guia caldeiras revisao dez 2004

INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRLEO E GS

IBP

GUIA N 07 INSPEO DE CALDEIRAS

Membros do GRINSP-RS que participaram da elaborao deste texto Luis Carlos Greggianin COPESUL - coordenador do GRINSP-RS Luis Roberto de Souza - QUALYSOLDA vice-coordenador Marco Aurlio Ritter White Martins Engenheiro de Inspeo Luis Henrique Nunes de Freitas - Inspetor de Equipamentos/COPESUL Jorge Faria de Oliveira Inspetor de Ultrasom Milton Mentz - Engenheiro MKS Elton Stein Tcnico de Inspeo de Equipamentos MegaSteam Luis Felippe TRACTEBEL-SC

Todos aqueles que desejarem colaborar, visando o aprimoramento desta Guia, podero encaminhar suas sugestes ao Instituto Brasileiro de Petrleo e Gs.

Dezembro de 2004

Comisso de Inspeo de EquipamentosGRINSP-RS

IBP Comisso de Inspeo de Equipamentos GUIA N 07 - Inspeo de Caldeiras

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NDICE

1. 2. 3. 4. 5.

INTRODUO .....................................................................................................................................4 OBJETIVO ............................................................................................................................................4 RAZES PARA INSPEO ...............................................................................................................4 NOMENCLATURA ..............................................................................................................................5 TIPOS E DESCRIO ........................................................................................................................5 5.1 5.2 5.3 CALDEIRAS FLAMOTUBULARES ................................................................................................. 5 CALDEIRAS AQUOTUBULARES ................................................................................................... 6 CALDEIRA MISTA ....................................................................................................................... 6 FORNALHA ................................................................................................................................. 6 TUBULO (TAMBOR) .................................................................................................................. 6 SUPERAQUECEDOR ..................................................................................................................... 6 ECONOMIZADOR......................................................................................................................... 7 PR-AQUECEDOR DE AR ............................................................................................................. 7 CHAMIN.................................................................................................................................... 7 REAQUECEDOR ........................................................................................................................... 7 DESSUPERAQUECEDOR - ATEMPERADOR.................................................................................... 7 PRECIPITADOR ELETROSTTICO ................................................................................................. 7 QUEIMADORES ........................................................................................................................... 7 COLETORES ................................................................................................................................ 7 EQUIPAMENTOS E DISPOSITIVOS AUXILIARES ............................................................................ 7

6.

FUNO DOS COMPONENTES.......................................................................................................6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 6.12

7.

CAUSAS DE DETERIORAO E AVARIA ....................................................................................7 7.1 SUPERAQUECIMENTO ................................................................................................................. 8 7.2 CORROSO ................................................................................................................................. 9 7.2.1 Corroso Interna ............................................................................................................... 9 7.2.2 Corroso Externa .............................................................................................................. 9 7.3 EROSO E CORROSO-EROSO ................................................................................................ 11 7.4 MUDANA DE ESTRUTURA METALOGRFICA E MUDANA QUMICA ...................................... 11 7.4.1 Ataque por Hidrognio a Alta Temperatura.................................................................... 11 7.4.2 Grafitizao..................................................................................................................... 11 7.5 DETERIORAO DO REFRATRIO E DO ISOLAMENTE TRMICO ................................................ 12 7.6 AVARIAS MECNICAS .............................................................................................................. 12

8.

FREQNCIA E PROGRAMAO DE INSPEO ..................................................................12 8.1 8.2 OBRIGAES LEGAIS(NR-13 / ITEM 13.5)................................................................................ 12 PROGRAMAO PRPRIA ......................................................................................................... 13

9.

TRABALHOS PRELIMINARES, INSTRUMENTOS E FERRAMENTAS.................................13 9.1 NORMAS DE SEGURANA ......................................................................................................... 13 9.2 PREPARAO PARA INSPEO.................................................................................................. 14 9.3 INSTRUMENTOS E FERRAMENTAS ............................................................................................. 15 9.3.1 Instrumental de Rotina .................................................................................................... 15 9.3.2 Instrumental Especial ...................................................................................................... 15 9.3.3 Equipamentos Auxiliares ................................................................................................. 15

Texto bsico apenas para comentrios Elaborado pelo GRINSP RS

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10. PROCEDIMENTOS DE INSPEO ...............................................................................................15 10.1 INSPEO EXTERNA ................................................................................................................. 15 10.1.1 Escadas, Plataformas e Passadios ................................................................................ 15 10.1.2 Fundaes........................................................................................................................ 15 10.1.3 Suportes Externos, Chaparia e Isolamento ..................................................................... 16 10.1.4 Vazamentos...................................................................................................................... 16 10.1.5 Cmara de Combusto .................................................................................................... 16 10.2 INSPEO GERAL ..................................................................................................................... 16 10.2.1 Tubulo e seus Dispositivos Internos .............................................................................. 16 10.2.2 Fornalha .......................................................................................................................... 16 10.2.3 Queimadores.................................................................................................................... 17 10.2.4 Superaquecedor ............................................................................................................... 17 10.2.5 Economizador.................................................................................................................. 17 10.2.6 Pr-aquecedor de Ar do Tipo Tubular ............................................................................ 18 10.2.7 Pr-aquecedor a Vapor ................................................................................................... 18 10.2.8 Pr-aquededor de Ar do Tipo Regenerativo.................................................................... 18 10.2.9 Dispositivos Auxiliares .................................................................................................... 18 10.3 ENSAIOS ................................................................................................................................... 21 10.3.1 Teste Hidrosttico............................................................................................................ 21 10.3.2 Cupons de Teste............................................................................................................... 21 10.3.3 Medies de Espessura.................................................................................................... 22 11. MTODO DE REPARO.....................................................................................................................22 12. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS...............................................................................................22 13. REGISTROS E RELATRIOS.........................................................................................................23 14. OBSERVAES.................................................................................................................................23 14.1 TESTE HIDROSTTICO .............................................................................................................. 24 14.2 AVALIAO DE INTEGRIDADE .................................................................................................. 25 14.3 PADRES METALOGRFICOS.................................................................................................... 28 14.3.1 Fluncia........................................................................................................................... 28 14.3.2 Grafitizao..................................................................................................................... 29 14.3.3 Esferoidizao ................................................................................................................. 31 14.4 FIGURAS ................................................................................................................................... 32 14.4.1 Aquecedor de Ar Tipo Regenerativo................................................................................ 32 14.4.2 Caldeira Integral ............................................................................................................. 34 14.4.3 Esquema de Caldeira Aquotubular ................................................................................. 35 14.4.4 Nomenclatura das partes da caldeira.............................................................................. 37 14.4.5 Tubulo............................................................................................................................ 39 14.4.6 Queimadores.................................................................................................................... 40 14.4.7 Caldeira a carvo de grande porte.................................................................................. 43


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PREFCIO As Guias de Inspeo de Equipamentos emitidas pelo Instituto Brasileiro de Petrleo e Gs IBP, tem por objetivo orientar a realizao de inspees em equipamentos das industrias de petrleo e petroqumicas, podendo serem utilizadas em outros tipos de industrias, que possuam equipamentos similares, onde for aplicvel. As Guias contm informaes prticas sobre tipos de equipamentos usuais; mecanismos de danos que podem afetar os equipamentos; tcnicas de inspeo usuais; aspectos de segurana individual do inspetor; aspectos da responsabilidade sobre a inspeo. As informaes contidas nas Guias so prticas recomendadas que no constituem regulamentaes, padres ou cdigos mandatrios, sendo de adoo voluntria. Estas prticas no substituem o julgamento ou a responsabilidade de profissionais que atuam na rea de inspeo. As Guias tem por base a experincia e o conhecimento de engenheiros, inspetores e pessoas envolvidas nas atividades de inspeo de equipamentos. Colaboraram na elaborao desta guia:

- na limpeza de equipamentos; - na preveno e combate a incndio; - etc. Nesta guia, entende-se por caldeiras o conjunto geralmente constitudo de: - tubules - tubos - fornalha - queimadores - economizador - superaquecedor - pr-aquecedores - equipamentos para tiragem 2. OBJETIVO O objetivo desta guia traar diretrizes que sirvam como orientao a ser seguida nos trabalhos de inspeo de caldeiras, no sendo regras mandatrias, cdigo ou norma. Abrangem prticas para a inspeo de caldeiras em uso, focalizando mtodos e procedimentos a serem utilizados, freqncia de inspeo, limitaes, causas de deteriorao e avaria e outros aspectos de inspeo. Nesta guia sero consideradas caldeiras a leo, gs combustvel e carvo mineral, uma vez que estas so de mais largo uso. NOTA: As figuras indicadas no texto esto no final do documento. 3. RAZES PARA INSPEO As razes principais pelas quais uma caldeira tem de ser inspecionada so as seguintes:

1. INTRODUO A produo de vapor atravs de caldeiras uma operao necessria em quase todos os processos industriais, e est tambm presente em muitos estabelecimentos comerciais e hospitalares. O uso de caldeiras indispensvel nas indstrias de petrleo, qumica e petroqumica; - na gerao de energia eltrica; - como transmissor de fora motriz para turbinas acionadoras e bombas, compressores e ventiladores; - como fonte de calor; - como auxiliar em vrios tipos e fases de operaes processuais;

Verificar se ocorre deteriorao e avaria, em que extenso e at que ponto pode afetar a estrutura do equipamento, a fim de que se possa ter a certeza de que o mesmo opera dentro das condies de segurana indispensveis. Garantir, num alto nvel de probabilidade, a continuidade da operao atravs de um programa de manuteno preventiva; Evitar as perdas decorrentes de uma parada de emergncia das unidades do processo, em conseqncia de colapso na produo de vapor. importante frisar que tais perdas so excessivamente altas; Reduzir os custos de manuteno e de operao;Emisso: 02/fev/2005



