Apostila de Fornos

CURSO DE FORMAO - INSPETOR DE EQUIPAMENTOS FORNOS

Apostila de Fornos de ProcessoElaborao: Raimundo Sampaio

Sumrio1 2 INTRODUO 4 CLASSIFICAO DOS FORNOS 2.1 CLASSIFICAO QUANTO AO SERVIO 2.1.1 Fornos Refervedores (pr-flash) 2.1.2 Fomos Atmosfricos 6 2.1.3 Fornos de Vcuo 6 2.1.4 Fomos de Reforma Cataltica 2.1.5 Reformadores / Pirolise 6 2.2 QUANTO AO ASPECTO CONSTRUTIVO 2.2.1 Horizontais 6 2.2.2 Verticais 7 3 PARTES CONSTITUINTES 3.1 SERPENTINA DE AQUECIMENTO 3.1.1 Seo de Radiao 3.1.2 Seo da conveco 3.2 FORNALHA 14 3.2.1 Estrutura 14 3.2.2 Refratrios 15 3.2.3 Equipamentos auxiliares 4 5 RAZES PARA INSPEO 8 10 10 13 5 5 5 6 6

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CAUSAS DE DETERIORAO

5.1 RELEMBRANDO 22 5.2 SERPENTINA 24 5.2.1 Tipos de processo 24 5.2.2 Caractersticas da carga: 25 5.2.3 Velocidade de fluxo no interior da serpentina 5.2.4 Presso 25 5.2.5 Temperatura 25 5.2.6 Produtos de combusto 27 5.2.7 Deteriorao mecnica 27 5.3 FORNALHA 27 5.4 CHAMINS E DUTOS 28 6 6.1 6.2 7 GENERALIDADES 29 SEGURANA 29

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FREQUENCIA DE INSPEO E EPOCA PARA A INSPEO 29

ROTINA DE INSPEO EM FORNOS DE PROCESSO 30 7.1 OBJETIVO 30 7.2 DEFINIES 30 7.3 CONDIES GERAIS 31 7.3.1 Planejamento da Inspeo 7.3.2 Inspeo em Operao 32 7.3.3 Itens a Serem Inspecionados 7.3.4 Inspeo Interna em Parada 7.3.5 Ensaios 46 7.4 CONDIES ESPECFICAS 48 7.4.1 Serpentinas de Conveco48 7.4.2 PAF 48 7.4.3 Dutos Primrio e Secundrio 7.4.4 Chamins 49 7.5 CRITRIO DE ACEITAO 49 7.5.1 Serpentina 49 7.5.2 Suportes50 7.5.3 Queimadores 50

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Apostila de Fornos de ProcessoElaborao: Raimundo Sampaio 7.5.4 7.5.5 7.5.6 7.5.7 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 9 Ramonadores 50 Termopares de Parede 50 Abafadores 50 Tubos de Vapor de Abafamento 52

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ANEXOS

ANEXO A FIG IBP 52 ANEXO-B DESCRIO IBP 53 ANEXO C- CRITRIO DE DEFORMAO ANEXO-D SUPORTES DE MOLA 55 ANEXO E SLIDES API RP 581 56 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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1

