASOS COM ESPESSURA DE PAREDE MAIOR DO QUE 2 POLEGADAS (≈ 50,8 mm.)

2.a) Determinar a temperatura mínima de projeto para o vaso utilizando as curvas da figura 15a (cópia dafigura D-1 do API-RP-920).

Nessa figura aparecem quatro curvas com as letras A, B, C e D, que representam famílias de materiais queapresentam tenacidade similares. Utilizando as curvas dos materiais que formar as diversas partes do vaso emfunção da espessura determina-se a temperatura mínima de projeto do vaso.

2.b) Determinar a temperatura mínima da água para o teste hidrostático do vaso.

Adiciona-se a temperatura mínima de projeto do vaso 300F (≈ 17oC), ou seja:

OBS. Temperaturas em graus Celsius (oC)

FAMÍLIAS DE MATERIAIS DAS CURVAS DA FIGURA 15A

CURVA A: A curva “A” é indicada para todos os aços carbono e baixa liga na forma de chapas, tubos,barras, forjados ou fundidos que não estejam relacionados nas curvas B, C e D.

Exemplos de especificações usuais em vasos de pressão em que se aplica a curva A:

ASTM-A-283 todos os graus, (aço carbono);ASTM-A-201 todos os graus, (aço carbono);ASTM-A-212 todos os graus, (aço carbono);ASTM-A-203 Gr. B, (aço C-Mo);ASTM-A-285 Gr. C, (aço carbono);ASTM-A-515 Gr. 70, (aço carbono);ASTM-A-387 Gr. 11, (aço com 1 ¼ %Cr - ½ % Mo);ASTM-A-387 Gr. 12, (aço com 1% Cr - ½ % Mo);ASTM-A-387 Gr. 22, (aço com 2 ¼ %Cr - 1% Mo)

CURVA B: A curva “B” é indicada para os aços relacionados a seguir:

B1. ASTM-A-285 Gr. A e B;B2. ASTM-A-414 Gr. A;B3. ASTM-A-442 Gr. 55 com espessura acima de 1 polegada, se o material não tiver granulação fina e não

for normalizado;B4. ASTM-A-442 Gr. 60 se o material não tiver granulação fina e não for normalizado;B5. ASTM-A-515 Gr. 55 e 60;

TEMPERATURA MÍNIMA DA ÁGUA = TEMPERATURA MÍNIMA DE PROJETO + 17oC

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B6. ASTM-A-516 Gr. 65 e 70 se o material não for normalizado;B7. ASTM-A-612, se o material não for normalizado;B8. ASTM-A-662 Gr. B, se o material não for normalizado;B9. ASTM-A-724, se o material não for normalizado;B10. Todos os materiais listados na curva “A”, se tiverem granulação fina e forem normalizados;B11. Todos os tubos, “tubings” e acessórios de tubulação.

CURVA C: A curva “C” é indicada para os aços relacionados a seguir:

C1. ASTM-A-182 Gr. 21 e 22, se o material não for normalizado e revenido;C2. ASTM-A-302 Gr. C e D;C3. ASTM-A-336 Gr. F21 e F22, se o material não for normalizado e revenido;C4. ASTM-A-387 Gr. 21 e 22, se o material não for normalizado e revenido;C5. ASTM-A-442 Gr. 55, com espessura inferior a 1 polegada, se o material não tiver granulação fina e não

for normalizado;C6. ASTM-A-516 Gr. 55 e 60, se o material não for normalizado;C7. ASTM-A-533 Gr. Be C;C8. ASTM-A-662 Gr. A;C9. Todos os materiais listados na curva “B”, se tiverem granulação fina e forem normalizados.

CURVA D: A curva “D” é indicada para os aços relacionados a seguir:

D1. ASTM-A-203;D2. ASTM-A-442, se o material tiver granulação fina e for normalizado;D3. ASTM-A-508 Class 1;D4. ASTM-A-516 , se o material for normalizado;D5. ASTM-A-524 Class 1 e 2;D6. ASTM-A-537 Class 1 e 2;D7. ASTM-A-612, se o material for normalizado;D8. ASTM-A-662, se o material for normalizado;D9. ASTM-A-724, se o material for normalizado.

NOTA: Os vasos de pressão construídos em aços baixa liga com: 1 ¼ % Cr e ½ % Mo; 2 ¼ % Cr e 1 %Mo e 3% Cr e 1 % Mo que estão sujeitos ao fenômeno de fragilização na temperatura de serviçoestão sujeitos a requisitos adicionais, devendo ser consultado o API - 959.

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-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1 2 3 4 5 6Espessura da chapa em polegadas

(limitada em 4 polegadas para vasos soldados)

Tem

pera

tura

mín

ima

de p

roje

to e

m

0 F

Curva A

Curva B

Curva C

Curva D

Figura 15a - Curvas de referência para determinação da temperatura mínima de projeto dos materiais.(cópia da figura D-1 do Apêndice D do API-RP-920 - edição 03/90)

Exemplo de aplicação: Determine a temperatura da água para teste hidrostático do vaso de pressão demaneira a minimizar o risco de fratura frágil do vaso durante o teste . Sabendo-seque o vaso tem as características descritas a seguir.

- Vaso cilíndrico horizontal- Dimensões: diâmetro de 2,0 metros e comprimento total de 7,0 metros

COMPONENTE MATERIAL (ASTM) ESPESSURA (polegadas)CASCO A-285 Gr. C 2,0

TAMPOS A-516 Gr. 60 2,5PESCOÇO DA B.V. A-283 Gr. C 1,0

PESCOÇO DE BOCAIS A-106 0,5FLANGES A-105 NA

RESOLUÇÃO1. Cálculo das temperaturas mínima de projeto de cada material

MATERIAL(ASTM)

ESPESSURA(polegadas)

CURVA DAFIGURA 15a

TEMPERATURA MÍNIMA DE PROJETO

O F O CA-285 Gr. C 2,0 A 100 37.8A-516 Gr. 60 2,5 C 35 1.67

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MATERIAL(ASTM)

ESPESSURA(polegadas)

CURVA DAFIGURA 15a

TEMPERATURA MÍNIMA DE PROJETO

O F O CA-283 Gr. C 1,0 A 70 21.1

A-106 0,5 B -5 -20.562. Determinação da temperatura mínima da água para o teste hidrostático do vaso

COMPONENTE TEMP. MÍN. DE PROJETO(OC)

TEMP. MÍN. DA ÁGUAPARA TESTE (O C)

CASCO 37.8 37.8 + 6 = 43.8TAMPOS 1.67 1.67 + 17 = 18.67

PESCOÇO DA B.V. 21.11 21.11 + 6 = 27.11PESCOÇO DE BOCAIS - 20.56 - 20.56 + 6 = - 14.56

Resposta: Portanto a temperatura da água para realizar o teste hidrostático do vaso, sem o riscode ocorrer fratura frágil durante o teste, é de 440 C.