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Manter alto o rendimento da unidade. Todos este itens s podero ser alcanados mediante uma inspeo cautelosa e bem programada, em combinao com um criterioso servio de manuteno. Alm disso, o Ministrio do Trabalho, atravs da Secretaria de Segurana e Sade do Trabalhador publicou em abril de 1995 a Norma Regulamentadora NR13 (Inspeo de Segurana de Caldeiras e Vasos de Presso) onde so definidos 3 tipos de caldeiras, instalao e inspeo de caldeiras estacionrias a vapor e as freqncias que devem ser inspecionadas. 4. NOMENCLATURA A nomenclatura adotada apresentada pelas figuras 1 e 2 respectivas legendas. A nomenclatura apresentada a mais empregada, sendo uma referncia para os inspetores indicarem os componentes de uma caldeira, podendo existir outras terminologias, que atendam s finalidades desta Guia. 5. TIPOS E DESCRIO As caldeiras podem ser agrupadas em dois tipos bsicos: - flamotubular; - aquotubular; 5.1 Caldeiras Flamotubulares Ainda hoje so largamente usadas, com a finalidade de produzir vapor saturado de baixa presso, da ordem de 14 kgf/cm2, em quantidades pequenas. Estas consistem essencialmente de um corpo cilndrico com dois espelhos fixos nos quais os tubos so mandrilhados ou soldados. A gua contida no corpo cilndrico envolve os tubos. Em uma das extremidades situa-se a fornalha, de modo que os gases resultantes da combusto passando por dentro dos tubos, cedem calor gua. H outros tipos em que a fornalha montada dentro do prprio corpo cilndrico. So as chamadas caldeiras de combusto interna. Nestas o queimador est montado em uma extremidade do corpo cilndrico, e na outra uma tampa faz com que os gases invertam o

seu percurso, passando por dentro dos tubos para alcanar a chamin. Esse tipo o mais comumente encontrado. 5.1.1 Roteiro de Inspeo em Caldeiras Flamotubulares Nas Caldeiras Flamotubulares, os gases de combusto circulam no interior de tubos lisos ou corrugados, os quais encontram-se imersos em gua. Neste tipo de caldeira os gases de combusto passam no interior de tubos cercados de gua. A transferncia de calor ocorre em toda a rea circunferencial dos tubos, os quais so montados de forma similar a um trocador de calor com feixe tubular. Essas caldeiras podem ser de dois tipos: Horizontais Verticais Os componentes principais de uma caldeira flamotubular e que devem sofrer rigorosa inspeo so: 5.1.1.1 Componentes mecnicos Fornalha (lisa ou corrugada) Espelhos Feixe de tubos Costado Tubos tirantes ou nervuras para reforo dos espelhos Cmara de reverso frontal Cmara de reverso traseira Tampa traseira Tampa frontal Trapzio Refratrios Isolamento trmico Chamin 5.1.1.2 Vlvulas e Sistemas Operacionais Vlvula principal de sada de vapor Vlvula de segurana Sistema de descarga de fundo composto por: Vlvula de bloqueioEmisso: 02/fev/2005



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Vlvula de descarga rpida Sistema de Vapor de Atomizao Sistema de Ar de Atomizao (Para Partida) 5.1.1.3 Equipamentos Auxiliares Principais Queimador e sistema de controle de queima e purga dos gases de combusto Bomba dgua de Alimentao Ventilador de Ar de Combusto Exaustor dos Gases de Combusto Bomba Principal Vaso de Descarga de Fundo 5.1.1.4 Instrumentao Manmetro Termmetro Pressostato Visor de Nvel: Tipo tubular Tipo reflexivo Alarmes e painel de controle Garrafa de nvel: Tipo ampola Tipo eletrodos A inspeo peridica de caldeiras flamotubulares pode ser dividida basicamente em duas etapas distintas: inspeo a frio e inspeo a quente. Inspeo a Frio Com a caldeira parada so criteriosamente analisados todos os componentes externos e internos citados anteriormente. Inspeo a Quente Com a caldeira em operao, so testados todos os sistemas de controle e de segurana. pressostato teste de abertura das vlvulas de segurana de leo Combustvel

ensaio

de

suficincia

dos

dispositivos

de

alimentao dgua simulao de falta dgua teste de acumulao

5.2 Caldeiras Aquotubulares Permite a produo de grandes quantidades de vapor, em alta presso e alta temperatura, existindo tipos para produo de 1.800 toneladas de vapor por hora, a presso de 350 kgf/cm2 e temperatura at 650C. Dentro deste grupo h vrios tipos e tamanhos, por exemplo: - caldeiras com um tubulo, coletores seccionais e tubos retos; - caldeiras com um tubulo e tubos curvos; - caldeiras com dois tubules e tubos curvos; - caldeiras com trs tubules e tubos curvos; - caldeiras sem tubules (caldeiras de passe nico). 5.3 Caldeira Mista

6. FUNO DOS COMPONENTES As figuras 3 e 4 indicam os principais componentes de uma caldeira aquotubular cuja funo descreve-se sucintamente a seguir. 6.1 Fornalha Na fornalha processa-se a queima do combustvel (gs, leo, carvo, lenha, etc). Nesta regio encontram-se os tubos que formam as paredes da gua. 6.2 Tubulo (tambor) O tubulo ou tambor um vaso de presso cilndrico onde se d a separao das fases gua-vapor. Quando h tubulo de lama este se destina a coletar os slidos para purga. 6.3 Superaquecedor um conjunto de serpentinas dentro das quais circula o vapor saturado que passa a vapor superaquecido. Conforme a sua localizao e a maneira pela qual se d a maior troca de calor, o superaquecedor pode ser classificado como sendo:Emisso: 02/fev/2005



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-

de irradiao; de conveco; de irradiao e conveco;

6.4 Economizador o componente onde a gua de alimentao sobre elevao de temperatura antes de ingressar no tubulo, aproveitando o calor residual dos gases do combusto, antes de sarem pela chamin. Deste modo, recupera-se calor e evita-se o choque trmico resultante da entrada de gua fria no tubulo. 6.5 Pr-aquecedor de ar O pr-aquecedor de ar basicamente um permutador de calor destinado a aquecer o ar para combusto atravs do aproveitamento do calor dos gases de combusto. Existe (ainda) o pr-aquecedor de ar a vapor, onde a troca de calor feita sobre um tubo aletado. Tambm existe o pr-aquecedor de ar tipo regenerativo, tipo Ljungstron, que corresponde a um conjunto de favos de chapas metlicas muito finas, montados em torno de um eixo, cuja rotao lenta dispem estes componentes alternativamente corrente de gs quente que sai da caldeira em direo chamin e corrente de ar frio, insuflada pelos ventiladores, a ser aquecido para ser utilizado nos queimadores. Ver figuras. 6.6 Chamin Destina-se a garantir a circulao dos gases quentes da combusto atravs de todo o sistema. 6.7 Reaquecedor Algumas caldeiras possuem um conjunto de serpentinas similares aos superaquecedores, que reaquecem o vapor de extrao intermediria das turbinas de condensao, para posterior reenvio turbina para condensao total. 6.8 Dessuperaquecedor - Atemperador Este componente fundamental para o controle de temperatura das caldeiras. um componente formado normalmente por um coletor de vapor e um conjunto de bicos

injetores de gua. Estes componentes merecem muito cuidado, pois podem apresentar trincamento originado de fadiga trmica. 6.9 Precipitador eletrosttico normal nas caldeiras com combustveis fsseis, tipo carvo, a existncia deste equipamento. Normalmente possuem formato bastante grande, constitudo por um conjunto de placas coletoras e eletrodos atravs dos quais criado um campo eltrico que provocar a coleta das cinzas presentes no fluxo de gs. Estes equipamentos ficam instalados logo antes da entrada dos gases nas chamins. Possuem alta capacidade de reteno, acima de 99,5%. Posteriormente esta cinza removida das placas coletoras e utilizada em vrias aplicaes industriais como componente do cimento por exemplo. 6.10 Queimadores So fundamentais nas caldeiras. Podem ser de vrios modelos em funo do tipo de combustvel e da vazo. Recentemente com os requisitos ambientais de reduo da emisso de CO e NOx tem apresentado grande evoluo tecnolgica. Ver figuras 6.11 Coletores So tubulaes que coletam as vrias correntes de gua e vapor da caldeira. Nas caldeiras de grande porte estas tubulaes possuem dimetros maiores e necessitam de grandes cuidados da inspeo pois so fundamentais para o transporte do vapor para os pontos de utilizao e uma falha num componente poder causar srias conseqncias. 6.12 Equipamentos e Dispositivos Auxiliares - ventiladores; - sopradores de fuligem; - dutos de ar; - dutos de gases de combusto; - vlvulas de segurana; - instrumentao; - sistema de gua de alimentao/desaerador. 7. CAUSAS DE DETERIORAO E AVARIA


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Para a maioria das Caldeiras independente do tipo de combustvel, recomenda-se a nomenclatura contida no quadro abaixo para os mecanismos de falhas em tubos. Ruptura sob Tenso (A) Sobreaquecimento de Curta Durao Sobreaquecimento de Longa Durao (Fluncia) Solda de Metais Dissimilares Corroso Lado gua e Vapor (B) Corroso Custica Danos por Hidrognio Corroso Localizada (Pitting ) Corroso sob Tenso Corroso das Partes Expostas ao Fogo (C) Corroso na Zona de Baixa Temperatura Corroso na Parede de gua (Lado Fogo) Corroso por Cinzas de Carvo Alta Temperatura Corroso por Cinzas de leo Alta Temperatura Eroso (D) Eroso por Cinzas Leves Eroso por Cinzas Fundentes (Escrias) Eroso por Sopradores de Fuligem Eroso por Partculas de Combustvel Slido Fadiga (E) Fadiga por Vibrao Fadiga Trmica Fadiga por Corroso Falta de Controle de Qualidade (F) Danos causados por Limpeza de Manuteno Danos causados por Componentes Qumicos Defeitos em Materiais Defeitos em Solda So numerosas as causas que provocam a deteriorao e ou avaria dos componentes de uma caldeira e seus equipamentos e dispositivos auxiliares. Entre as principais podemos citar: - superaquecimento; - corroso; - eroso e corroso-eroso; - mudana de estrutura metalogrfica e mudana qumica; - deteriorao do refratrio e do isolamento trmico;