INTRODUO

Na grande maioria das unidades de refinao e petroqumica os fornos ocupam uma posio de destaque. Os fornos representam aproximadamente 20% do investimento total e 80% do consumo de energia das unidades. Os fornos so equipamentos que requerem ateno especial da operao, acompanhamento, manuteno e inspeo, pois, so neles que geralmente esto os limites operacionais das unidades, alm de serem crticos quando ao intervalo entre paradas e quanto prpria durao da mesma. Os fornos tambm so responsveis pelo maior nmero de ocorrncias graves em refinarias. As principais normas utilizadas para fornos so: API Std 560 Aquecedores a fogo para servios gerais em refinarias Este padro cobre os mnimos requisitos para desenho, materiais, fabricao, inspeo, testes, preparao para carga e montagem de fornos, pr-aqeucedores de ar, ventiladores e queimadores, para servios gerais em refinarias. API RP 573 Inspeo em Caldeiras e Fornos Esta prtica recomendada cobre as inspees praticadas para caldeiras e fornos de processos utilizados nas refinarias de petrleo e plantas petroqumicas. API Std 530 Clculo de espessura para tubos de fornos em refinarias de petrleo O forno um equipamento projetado para transferir ao fluido um fluxo de calor, de tal forma que se forem mantidas constantes a vazo e a temperatura de entrada, tambm ser constante a temperatura de sada. necessrio gerar no forno uma quantidade de calor que supra o processo e compense tambm as perdas. Esse calor gerado pela queima de uma quantidade suficiente de combustvel atravs de maaricos instalados, normalmente, na base ou nas paredes laterais da cmara de combusto do forno. Os tubos so, geralmente, colocados prximos s paredes laterais e ao teto da cmara de combusto, onde o calor principalmente transferido por radiao, e dispostos tambm em outra cmara chamada de cmara ou zona de conveco, onde o calor principalmente transferido por conveco. O ar necessrio combusto pode ser admitido no forno pela depresso (presso negativa) reinante na cmara de combusto devido remoo (tiragem) natural feita pela chamin, ou auxiliada por de ventiladores de tiragem forada ou induzida. As fornalhas consistem de uma serpentina (ou mais) de tubos que colocada dentro de uma caixa ou cmara onde h combusto, a fim de aquecer o produto, que passa internamente nos tubos. A serpentina poder ser um tubo contnuo, ou constituda de uma srie de tubos interligados entre si na sua extremidade por meio de cabeotes, curva de retorno ou coletores. Os tubos podero estar dispostos internamente na fornalha em forma helicoidal, vertical ou horizontal. Em qualquer caso devero estar convenientemente suportados, em funo da sua disposio, comprimento, dimetro e condies operacionais. A caixa onde h combusto, ou simplesmente fornalha, dever ser adequada para altas temperaturas, pois nelas haver o desenvolvimento de calor proporcionado pela queima do combustvel. Assim sendo, as paredes das fornalha devero ter alta resistncia ao calor, e normalmente so construdos em tijolos refratrios contidos por uma estrutura metlica.

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O calor desenvolvido na cmara de combusto proveniente de maaricos ou queimadores, que podero ser alimentado por leo ou gs combustvel e ou outro combustvel. A quantidade de calor fornecido pelos maaricos e a vazo do produto internamente nos tubos, so rigidamente controlados atravs de instrumentos tendo em vistas as condies operacionais de presso e temperatura. A cmara de combusto est normalmente conectada chamin, por onde se faz a exausto dos gases. Essa conexo poder ser feita atravs do prprio corpo do forno ou por meio de dutos areos ou enterrados. Dependendo da finalidade as fornalhas so constitudas das sees de conveco, radiao e chamin. O critrio de escolha funo da temperatura na entrada da carga e de fatores econmicos. A seo de radiao a parte da fornalha onde se efetua a queima e na qual as superfcies dos tubos esto expostas ao calor das chamas. Nesta seo a maior parte do calor cedido aos tubos e a carga so por radiao. A seo de conveco situa-se em regio afastada dos maaricos no recebendo o calor de radiao das chamas. Os gases de combusto que passam da seo de radiao para a de conveco, possuem temperatura elevada, sendo, portanto capazes de ceder calor aos tubos desta seo, por conveco ou conduo. Para facilitar a transmisso de calor, os tubos da seo de conveco s vezes possuem grande quantidade de pinos ou aletas soldados as superfcie externas para aumentar superfcie de troca de calor.

22.1

CLASSIFICAO DOS FORNOSClassificao quanto ao servio

Os fornos tambm so classificados de acordo com o servio que executam. Cada tipo de servio exige do forno caractersticas prprias que influenciam no projeto do mesmo. 2.1.1 Fornos Refervedores (pr-flash)

So fornos que operam com temperaturas de sada baixas (280C a 340C). devido, a baixa tendncias de formao de coque.