- avarias mecnicas; (*) Superaquecimento, nesta Guia, significa a elevao da temperatura do ao a um nvel acima daquele previsto no projeto. No confundir com o mesmo termo usualmente adotado na metalurgia que significa uma elevao de temperatura at as zonas mais altas do campo austentico. 7.1 Superaquecimento O superaquecimento dos componentes da caldeira responde por grande nmero dos danos registrados. Este superaquecimento pode resultar de uma srie de diferentes condies, entre as quais encontram-se as mencionadas a seguir: - operao inadequada dos queimadores, provocando a incidncia de chama sobre os tubos; - Desaerao insuficiente durante os procedimentos de partida de uma Caldeira - incrustao excessiva na parede interna dos tubos em conseqncia de tratamento deficiente de gua de alimentao; - abaixamento do nvel de gua no tubulo; - circulao deficiente da gua por obstruo parcial ou total de tubos em conseqncia de deposio interna, ou por erro de projeto ou montagem. O superaquecimento de componentes da caldeira pode acarretar numerosos danos, sendo os principais apresentados a seguir: - abaulamento em tubos comumente conhecido por laranja, resultante da fluncia do material, podendo lev-lo at a ruptura (figuras 5 e 6). - mudana de estrutura do material, principalmente grafitizao, responsvel pela diminuio de sua resistncia trao, e fluncia. Fig. 5 Parede dgua apresentando defeitos do tipo laranja; Fig. 6 Defeitos tipo laranja em detalhe com uma j rompida. - envergamento de tubos; - Oxidao das superfcies expostas, se o meio for oxidante e carbonetao, se o meio for redutor.


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7.2 Corroso A corroso constitui o maior fator de deteriorao de caldeiras, afetando os lados interno e externo das partes pressurizadas, bem como os demais componentes de sua estrutura. (colunas, chaparia, etc). 7.2.1 Corroso Interna A corroso interna das partes pressurizadas depende fundamentalmente da natureza da gua de alimentao, da eficincia do seu tratamento, do seu teor de O2 dissolvido e do pH. Geralmente apresenta-se sob as seguintes formas: A corroso pode ser uniforme ou localizada. A corroso uniforme prevista no projeto e necessita apenas ser periodicamente controlada por medies de espessura. A corroso no uniforme ou localizada nem sempre previsvel e pode ser de difcil localizao. A corroso geralmente se apresenta sob as seguintes formas: - corroso por aerao diferencial; - corroso por pites; - corroso qumica; - fendimento por lcali; 7.2.1.1 Corroso por Aerao Diferencial Esta forma de corroso pode resultar da presena de O2 dissolvido na gua e ocorre geralmente onde a gua escoa no estado lquido, observando-se o ataque sob depsito causado por clula de aerao diferencial. 7.2.1.2 Corroso por Pites A presena de impurezas na gua, combinada com tenses localizadas, pode dar origem a pequenas reas andicas que propiciam o desenvolvimento de pites. Pode resultar tambm da presena de CO2 que torna a gua fracamente acidificada, porm suficiente para provocar a formao de pites. 7.2.1.3 Corroso Qumica Generalizada Uma das formas de corroso qumica generalizada ocorre quando o metal atinge temperaturas superiores a 550C quando ento tem lugar uma oxidao a alta temperatura, segundo a reao:

3 Fe + 4 H2O Fe304 + 4H2 dando origem a uma incrustao cujo crescimento influenciado por vrios fatores, principalmente temperatura, tempo e alimentao do agente oxidante (vapor, neste caso) Por outro lado, este tipo de ataque cria condies que permitem o superaquecimento do metal, uma vez que a incrustao normalmente constitui uma forte resistncia trmica, conforme ilustrado na figura 7. Isto faz com que se retorne ao problema de superaquecimento, conforme abordado no item 7.1. 7.2.1.4 Fendimento por lcali O fendimento por lcali ou fragilidade custica ocorre quando aos carbono so expostos ao de solues fortemente alcalinas a altas temperaturas e presses. A intensidade do ataque depende da concentrao do lcali, da temperatura e da grandeza das tenses. 7.2.2 Corroso Externa A corroso externa causada geralmente por compostos agressivos formados no processo de combusto, provenientes de impurezas contidas no combustvel, sendo as mais comuns o enxofre, o vandio, o sdio e, s vezes, o nquel e o potssio. 7.2.2.1 Compostos de Enxofre Os compostos de enxofre mais comuns, nestes casos, so o SO2 e SO3 cuja ao corrosiva se manifesta onde as temperaturas so bastante moderadas, quando h condensao de vapor dgua, dando origem a formao de cido sulfrico. Nessas condies os componentes mais sujeitos ao seu ataque so o pr-aquecedor de ar, o economizador e a chamin. FIG. 8 Superfcie metlica interna de uma chamin severamente corroda por cido sulfrico. FIG. 9 Corroso externa de tubos de caldeira na zona de convenco, causada por compostos de enxofre. As baixas temperaturas dos gases efluentes das chamins tem influncia direta sobre aEmisso: 02/fev/2005



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condensao de compostos de enxofre e o processo de corroso. Cuidados especiais devem ser considerados desde o projeto. Uma tima referncia para temperaturas dos gases pode ser obtida no API FORNOS que define em funo da composio dos gases a temperatura mnima para evitar o chamado dew point ponto de orvalho. Recomendase que a temperatura fique acima de 160 C na sada da chamin FIG. 10 CORROSO NO PRAQUECEDOR DE AR Corroso externa nos tubos de um praquecedor de ar, pelo cido sulfrico formado nas zonas mais frias da passagem dos gases combustos, contendo compostos de enxofre. FIG. 11 Corroso da chaparia externa de uma caldeira e ataque da base de concreto por gases SO2 e SO3 7.2.2.2 Compostos de Vandio e Sdio Quando o combustvel utilizado contem vandio, sdio e enxofre, durante a combusto formam-se o pentxido de vandio (V2O5) e o sulfato de sdio (Na2SO4). A associao do V2O5 com o Na2SO4, constitui o corrosivo mais ativo que se conhece, nos produtos de combusto. Ataca praticamente todos os materiais metlicos, mesmo as ligas mais nobres. A mistura destes dois compostos produz um euttico de baixo ponto de fuso, de modo tal que as cinzas depositadas sobre os tubos da fornalha facilmente se fundem e fluem, atacando intensamente o material. H hipteses, segundo as quais essa agressividade devido a presena de O2, o qual fortemente absorvido por esta escria, na qual se passam reaes que levam liberao do oxignio nascente cuja atividade sabemos ser extremamente intensa. O ataque por estes compostos, entretanto, s se registra nas zonas de mais alta temperatura. 7.2.2.3 Corroso Atmosfrica A estrutura externa da caldeira colunas, chaparia, escadas, plataformas, etc. - est sujeita corroso atmosfrica. Esta

influenciada principalmente pela umidade relativa, temperatura do ambiente, natureza da atmosfera (martima ou rural) e contaminao da mesma com agente corrosivo (atmosfera industrial). 7.2.2.4 Corroso sob-isolamento Este um dos mais srios problemas encontrados em equipamentos industriais. Seu efeito, muitas vezes s identificado aps a ocorrncia de vazamentos e incndios, gerando paradas de emergncia e custos inesperados de manuteno. Recomenda-se muito cuidado neste aspecto. Salientamos que projetos bem elaborados e obras bem fiscalizadas reduzem estas ocorrncias, porm aps 10 a 15 anos de operao praticamente inevitvel esta ocorrncia. Assim recomendamos os seguintes cuidados: a - Linhas quentes que esto operando continuamente - selecionar todas as linhas que possuem isolamento cuja temperatura est abaixo de 140C (ref NACE) e fazer inspeo por amostragem nas paradas da caldeira ou de seus acessrios. Remover principalmente os trechos mais baixos e que fiquem ao tempo, sujeitos chuva; - selecionar todos os drenos e trechos de linhas a montante e jusante do bloqueio do dreno, pois estes trechos ficam com o fluxo estagnado e frio, podendo ocorrer o processo de corroso externo. b- Linhas que operam intermitentemente ou linhas frias com isolamento So os casos mais crticos, nesta situao podem estar as linhas de gs ou de leo para os queimadores das caldeiras. Algumas destas linhas possuem trao de vapor (steam tracer) para garantir a temperatura, nestes casos estes devem estar corretamente alinhados. Tambm podemos incluir as linhas de vapor para os sopradores de fuligem. Nestas linhas fundamental que os sistemas de purgadores estejam dimensionados e funcionais, evitando-se o acmulo de condensado frio. c- Estrutural Em alguns casos a idade da caldeira ou o projeto/instalao inadequado do isolamento permite o ingresso de gua da chuva. Em caldeiras que ficam hibernando deficientemente a gua poder corroer tanto aEmisso: 02/fev/2005



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parte estrutural como os tubos, principalmente do lado externo da caldeira. Caso no seja detectado tempo poder levar a necessidade de reforar estruturas, substituio dos tubos ou at reduo da PMTA. A melhor forma de evitar este tipo de corroso a inspeo peridica, hibernao adequada com monitoramento das temperaturas, proteo da caldeira contra a chuva. 7.2.2.5 Corroso Acelerada devido ao Fluxo de Vapor mido Corroso acelerada por fluxo (conhecido internacionalmente como FAC = FlowAccelerated Corrosion) um fenmeno que resulta da perda de metal de tubos, vasos de presso e equipamentos fabricados em ao carbono. Isto ocorre em determinadas condies de fluxo, geometria e material, os quais so comuns em tubulaes de elevadas solicitaes mecnicas em usinas nucleares, usinas de combustvel fssil e de instalaes industriais. Os fatores que mais influenciam na corroso acelerada devido ao fluxo so os seguintes: Fatores hidrodinmicos, i.e, velocidade de fluxo, rugosidade do tubo, geometria do caminho do fluxo, qualidade do vapor ou fluxo contendo 2 fases (gua/vapor); Fatores relacionados ao ambiente interno nas tubulaes, i.e, temperatura, pH, agente redutor, concentrao de oxignio, potencial de reduo e oxidao, impurezas na gua; Fatores metalrgicos, principalmente a composio qumica do ao. Foi determinado que o elemento mais benfico nos aos o Cromo. Um ao contendo liga de cromo acima de 1% ter irrelevante taxa de corroso acelerada por fluxo. H evidncia de que o uso de cromo em valores menores, em at 0,1 %, pode reduzir a corroso acelerada. Nas Caldeiras, este fenmeno ocorre com maior frequncia em Economizadores e redes externas de drenagens. 7.3 Eroso e Corroso-Eroso Encontra-se eroso como resultado de desalinhamento dos sopradores de fuligem

cujo jato de vapor incide sobre os tubos em vez de entre eles. Pode resultar tambm de jato de vapor e ou condensado proveniente de vazamento atravs de juntas defeituosas, gaxetas ou mesmo furos, pois jato de condensado tem uma ao erosiva muito intensa. A corroso-eroso um fenmeno que resulta da ao simultnea de eroso e corroso, cujos efeitos so bem maiores que a soma dos efeitos de cada uma, agindo isoladamente. Para Caldeiras, as quais utilizam combustveis slidos (carvo, lenha, etc..)deve-se atentar para o fenmeno da eroso por cinzas leves. Este tipo de eroso mais intenso em zonas da Caldeira onde predominam estreitamento de rea de passagem de gases e em locais de mudana brusca de direo destes.

7.4

Mudana de Estrutura Metalogrfica e Mudana Qumica Dentre as possveis mudanas qumicas e de estrutura metalogrfica do material, destacamse as seguintes.

7.4.1 Ataque por Hidrognio a Alta Temperatura Tem sido verificado que, em caldeiras de alta capacidade, presso e temperaturas elevadas, ocorre a decomposio da gua com a conseqente liberao de oxignio e hidrognio. Este hidrognio livre se difunde atravs do metal e age sobre a cementita, decompondo-a em ferrita e carbono com o qual reage para formar metano. Desse modo, alm de enfraquecer o metal, ainda permite o empolamento pelo metano que agrava o problema. 7.4.2 Grafitizao A grafitizao pode ocorrer nas serpentinas de ao carbono do superaquecedor quando opera a temperaturas superiores a 450C. Acompanhamento da Deteriorao Metalrgica Em funo dos tipos de materiais dos tubos das caldeiras alguns tipos de deteriorao Metalrgicas so possveis de serem acompanhadas desde que se tenha pessoal especializado e equipamento disponvel. Podem-se observar fluncia, grafitizao eEmisso: 02/fev/2005



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precipitao de carbonetos utilizando-se de tcnicas no-destrutivas de rplica metalogrfica ou de microcopia de campo, medio de dureza porttil, medio da camada de xido. Tambm podem ser removidas amostras e ensaiadas mecanicamente. Existem tcnicas mais avanadas onde avaliada a histria trmica da regio analisada atravs da relao entre o tempo de operao e a espessura da camada de xido. Existem tambm referncias onde descrito o nvel de fluncia do ponto analisado atravs de ultrasom. As referncias mais utilizadas para fluncia, grafitizao e para precipitao de carbonetos em aos baixa liga (P11) esto indicados nos anexos. Deteriorao do Refratrio e do Isolamente Trmico Quando as cinzas do combustvel entram em contato com o refratrio em temperaturas moderadamente altas, pode ocorrer a formao de uma escria cuja fluidez aumentada pela presena de xidos metlicos, mormente os de vandio e molibdnio, alm de sais e enxofre. - a formao desta escria pode acarretar a deteriorao do refratrio, pelo menos de trs modos diferentes: - fuso e conseqente escoamento; - ao qumica; - penetrao; Como conseqncia podemos ter uma reduo de espessura do refratrio, permitindo assim que a estrutura de sustentao e chaparia sejam submetidas a uma temperatura mais elevada do que a permitida. Os gases de combusto se difundem atravs da parede refratria e vo atacar o isolamento, principalmente, quando este l de rocha, havendo a formao de compostos que corroem a chaparia externa. Por outro lado, em conseqncia do ataque, o isolamento sofre um aumento de volume o qual conduz a esforos mecnicos que danificam a parede refratria. 7.6 Avarias Mecnicas Apresentam-se a seguir algumas das causas usuais de avarias mecnicas de caldeiras: 7.5

- fadiga, tanto mecnica como trmica; - fluncia; - tenses anormais impostas ao material; - uso inadequado de ferramentas ou outros meios de limpeza; - mandrilagem defeituosa dos tubos; - recalque das fundaes; - cargas externas excessivas resultantes de tubulao e outros dispositivos conectados caldeira e mal apoiados. - Exploso na cmara de combusto; FIG. 12 - Exploso na cmara de combusto. Resultado de uma exploso de combusto de uma caldeira, pouco depois de apagados os queimadores, em conseqncia de vazamento de leo para o interior da fornalha quente. FIG. 13 Composio de leos combustveis que podem ou no causar corroso 8. FREQNCIA E PROGRAMAO DE INSPEO 8.1 Obrigaes Legais(NR-13 / Item 13.5) As leis brasileiras obrigam todas as caldeiras estacionrias a ser submetidas inspeo geral, nos seguintes casos: - antes de entrarem em operao, quando novas; - depois de reforma, modificaes, conserto importante ou aps terem sofrido qualquer acidente; - periodicamente, em funo do tipo de caldeira , conforme NR13, quando estiverem em servio; - aps intervalo de inatividade de quatro meses ou mais. 1.2- Princpios e orientaes gerais para a inspeo 1. Deve ser elaborado e mantido pelo proprietrio da caldeira um programa de inspeo documentado, detalhado e individual para cada caldeira, levando-se em conta diferenas de concepo, idade, condies de operao e outras particularidades. Este programa deve ser continuamente revisado e atualizado, levando em considerao novas observaes e experincias. Prioritariamente o programa deve observar a conformidade aos requisitos legais.Emisso: 02/fev/2005



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2. Registros histricos de cada inspeo devem ser mantidos documentados para futura referncia. 3. As inspees devem ser executadas por agente qualificado, e habilitado podendo ser pessoal prprio ou contratado. 4. Por ocasio das inspees, quaisquer anomalias j conhecidas pelo proprietrio da caldeira devem ser reportadas ao inspetor comissionado para os trabalhos. 5. Todas as especificaes, critrios e padres gerais de aceitao que possam vir a ser necessrios (ex.: descrio dos materiais, espessura mnima de tubos, valores de ajuste de vlvulas de segurana, parmetros do teste hidrosttico, etc.), devem estar prontamente disponveis nestas ocasies, evitando dvidas e equvocos. 6. As inspees devem ser constitudas de exame interno, exame externo e testes complementares. Cada uma destas etapas descrita neste documento de forma sucinta, como orientao apenas. Cabe ao inspetor utilizar sua experincia e conhecimento para determinar a extenso, abrangncia e detalhamento das verificaes e ensaios a serem aplicados. necessrio que sejam gerados relatrios escritos conclusivos sobre os exames realizados e recomendaes deles resultantes. 7. O inspetor dever certificar-se de que todos os reparos e modificaes advindas das inspees sejam executados em conformidade com as normas e cdigos de projeto e construo da caldeira, conforme estabelecido pela legislao vigente. Exceo a este requisito aceitvel em tratando-se de novas tecnologias, j consagradas e ainda no previstas poca do cdigo utilizado no projeto e construo da caldeira. 8.2 Programao Prpria Muito embora a lei obrigue a uma inspeo por ano, o intervalo ideal de operao, entre inspees, de 4.000 horas.

Independentemente das inspees programadas, sempre que a caldeira parar, e for aberta por qualquer razo, a oportunidade dever ser aproveitada para uma inspeo, mesmo que seja parcial. Por outro lado, o inspetor deve estar sempre inteirado das condies da caldeira em servio, e recomendar quando necessrio a paralisao e abertura, mesmo parcial, ainda que fora das inspees programadas. Observaes Quando a caldeira tiver que ficar fora de operao por um perodo mais ou menos prolongado, cuidados especiais so indispensveis no tocante a sua proteo contra a corroso, tanto interna quanto externa. 9. TRABALHOS PRELIMINARES, INSTRUMENTOS E FERRAMENTAS 9.1 Normas de Segurana Antes do inspetor entrar em qualquer local na caldeira, devero ser observadas todas as medidas necessrias segurana do pessoal que tiver de trabalhar no seu interior. Essas medidas so obrigatrias e devem ser rigorosamente obedecidas, no se admitindo excees. Cada empresa tem o seu regulamento particular de segurana, entretanto, a maioria dos seus itens comum a todos. Dentre eles citam-se os seguintes: - aps o completo esvaziamento da caldeira, todas as tubulaes a ela conectadas (linhas de vapor, linha de gua de alimentao, dos sopradores de fuligem, de descarga, de combustvel, etc.) devem ser bloqueadas com flange cego; - se duas ou mais caldeiras estiverem ligadas mesma chamin, dever ser completamente bloqueada a fim de evitar o retorno de gases provenientes da outra caldeira; - a temperatura interna dever estar arrefecida at um nvel que seja perfeitamente suportvel pelo homem; NR15 Trabalho em Ambientes Isalubres ndices de bulbo mido e bulbo seco. - devero ser providas ventilao e iluminao adequadas; Uso de equipamentos de segurana pessoal, tais como:Emisso: 02/fev/2005