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2.1.2

Fomos Atmosfricos

So fornos de grandes porte, que operam com temperaturas de sada baixas (350C a 370 0C). devido baixa tendncia de formao de coque. 2.1.3 Fornos de Vcuo

So fornos que operam com temperaturas de sada elevadas (390C a 420C) e com produtos de alta viscosidade. Devido a esta alta tendncia ao coqueamento, possuem injeo de vapores nos tubos. 2.1.4 Fomos de Reforma Cataltica

So fornos que operam com temperatura elevada de sada (500C a 530 0C) e critico com relao perda de carga. Tem problema de temperatura de parede elevada dos tubos. 2.1.5 Reformadores / Pirlise

So fomos que operam com temperaturas de metal extremamente elevadas (800C a 900 0C) e que leva a projetos de fornos muito complexos, tanto do ponto de vista trmico como mecnico.

2.2

Quanto ao aspecto construtivo

H trs tipos principais de fornalhas, classificadas segundo a posio dos tubos da serpentina de aquecimento. 2.2.1 Horizontais

No tipo horizontal so considerados as fornalhas em que os tubos da serpentina para o aquecimento da carga tanto da seo de radiao como da seo de conveco so distribudos horizontalmente com os queimadores instalados no piso. Possuem conveco extensas na qual absorvida grande parte da carga trmica. Requerem grandes reas de instalao, pois alm da rea efetivamente ocupada necessitam de espao para retirada dos tubos. So os tipos mais indicados para as grandes capacidades e para produtos que necessitam limpeza interna do tubos. Devido a grandes sees de conveco So capazes de altas eficincias mesmo sem sistema de pr-aquecimento de ar. Para reduo do investimento pode-se optar por solues nas quais se aquecem produtos diferentes numa mesma carcaa atravs da utilizao de paredes divisrias ou varias fornalhas compartilhando a mesma conveco e chamin. H numerosos modelos de projetos de fornos desse tipo.

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2.2.2

Verticais

As fornalhas tipo vertical so aquelas em que os tubos da serpentina de aquecimento tanto da seo de radiao como da seo de conveno so dispostos verticalmente ao redor do crculo dos queimadores, havendo opo de serpentinas helicoidais para pequenas vazes. A seo de conveco quando existente de pequeno porte, sendo que em alguns fornos o mesmo tubo passa pelas sees de conveco e radiao. So os fornos mais baratos e que requerem menores reas para instalao. So indicados nos casos em que o produto circule apenas na radiao. 2.2.2.1 Tipo cilndrico vertical sem seo de conveco A carcaa metlica tem a forma cilndrica e os tubos so posicionados na posio vertical. Geralmente os tubos ficam alinhados junto parede interna da carcaa metlica enquanto os queimadores e maaricos ficam no meio, na parte inferior do piso. Devido a sua baixa eficincia eles so usados em servios peridicos (forno de partida). Portanto tem pouca aplicao. 2.2.2.2 Tubos verticais com queima de ambos os lados Nesses fornos os tubos so dispostos verticalmente em ambos os lados. Nos casos mais crticos os queimadores podem ser instalados nas paredes ao longo do comprimento do tubo. Proporcionam excelente distribuio de calor circunferencial e longitudinal, sendo os mais indicados quando se tem altas temperaturas do produto.

2.2.2.3 Misto O tipo misto aquele em que os tubos da serpentina de aquecimento da seo de radiao so verticais e da seo de conveno so horizontais. As serpentinas de aquecimento da seo de conveco, nem sempre so utilizadas para aquecimento de hidrocarbonetos, muitas vezes so utilizadas como gerador de vapor, economizando energia para a unidade.

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3

PARTES CONSTITUINTES

1- Boca de Visita 2- Teto (abbada) 3- Caixa de Fumaa 4- Parede da fornalha 5- Queimador 6- Invlucro (Chaparia)

7- Seo de Conveco 8- Corbel 9- Crossover 10- Tubos 11- Aletas do tubo 12- Curva de retorno

13- Caixa de ligao 14- Seo de Radiao 15- Shilde section 16- Janela de Inspeo 17- Suporte do Tubo 18- Revestimento refratrio

19- Suporte do tubo 20- Base de apoio 21- Chamin 22- Plataforma

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Os fornos se compem basicamente em trs partes, a saber: Serpentina de aquecimento, Fornalha, Chamin. 3.1 Serpentina de Aquecimento