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- roupa apropriada; - culos de segurana; - capacete, etc. 9.2 Preparao para Inspeo Para se realizar uma inspeo geral de uma caldeira necessria uma preparao que consiste do seu resfriamento, abertura de todas as portas de acesso, inclusive tubules, limpeza interna e externa para remoo de depsitos, cinzas, incrustaes, a fim de que se possa observar minuciosamente o estado das superfcies metlicas, do refratrio e demais componentes. importante, porm, que o inspetor examine o interior da caldeira antes da remoo dos depsitos, porque sua forma e sua composio muito podem dizer das condies de operao bem como de deteriorao, levando a medidas preventivas. Durante a operao de lavagem externa dos tubos dever ser dispensado cuidado especial para evitar que o refratrio seja excessivamente molhado. Caso isso ocorra necessrio uma secagem cautelosa quando da entrada em operao, o que se consegue com aquecimento lento do equipamento. Usa-se promover a limpeza qumica da caldeira externa e internamente. Quando a limpeza for externa, cuidados especiais devem ser tomados para no haver reteno das solues ou, havendo impossibilidade de remov-las completamente, deve-se procurar neutraliz-las. No caso de limpeza qumica interna j existem sistemticas minuciosas de procedimento e que, inclusive, afastam a possibilidade de reteno de solues agressivas. interessante, contudo, acompanhar estas limpezas com cupons de corroso, para se ter uma idia da natureza e intensidade do desgaste inevitvel nestas operaes. 2- Preparativos 1. Procedimentos de segurana ocupacional prvios inspeo, especialmente bloqueio e sinalizao dos itens cujo acionamento acidental possa ser perigoso, devem ser rigorosamente

providenciados, antecedncia.

com

suficiente

2. Recomenda-se que se proceda uma verificao interna preliminar limpeza da caldeira, de forma a observar as possveis incrustaes, obstrues e depsitos excessivos, sua natureza e localizao, arranjo do fundido remanescente, etc. Entretanto esta verificao deve ser cercada das precaues de segurana exigveis, especialmente quanto possvel queda de blocos de cinzas ou sulfato. 3. As cinzas remanescentes devem ser removidas por lavagem a alta presso, em alguns casos pode ser com gua quente. A qualidade da limpeza resultante deve ser cuidadosamente avaliada antes do encerramento definitivo da lavagem, e antes que se iniciem quaisquer atividades de manuteno na caldeira. Especial ateno deve ser dada remoo de formaes de cinza/sulfato que eventualmente ficam presas ao teto, paredes e painis aps a lavagem, evitando acidentes com sua queda durante os trabalhos internos. 4. Todas as portas de visitas e outras aberturas da caldeira precisam ser abertas. 5. Iluminao geral interna de baixa voltagem deve ser providenciada, bem como luminrias manuais para todas as partes a serem localmente examinadas. 6. Um andaime rgido e seguro deve ser erguido para possibilitar a inspeo em toda a altura da fornalha, bem como em todas as linhas de sopragem nos superaquecedores, at o teto. importante que o andaime proporcione, quando possvel, fcil acesso entre os diferentes nveis dos superaquecedores, e nunca obstrua bocas de visita. O acesso a outros locais de interesse alm dos citados, se solicitado pelo inspetor comissionado, deve ser providenciado sem restries. 7. A limpeza mecnica e preparao das superfcies para inspeo e ensaios deve ser feita pelos meios adequados e comEmisso: 02/fev/2005



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mximo cuidado, a fim de se evitar a abraso excessiva dos tubos e conseqentes perdas de espessura. O jato de areia est proibido, devendo-se utilizar de jato dgua (hidrojato de alta presso). 8. recomendvel, especialmente se houver qualquer suspeita da vazamento na caldeira, a execuo de um teste de estanqueidade na mesma (com no mais que a presso de operao) no incio da parada, antecedendo as inspees propriamente ditas. Esta providncia permite evidenciar os possveis vazamentos em tempo hbil para sua correo, evitando a sua constatao apenas no teste hidrosttico final.

9.3.3 Equipamentos Auxiliares - mquina fotogrfica; - lanternas; - escovas de ao; - raspadores; - estiletes. 10. PROCEDIMENTOS DE INSPEO Distinguem-se duas modalidades de inspeo: - inspeo externa; - inspeo interna; 10.1 Inspeo Externa aquela que pode ser executada a qualquer tempo, com a caldeira em operao. Abrange os seguintes componentes: 10.1.1 Escadas, Plataformas e Passadios Estes componentes so inspecionadas em geral apenas visualmente, procurando o inspetor observar corroso ou avarias mecnicas que comprometam a estrutura ou que necessitem de reparos. 10.1.2 Fundaes As fundaes tambm so inspecionadas visualmente, sendo a avaria mais grave o seu recalque, principalmente se for diferencial quando poder trazer srios danos caldeira provocando vazamento, avarias mecnicas e outras que podero inutiliz-la por completo. H vrias maneiras de se identificar um recalque e de medir a sua extenso. Os indcios so geralmente trincas no concreto da estrutura ou do piso, lascamento do revestimento, desalinhamento de tubulao conectada, etc. A maneira mais eficiente de medir e controlar o recalque por meio de referncias, uma externamente num ponto fixo e outra num ponto de estrutura em que se suspeita de recalque, fazendo-se a medio com teodolito. Deve-se ficar atento para os drenos (de chamin, por exemplo) pelos quais h possibilidades de escoamento de cido sulfrico, formado no encontro dos gases de combusto com umidade atmosfrica ou outra forma qualquer de condensado; esta soluo cida poder penetrar no concreto e corroer severamente as ferragens de armao e, o que mais grave, os parafusos chumbadores.

9.3 Instrumentos e Ferramentas Os instrumentos e ferramentas necessrias execuo dos trabalhos de inspeo constam da seguinte relao: 9.3.1 Instrumental de Rotina - espelho de cabo flexvel; - calibres mecnicos internos e externos; - martelos de bola e picador; - lupa; - im; - micrmetros de inspetor (inspetors gage) e de profundidade; - paqumetro. 9.3.2 Instrumental Especial - telelupa (boroscpio) - detetor de falhas pelo espectro magntico; - aparelhos para radiografias; - aparelhos para determinao de espessura por meio de raios gama (gamametria); - aparelho ultrasnico para determinao de espessura e ou falhas; - pirmetros de contacto ou infra-vermelhos; - detetor de vazamentos por ultra-som; - ensaios pela exsudao de lquidos penetrantes; - teodolito; - lpis de fuso; - medidores portteis de dureza; - medidores de pelculas de incrustao.


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10.1.3 Suportes Externos, Chaparia e Isolamento Os perfis da estrutura de sustentao (pilares, vigas, etc.) e a chaparia so inspecionados visualmente. Estes esto sujeitos corroso e avarias mecnicas, tais como flambagem nos pilares quando excessivamente carregados, parafusos frouxos, pintura avariada e conseqente corroso localizada, alm de corroso sob contato e de outros tipos. A pintura deve ser cuidadosa e regularmente inspecionada pois sinais de tinta queimada so bons indcios de problemas com refratrios. Neste caso deve-se acompanhar a evoluo da temperatura, no local e vizinhanas, para perfeita avaliao da situao do problema. Vrias causas concorrem para degradao do isolamento externo de uma caldeira vazamentos, infiltrao de guas e gases, m aplicao, m qualidade de material, etc. O essencial providenciar reparos, imediatos se possvel, sempre que surgirem trincas e desagregao. (Fig. 14). 10.1.4 Vazamentos Devem-se ser observados e anotados, os vazamentos de gua, vapor e gases, como subsdios para inspeo geral da caldeira. Uma fonte de vazamentos que deve ser observada atentamente so as vlvulas de segurana. 10.1.5 Cmara de Combusto As condies internas da cmara de combusto devem ser observadas nas inspees externas, atravs dos visores, quanto direo das chamas (se h incidncia nos tubos), desgaste dos refratrios e abaulamentos dos tubos. As informaes assim colhidas muito ajudaro futuramente. FIG. 14 Vista do isolamento externo deteriorado no duto de gases combustos. 10.2 Inspeo Geral A inspeo geral inclui a externa, conforme exposto nos itens precedentes, e mais a inspeo de todos os demais componentes. S poder ser executada com a caldeira fora de operao aps convenientemente preparada. (Itens 9.1 e 9.2)

10.2.1 Tubulo Internos

e

seus

Dispositivos

Todas as superfcies internas, dispositivos internos de separao de lquido e vapor, conexes especialmente as dos visores de nvel e das vlvulas de segurana, devem ser cuidadosamente examinadas para se verificar a existncia de corroso, avaria mecnica ou deposio de matria estranha. As juntas soldadas ou rebitadas, bem como as reas adjacentes devero ser examinadas procurando-se observar se h corroso localizada, trincas e rebites frouxos, o que pode ser verificado pelo teste do martelo. A corroso nestas zonas mais perigosa que aquela encontrada em pontos afastados das juntas. Os locais em que a circulao de gua deficiente esto sujeitos a um ataque localizado mais intenso. Em tubules rebitados oportuno o exame, por amostragem, dos rebites e zonas adjacentes com lquidos penetrantes (teste de exsudao) para pesquisa de trincas. As espessuras da parede do tubulo devem ser sempre medidas e registradas, para se definir a taxa de corroso. O melhor processo para isso consiste no uso de aparelhos de medio indireta de espessuras por meio de ultra-som, no se dispondo do aparelho, pode-se lanar mo de mtodos de medio direta. Por ocasio da inspeo peridica, a qualidade da gua de alimentao (incluindo gua de alimentao principal, de reposio, e condensados que retornam caldeira) aferida. Uma inspeo interna nos bales e coletores torna isto possvel. No caso dos coletores, devem ser removidos caps para possibilitar esta visualizao, e tambm ser feita a retirada de amostras dos depsitos internos e possveis detritos, que sero analisadas por agente competente. Falhas ou deficincias da camada de xido protetor, depsitos excessivos, corroso, pitting, eroso, e outras irregularidades associveis qualidade da gua so portanto evidenciadas neste exame dos bales e coletores. Tambm podem ser cortados trechos de tubos para permitir anlise dos depsitos internos. 10.2.2 Fornalha Na fornalha os vrios itens que devero ser observados so, principalmente:Emisso: 02/fev/2005



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10.2.2.1 Tubos Os tubos da fornalha devero ser inspecionados, inicialmente, antes de sua limpeza, a fim de se verificar a existncia de incrustao, nas superfcies externas e, em caso afirmativo, pesquisar a natureza da mesma. Depois de feita a limpeza, procede-se ao exame cuidadoso das superfcies expostas, pesquisando-se, principalmente, corroso, abaulamentos e zonas de superaquecimento e, sempre que possvel, determinando a sua extenso. Os abaulamentos e corroso alveolar so facilmente identificados fazendo-se incidir o feixe de luz da lanterna tangencialmente ao tubo. Os abaulamentos identificados devero ter o seu permetro medido na zona de maior deformao, fazendo-se o registro com a identificao completa do tubo e respectiva posio a fim de que se possa fazer o controle peridico da evoluo dos mesmos. De um modo geral o valor mximo que se admite para um abaulamento da ordem de 5% sobre o dimetro externo do tubo. O desgaste interno por corroso, se uniforme, poder ser perfeitamente avaliado com medies de espessura por ultra-som. Os tubos da caldeira devem ser examinados visualmente com foco em corroso, eroso, abraso, desalinhamentos, deformaes, amassamento, empolamento, inchamento, porosidade, trincas, rupturas, descolorao, alteraes da textura do material, etc. Devese verificar os tubos tambm quanto a danos mecnicos decorrentes de possvel interferncia fsica indevida entre componentes da prpria caldeira, limpeza da caldeira com instrumentos pontiagudos, colises com sopradores de fuligem, queda de objetos pesados, etc.. Tubos do fundo da fornalha so particularmente sujeitos a danos por queda de grandes formaes de cinza, que se desprendem das partes altas da caldeira. Os pontos mais crticos das fornalhas normalmente so: Prximo aos queimadores: tubos laterais e corroso, oxidao externa, superiores

eroso, deteriorao metalrgica, formao de depsitos internos; Prximo aos sopradores de fuligem: ocorrncia de eroso, impingimento de condensado proveniente do vapor que estava na tubulao de alimentao e que no devidamente purgado; Fundo da fornalha: em caldeiras altas, normalmente sofre eroso externa devido ao impacto com a queda de cinzas da fornalha. 10.2.2.2 Refratrio O refratrio da fornalha dever ser examinado quanto a rachaduras, avarias mecnicas, vitrificao ou escorificao e decomposio por ao qumica; esta deteriorao pode ser facilmente identificada pela perda de consistncia do material, por meio de estilete. 10.2.3 Queimadores Os queimadores devero ser removidos e completamente desmontados para limpeza e inspeo minuciosa. Ateno especial dever ser dispensada ao difusor, que, geralmente, fica sujeito a temperaturas muito elevadas. Quando se trata de queimador de leo, o bico dever ser examinado cautelosamente, pois os furos so geralmente atacados por eroso. 10.2.4 Superaquecedor O superaquecedor dever ser examinado tanto quanto corroso e abaulamento e quanto possvel eroso causada pelos sopradores de fuligem. Tambm tem possibilidade de ocorrncia de oxidao devido alta temperatura nestas regies, acima dos valores permitidos pelos cdigos do fabricante ou de projetista. 10.2.5 Economizador O economizador est sujeito corroso dada a baixa temperatura dos gases que por ele passam. Tambm est sujeito eroso quando ocorre vazamento com jato de condensado de alta presso incidindo sobre os seus tubos. Os locais mais sujeitos corroso so as adjacncias dos suportes dos tubos e das soldas. A medio de espessura dos tubos o melhor meio de se identificar os que no esto em condies de operao segura. Para os tubos localizados no interior das serpentinas a inspeo torna-se extremamente difcil eEmisso: 02/fev/2005



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quando surgir o problema, este dever ser estudado parte. Em caldeiras carvo comum a ocorrncia de eroso devido passagem dos gases com as cinzas em velocidade mais elevada sobre os bancos de serpentinas. Especiais cuidados em relao inspeo criteriosa bem como proteo dos tubos devem ser tomados. Eroso/Abraso Em caldeiras carvo poder ocorrer a incidncia de cinzas sobre os tubos, principalmente em regies de restrio ao fluxo, onde ocorre o aumento de velocidade. Recomenda-se inspecionar criteriosamente estes pontos, como exemplo: espao entre bancos de serpentinas, espao entre a serpentina e as paredes da caldeira. Tambm estar sujeito eroso quando ocorrer vazamento com jato de condensado de alta presso incidindo sobre os seus tubos adjacente ao tubo furado. 10.2.6 Pr-aquecedor de Ar do Tipo Tubular Em virtude da baixa temperatura dos gases que passam nesta seo, ainda mais baixa que no economizador, a possibilidade de ataque nos tubos muito maior que naquele. Verifica-se que este ataque mais intenso nas proximidades da entrada de ar frio. Com o fim de eliminar ou diminuir este ataque, as caldeiras mais modernas dispem de meio pelo qual o ar sofre um aquecimento inicial, antes de chegar ao pr-aquecedor. A experincia tem mostrado que tal sistema bastante eficiente. Normalmente, para isso, usa-se o equipamento conhecido como praquecedor a vapor.

10.2.8 Pr-aquededor de Ar do Tipo Regenerativo So aquecedores compostos por conjuntos de favos de chapas de pequena espessura (1mm, de ao Corten resistncia corroso) formando um rotor. Este fica instalado de maneira que o duto de ar e o duto de gs esto alinhados em sentidos opostos e a troca de calor feita medida que estes favos esto girando. Normalmente o lado frio sofre corroso severa aps alguns anos de uso. Especial cuidado deve ser tomado, pois s vezes as peas se soltam causando a interrupo da rotao do equipamento. 10.2.9 Dispositivos Auxiliares 10.2.9.1 Vlvulas de Segurana Os detalhes de inspeo das vlvulas de segurana sero abordados em outra guia desta srie. Entretanto, pelo menos uma vez por ano devero ser removidas, desmontadas, inspecionadas e reparados os defeitos, quando existentes e recalibradas conforme prev a NR13 em funo dos tipos de caldeiras. a.- Teste das vlvulas de segurana Vlvulas de segurana so dispositivos de proteo sujeitos a falhas latentes, isto , falhas que s sero percebidas quando a atuao da vlvula se fizer necessria. Assim, mesmo assumindo-se que tenham recebido adequada manuteno, e sejam suficientes em termos de vazo, as vlvulas de segurana devem ainda ser testadas anualmente, com foco na calibrao e funcionamento adequado. A presso de abertura e o diferencial de alvio devem estar em estrita conformidade com as especificaes do fabricante, com o cdigo de projeto da caldeira e com a legislao vigente. A abertura das vlvulas deve ser em disparo nico, em pop, sem apresentar batimento ou trepidao. As PSVs devem tambm estar isentas de vazamentos perceptveis quando da operao normal da caldeira. Nota: o teste das vlvulas de segurana, bem como sua desmontagem e reviso anuais so mandatrios pela legislao vigente. Durante a desmontagem dever ser feita inspeo visual completa de todos os componentes e registrar no relatrios as condiesEmisso: 02/fev/2005

10.2.7 Pr-aquecedor a Vapor Existem vrios tipos e seus defeitos mais comuns costumam ser afrouxamento da mandrilagem ou defeitos na solda dos tubos com os coletores, com conseqente vazamento. Inspeciona-se da mesma maneira que o praquecedor de ar.



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encontradas. recomendvel a execuo de ensaio de Lquido Penetrante pelo menos no bocal, porm o ensaio pode ser feito em todo o corpo da vlvula, principalmente s que operam acima de 400C. Recomendaes gerais para teste convencional de vlvulas de segurana: Iniciar o teste pela PSV de ajuste mais alto A cada vlvula testada, as demais devero estar travadas Caso sejam requeridos ajustes, disparar a vlvula em questo no mximo 5 vezes seguidas. Ocorrendo esta situao, somente aps 6 horas poder ser feita nova tentativa. Quando uma PSV abrir, o operador dever apagar um queimador e liberar vapor pela vlvula de alvio blowoff. Utilizar manmetro-padro aferido, instalado no balo de vapor para as vlvulas do balo, e no coletor ou na linha de vapor principal, para a vlvula do superaquecedor. Uma tolerncia de 1 kgf/cm2 no valor de abertura da PSV, usualmente aceita Testes de acumulao no devem ser executados em caldeiras providas de superaquecedores

nos sopradores rompimento.

com

conseqente

Quando o soprador for longo (acima de 3 m) considerar a deformao que sofre a medida que inserido. O projeto destes equipamentos prev que isto ocorra, porm quando os valores forem altos (devido deformaes permanentes) poder haver interferncia com os tubos da caldeira que estiverem prximos ou mesmo a projeo de vapor sobre os tubos ocorrendo o travamento/deformao ou eroso excessiva dos tubos. Recomenda-se que nas paradas estes equipamentos sejam inseridos frio (sem injeo de vapor obviamente) e observado o seu comportamento pelos inspetores. Se houver alguma anomalia verificar a possibilidade de desempeno do tubo central. Sopradores de fuligem- Inspecionar quanto ao alinhamento e possvel existncia de trincas, corroso e eroso nas lanas, estas ltimas ocasionadas geralmente por inadequada purga de condensado. Deve-se adotar como procedimento a inspeo por gamagrafia nas soldas de lanas novas e reparos executados, conferindo-lhes maior segurana contra defeitos que poderiam causar o rompimento do tubo e sua projeo para o interior da caldeira. Deve ser examinada por END com especial ateno a solda de unio entre as ponteiras e as lanas. Observar o estado das caixas de selagem dos sopradores, montadas junto s penetraes nas paredes da caldeira. Proceder tambm a uma verificao da estanqueidade das vlvulas do sistema. Confiabilidade adicional quanto segurana dos sopradores de fuligem pode ser alcanada executando-se testes funcionais e dinmicos com os mesmos. O teste, conduzido a seco durante a parada da unidade, feito inserindo-se completamente a lana de cada soprador, enquanto um inspetor observa os seguintes aspectos: (a) curso da lana, certificando-se que a mesma no se aproxima demasiadamente, ou mesmo colide, com a parede oposta; (b) as condies e funcionamento das chaves-limite e batentes mecnicos de fim-de-curso, devendo a fixao deste ltimo ser verificada por lquidos penetrantes; (c) o empeno ou descentralizao da lana ao longo do percurso, com possveis atritos laterais com painis de tubos adjacentes; (d) condies de desgaste e desalinhamento, bem como rudosEmisso: 02/fev/2005

Opcionalmente ao teste convencional de vlvulas de segurana, aceita a utilizao de dispositivos atuadores hidrulicos, geralmente associados a uma instrumentao especial, constituindo o chamado teste on-line, sem a necessidade do disparo em pop e abertura total das vlvulas de segurana. 10.2.9.2 Sopradores de Fuligem Os sopradores de fuligem ficam submetidos a temperaturas elevadas e sujeitos corroso por alta temperatura, sendo comum aparecerem trincam e eroses nos furos. Estas falhas devero ser corrigidas a fim de evitar-se que o jato de vapor incida sobre os tubos, causando-lhes eroso. Deve-se verificar tambm o seu alinhamento e o dispositivo de rotao. Algumas vezes tem sido observado aparecimento de fase sigma



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anormais, dos roletes de apoio da lana; (e) funcionamento adequado do sistema de indexao, se existente. Cuidados devem ser tomados em relao capacidade dos purgadores de eliminar o condensado que se forma nas tubulaes, de maneira a impedir a sua projeo sobre as tubulaes quando a vlvula aberta para limpeza dos tubos. 10.2.9.3 Chamin um equipamento muito importante na caldeira pois permite a emisso dos gases de combusto. normal as chamins terem revestimentos internos refratrios/isolantes, de maneiras a garantir que os gases no percam temperatura e se tenha a tiragem adequada com velocidade de sada suficiente para a correta diluio na atmosfera destes efluentes gasosos. Em caldeiras que operam continuamente os danos internos so mais lentos, mesmo em caldeiras de combustvel carvo. Cuidados devem ser tomados em equipamentos que ficam hibernados, pois h dificuldades de manter-se a temperatura adequada do ar circulante no interior da chamin. Quando estes equipamentos forem metlicos, os produtos de combusto que ficam aderidos s paredes, com a entrada de gua/umidade permitir a formao de compostos cidos que deterioram os revestimentos e acabaro atingindo a chaparia da chamin. Tambm deve-se cuidar da superfcie externa pois o contacto com atmosferas industriais aceleram a corroso rapidamente to logo a pintura tenha sofrido deteriorao. Em chamins com junes aparafusadas deve-se verificar os parafusos, pois esto sujeitos a processo de fadiga, pela oscilaes normais deste tipo de estrutura, e afrouxam ou rompem, devendo-se periodicamente, a cada 10 anos, fazer uma inspeo visual, com martelo e com torqumetro completa. Assim recomenda-se cuidados nesta inspeo, permitindo que seja feita a correta preveno para pintura externa ou recuperao interna, evitando gastos s vezes muito altos quando o processo de deteriorao j for muito vasto

10.2.9.4 Dutos de Ar e de Gases A chaparia dos dutos de ar e de gases deve ser inspecionada interna e externamente. Os que forem isolados devero ser inspecionados externamente segundo um intervalo maior, sendo esta inspeo feita em pontos convenientemente escolhidos, usando-se nestes um trecho de isolamento removvel. As lminas das borboletas devero ser examinadas quanto corroso, afrouxamento, empenamento e operabilidade. Os demais auxiliares importantes, tais como: bombas, chamins, ventiladores, praquecedores de combustvel, esto ou sero abordados em outras guias desta srie. Os tneis de ar, de concreto, devero ser examinados quanto a trincas. 10.2.9.5 Tubulaes

Linha de gua de alimentao Est sujeita perda de espessura causada por corroso acelerada por fluxo, podendo resultar em rupturas de conseqncias catastrficas. Toda a tubulao deve portanto ser inspecionada com este foco, dando-se ateno especial s curvas, partes adjacentes ou jusante de vlvulas, derivaes, pontos de dosagem de qumicos ou onde quer que a geometria da linha favorea o aumento de turbulncia e o impingimento do fluido contra as paredes dos tubos. A medio ultra-snica de espessura o recurso indicado. Como a corroso pode ocorrer de forma localizada, importante que se mea, a intervalos criteriosamente definidos, ao redor de toda a circunferncia do tubo, e que seja feito um grid adequado de pontos de medio nas reas suspeitas. Se necessrio, inspecionar internamente com um endoscpio: a aparncia rugosa tpica da superfcie interna das regies corrodas ser facilmente identificada com este instrumento. Linha de vapor principal Est sujeita principalmente acumulao de danos de longo prazo (fluncia), mas ainda assim deve receber certa ateno tambm nas inspees anuais. Nestas ocasies, devem ser verificadas principalmente as condies gerais de suportao (estado visual e funcionamento dos suportes elsticos, exame por END nos olhais e outros dispositivos de suspenso soldados tubulao).


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Estas tubulaes possuem alta energia, portanto uma ruptura pode produzir danos catastrficos nas adjacncias. Quando a casa dos operadores for prximo, estas situaes podero ser mais graves ainda. Os regimes transientes das caldeiras, paradas e partidas, situaes de emergncia, podem causar cargas dinmicas (golpe de arete e at martelo) que produzem srios danos em toda a suportao. Assim fundamental que as tubulaes tenham sempre acompanhamento em partidas e paradas, e periodicamente, de maneira a manter o sistema ntegro. De modo particular em caldeiras onde parte da linha de vapor esteja sujeita a intempries, ateno deve ser dada possibilidade de corroso externa sob o isolamento trmico da tubulao, principalmente s que operam abaixo de 120C ou em regime intermitente. 10.2.9.6 Tanque de gua e Vaso Desaerador Tanque de gua de alimentao e desaerador- Devem ser examinados com foco na qualidade da gua, atentando-se para depsitos e a presena de materiais estranhos em seu interior. Verificam-se tambm o estado dos internos do desaerador, especialmente fixao das bandejas e bicos spray. De forma geral estes vasos devem receber o mesmo tratamento de inspeo e END aplicvel a vasos de presso em geral, inclusive com atendimento aos requisitos legais. Estes vasos esto sujeito deteriorao de corroso-fadiga, com o surgimento de trincas adjacentes aos cordes de solda. H relatos de ruptura e vazamento de gua quente destes equipamentos. Utilizar a Prtica Recomendada da NACE que contempla uma srie de aes para inspeo destes tipos de equipamentos. Outros vasos tambm assessrios (de expanso de condensado) tambm devem ser verificados pois esto submetidos a eroso interna, podendo ocorrer furo. 10.3 Ensaios 10.3.1 Teste Hidrosttico Quando da construo da caldeira esta submetida a uma prova de presso

hidrosttica de acordo com a norma segundo a qual foi construda. Caldeiras em uso, quando reparadas em qualquer ponto dos componentes sujeitos presso, devero ser submetidas a novo teste hidrosttico. Normalmente a presso de ensaio dever ser igual a 1,5 vezes a MPTA. (mxima presso de trabalho admitida). Para geradores que operam com presso superior a 40 kgf/cm2 admite-se para teste uma presso mnima de 1,2 vezes a MPTA. Durante a realizao desta prova s devero permanecer nas imediaes do equipamento aquelas pessoas estritamente necessrias. A aplicao de prova de presso hidrosttica (com valor normalizado de sobrepresso, e seguindo procedimentos de teste tambm padronizados no cdigo de projeto da caldeira) permite verificar a existncia de vazamentos e/ou insuficincia de resistncia da unidade. Embora somente exigvel, pelas normas genricas para caldeiras, na inspeo inicial e aps execuo de reparos e/ou vazamentos em partes pressurizadas, o teste hidrosttico imprescindvel por ocasio das inspees peridicas. O valor de sobre-presso estabelecido nos cdigos de projeto referem-se a equipamento novo e no corrodo, no sendo normalmente utilizado nos subseqentes testes peridicos. O teste dever ser feito com gua em temperatura de 20C e 35C, tendo-se o cuidado de eliminar todas as bolsas de ar que ser possam formar durante o processo de enchimento. Antes da caldeira dar partida aps as paradas normais comum aplicar-se um teste para a simples observao da estanqueidade das bocas de visita e das conexes que foram abertas. Neste caso a presso aplicada deve ser aproximadamente a presso normal de operao, observando-se para a gua os limites de temperatura j mencionados. Nos testes hidrostticos onde, pelo manmetro, se constata vazamento, o qual no se consegue localizar, pode-se usar um detetor de vazamento por ultra-som que dar a sua localizao aproximada. 10.3.2 Cupons de Teste Cupons de teste podem ser instalados em vrios locais para, por perda de peso e aspecto ao exame visual, darem uma idia doEmisso: 02/fev/2005



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que est ocorrendo em termos de corroso ou outra forma de deteriorao. Podem tambm ser utilizadas sondas de corroso. 10.3.3 Medies de Espessura Medies ultra-snicas de espessura peridicas so essenciais para controlar a vida til dos tubos, detectar desgastes anormais e confirmar a Presso Mxima de Trabalho Admissvel (PMTA) da unidade. Abaixo so recomendadas linhas gerais para um plano de prospeco ultra-snica para medio de espessura: Ressalta-se aqui, uma vez mais, que o plano deve ser individualizado para cada caldeira, levando-se em conta sua concepo, idade, histrico de corroso, etc. As medies de espessura devem ser sempre complementadas com uma cuidadosa inspeo visual quanto a perdas de material dos tubos, por exemplo com o uso de uma lanterna em ngulo. As medies so feitas em um arranjo lgico de localizaes (exemplo: a cada 6 metros, de 5 em 5 tubos), resultando em uma densidade de medies adequada a cada caso, e para cada parte da caldeira. Vrios milhares de pontos podem ser necessrios em uma inspeo, para proporcionar uma adequada avaliao da unidade. O arranjo de medies tambm deve ser tal que permita boa repetibilidade dos ensaios em inspees subseqentes. Tipicamente as medies de espessura so feitas a cada ano. Este perodo, bem como a densidade de pontos, podem ser ajustados dependendo dos resultados. Abaixo so recomendadas prticas para prospeco de cada parte da caldeira. Os tubos de fornalha so medidos entre 3 e 6 nveis ou elevaes, dependendo do tipo de proteo contra corroso existente. Prioritariamente so medidos os nveis de ar de combusto e queimadores, e os tubos curvados ao redor das diversas aberturas da fornalha. Em reas crticas recomendado que a medio seja feita em trs pontos da semicircunferncia do tubo exposta aos gases, ao invs de uma nica medio central. Partes como o nariz, que sabidamente experimentam maior desgaste, tambm devem receber

ateno especial nas medies. As regies altas da fornalha e teto, em contrapartida, geralmente apresentam baixas taxas de corroso e podem ser examinadas com menor freqncia ou amostralmente. Os tubos de superaquecedores so medidos prioritariamente em partes curvas e nos trechos retos, na linha de centro dos sopradores de fuligem. Os tubos de economizadores devem ser medidos com prioridade para as partes inferiores, mais frias, e nas linhas de sopragem.

11. MTODO DE REPARO Nesta guia no so abordados os mtodos de reparo e de manuteno. Estes dependem da norma que regula a construo da caldeira, da natureza do reparo a ser feito, das condies locais e da experincia do inspetor. Conforme j mencionado no pargrafo anterior, aps qualquer reparo que afete a estrutura dos componentes sujeitos a presso, a caldeira dever ser submetida a um ensaio de presso hidrosttica de acordo com a respectiva norma de construo. 12. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS As normas mais comumente usadas que abrangem fabricao, manuteno, operao e inspeo de caldeiras so: Construo de caldeiras; - ASME Boiler and Pressure Vessel CodeSection I Power Boilers; - ASME Boiler and Pressure Vessel CodeSection VII Recommended Rules tor Care of Power Boilers; - British Standards, B.S. 113, Water Tube Boilers; - AD Specifications, Sries B, Alemanha; - The National Board of Boiler and Pressure Vessel Inspectors, U.S.A. - API Guide for Inspection of Refinery Equipment, chapter VIII, Direct-Fired Boilers and Auxiliary Equipment. - EPRI Electric Power Research Institute, Manual for Investigation and Correction of Boiler Tube Failures, EPRI, CS - 3945, 1985.


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NR-13, Norma Regulamentadora do M.T.E, Portaria N. 23, de 26/4/1995; Ver adiante mais referncias 13. REGISTROS E RELATRIOS Para cada caldeira dever ser mantido um registro separado, do qual devero constar todos os assentamentos referentes mesma, desde seu projeto e montagem, incluindo os certificados de fabricao, ensaios, anlises, etc. O relatrio de inspeo dever conter informaes conforme recomendado na NR13 do M.T.E e NBR 12.177-1 da ABNT. Toda caldeira dever ter o Registro de Segurana, conforme item 13.1.7 da NR13, onde tudo quanto ocorrer de anormal, desde o incio de operao dever ser anotado, sendo assinado pelo Operador Responsvel e pelo Profissional Habilitado. Este registro ser sempre atualizado pelos relatrios emitidos e notas coligidas no decorrer das campanhas operacionais. Em folha parte dever ser feito o controle rigoroso de todas as horas de operao da caldeira, anotando-se a hora e data de todas as partidas e paradas, nmero de horas de cada campanha e total, alm do motivo das paradas. Ainda em formulrio parte dever ser mantido controle das medidas de espessura, tanto para os tubos como para os tubules, calculando-se, para cada srie de medidas, as conseqentes taxas de corroso e a vida til. Aps cada inspeo dever ser emitido um relatrio para divulgao das observaes mais importantes decorrentes dessa inspeo, os reparos executados e as recomendaes para os trabalhos de manuteno previstos para a futura parada.

Todos os danos devero ter identificado a causa da sua ocorrncia. Uma cpia deste relatrio dever ser enviada para a representao sindical conforme prev NR13, no prazo mximo de 30 dias a contar da data de trmino da inspeo, e outra permanecer em poder do proprietrio da caldeira. 14. OBSERVAES O responsvel por inspeo de caldeiras deve Ter conhecimento sobre: - tratamento de gua das caldeiras; - tcnicas de reparos; - combusto e operao; - normas de projeto e detalhes de construo; - tipos de materiais utilizados nas caldeiras. Alm disto os conhecimentos gerais de Inspetor de Equipamentos em Ensaios Nodestrutivos. Quando as caldeiras tiverem que ficar paralisadas durante muito tempo, de toda convenincia mant-las cheias de gua com inibidor para se evitar corroso das superfcies internas. Tambm deve-se garantir que as superfcies externas mantenham-se acima de 120C permanentemente. Caso a caldeira tenha que ficar alguns anos em hibernao a melhor alternativa de custo/benefcio poder ser a completa remoo do isolamento trmico. Para se completar a coleta de dados, o inspetor deve obter anlise qumica: - das cinzas e depsitos sobre os tubos; - dos gases de combusto; - dos combustveis; - dos depsitos freqentemente encontrados nos tubules; - da gua; - do condensado.


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14.1 Teste Hidrosttico Segmento A B C D E F Razo de pressurizao ou despressurizao 2 a 3 kgf/cm por minuto. Pode ser conduzida em patamares intermedirios Elevao at a presso de 1 kgf/cm por minuto teste, PTH Estabilizao na presso de Zero teste por 30 minutos Reduo da presso at a 2 a 3 kgf/cm por minuto PMTA Ingresso dos interessados na Zero caldeira e execuo das inspees Despressurizao 2 a 3 kgf/cm por minuto Operao/atividade Pressurizao at a PMTA

Recomendaes gerais para teste hidrosttico: Travar as vlvulas de segurana Pressurizar por meio das bombas de alimentao (BFPs) Utilizar gua desmineralizada, fria (15 a 40C) Utilizar manmetro-padro aferido, instalado no balo de vapor Inspecionar todas as partes pressurizadas acessveis da caldeira Surgimento de gotculas em tubos mandrilados no deve motivar reprovao

PC B A

PTHPMTA

D

E

F

t


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14.2 Avaliao de Integridade


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Tabela Resumo dos danos associados aos componentes tpicos de uma caldeira Local de Ocorrncia Fornalha Tubules Feixe Tubular (economizador) Superaquecedores Coletores de alta temperatura Dutos de gases Linha de vapor vivo Elementos estruturais Desaerador Queimadores Corroso Fadiga Eroso Oxidao Trmica fluncia Degradao Microestrutural


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Uso de Ensaios No-Destrutivos na Avaliao de Integridade Ensaio Lquidos penetrantes Partculas Magnticas Medio de Espessura Ultrasom para deteco e dimensionamento de descontinuidade Metalografia de campo (rplica ou microscpio porttil) Locais preferenciais Fornalhas de tubos compostos, elementos estruturais diversos, espaadores, elementos soldados em geral, soldas heterogneas Soldas (topo de derivaes) de tubules e coletores, espelhos em geral, desaerador Tubos de troca trmica,coletores, bales, desaerador Soldas de tubules e coletores, derivaes de coletores, seces de espessura elevada Tubos e coletores de alta temperatura, tubos da fornalha Observao

Investigao de ligament cracking em espelhos

Medies dimensionais Medio de Dureza IRIS Videoscopia Exames destrutivos em amostras Anlise das cargas dos suportes de tubulao

Avaliao de alterao do dimetro de tubos e coletores de alta temperatura (principalmente na zona morta) Tubos e coletores de alta temperatura Tubos do banco de conveco e da fornalhaparede dgua Dessuperaquecedores, economizador, coletores, downcomers, Tubos de serpentinas de alta temperatura Tubulaes de sada da caldeira e entrada em equipamentos - turbina

Investigao de fluncia, degradao micro-estrutural (grafitizao, esferoidizao, amolecimento, superaquecimentos localizados, pesquisa de descontinuidades previamente encontradas) Investigao de fluncia

Investigao de formao de depsitos internos, corroso

Comparar os valores obtidos com dados de projeto


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14.3 Padres Metalogrficos 14.3.1 Fluncia


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14.3.2 Grafitizao


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14.3.3 Esferoidizao Precipitao Carbonetos aplicado para aos baixa-liga

A

D

B

E

C

F

Estgio A B C D E

Descrio da Microestrutura Ferrita e perlita fina; a microestrutura de material novo. Primeiros sinais de esferoidizao da perlita, normalmente acompanhada tambm pela precipitao de carbonetos nos contornos dos gros. Estgio intermedirio da esferoidizao, com forte coalescimento das lamelas de perlita, observando-se ainda a presena de algumas lamelas remanescentes. Esferoidizao virtualmente completa, mas os carbonetos ainda esto agrupados na rede original de perlita. Esferoidizao completa. Os carbonetos esto dispersos, deixando ainda observarem-se pequenos traos das reas perlticas originais.Emisso: 02/fev/2005



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F

Etapa final de coalescimento. O tamanho de algumas partculas de carbonetos cresce devido ao coalescimento.

Fig. 3 - Estgios microestruturais de degenerao para aos baixa-liga. Baseado no Documento EPRI CS-3945: Manual for Investigation and Correction of Boiler Tubes Failures, Stages in Carbide Spheroidization and Precipitation in Cr-Mo Steel Superheater Tubes

14.4 Figuras 14.4.1 Aquecedor de Ar Tipo Regenerativo


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Pea do Pr-Aquecedor Regenerativo obstruda por depsitos de cinza

Pea do Pr-Aquecedor Regenerativo: corroso na estrutura e nas chapas dos favos


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Dutos de Ar - deposio de cinzas proveniente do Pr-aquecedor de ar 14.4.2 Caldeira Integral


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14.4.3 Esquema de Caldeira Aquotubular


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14.4.4 Nomenclatura das partes da caldeira


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14.4.5 Tubulo


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14.4.6 Queimadores

Caldeira leo - queimador


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Caldeira leo queimador deteriorado

Caldeira carvo - queimadores gs, leo e carvo


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IBP Comisso de Inspeo de Equipamentos GUIA N 07 - Inspeo de Caldeir

guia caldeiras revisao dez 2004

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