A funo da serpentina transportar os hidrocarbonetos, ou misturas de gases a serem aquecidos, e constitui-se de vrios tubos interligados entre si por meio de conexes das mais variadas. Essas conexes so de diversas formas, e so conhecidas comumente como cabeote. Nos fornos que operam com altas temperaturas as conexes so do tipo curvas soldadas. Os cabeotes podero ser do tipo mandrilado ou soldado, havendo outros tipos de menor uso, com as extremidades flangeadas e parafusadas. Dependendo da finalidade do forno, a serpentina poder ser classificada segundo a transmisso de calor em duas partes: - Radiao - Conveco 3.1.1 Seo de Radiao

a parte da serpentina onde a superfcie dos tubos est exposta ao calor radiante das chamas. Nesta seo a maior parte do calor cedido aos tubos e a carga, por radiao. 3.1.1.1 Tubos Os tubos da seo de radiao so sempre lisos, pois a utilizao de tubos aletados em uma seo onde as taxas de calor so muito elevadas provocaria a formao de pontos quentes nos tubos e acarretariam a falha prematura do material. Porm, existem casos onde se prev a utilizao de tubos cuja superfcie externa admite um acabamento rugoso (HK-40; HP-40) dentro de determinados limites. O dimetro varia de 2 a 8, sendo 4 o dimetro nominal que geralmente leva a configurao mais econmica. O comprimento usual de 40 a 50ft para os formos com tubos horizontais de 20 a 30ft para os tubos verticais.

Os cdigos (ASTM, API) de especificao de materiais, tais como o ASTM, prevem para os tubos dos fornos duas classes: TUBING e PIPING. Os TUBING podem ser encomendados com qualquer espessura e a sua especificao prev baixa dureza, a fim de permitir o madrilhamento (tubos para troca de calor, normalmente utilizado para permutadores de calor), enquanto, os PIPING so especificados e padronizados (ASTM) e somente permite a soldagem (normalmente utilizados para transporte de fluidos, ou seja, tubulaes industriais).

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Apresentamos abaixo a correspondncia mais usual: TUBING ASTM A161 ASTM A161 T1 ASTM A200 ASTM A271 PIPING ASTM A106 ASTM A335 P1 ASTM A335 ASTM A312 ASTM A351 Gr HK40 MATERIAL AO CARBONO % Mo BAIXA LIGA INOX INOX

Os maternais a serem empregados so escolhidos em funo das condies de presso, temperaturas e corroso / Oxidao, resistncia a Fluncia etc. que o tubo estar sujeito. Deve-se ressaltar ainda, os limites de temperatura que metalurgicamente os materiais apresentam. Estes limites tm particular importncia quando os tubos estiverem sujeitos limpeza por decoqueamento a vapor dgua e ar (steam air decoking). Neste processo de remoo do coque formado dentro dos tubos pela dissociao molecular indesejvel dos hidrocarbonetos, o coque queimado pelo ar atingindo temperaturas de at 13000F. Por isso a utilizao de decoqueamento em tubos de ao carbono e baixa liga deve ser conforme procedimento do fabricante, pois se ressalta que tal operao efetuada de forma incorreta poder acarretar serpentina a um tempo de vida til menor que o esperado. O ao carbono (limitado para baixas temperaturas), Cr-Mo e inox austentico so os mais utilizados. Muitas companhias limitam o uso do ao carbono para aplicaes abaixo de 427 C, para prevenir problemas provenientes da esferoidizao e grafitizao. A adio de molibidnio melhora a resistncia alta temperatura, a esferoidizao, a oxidao e mecanismos acentuados de corroso. Os aos inox austenticos so frequentemente utilizados em tubos para aplicao onde a temperatura excede acima de 704C ou a corrosividade do processo requer seu uso. comum o uso de materiais de tubo, correspondente a especificao ASTM, utilizando o limite mximo de temperatura de projeto estabelecido pela API Std 530.

As temperaturas de projeto dos metais mostram os limites mximos de resistncia ruptura. O clculo da espessura de parede do tubo, atravs da API Std 530, deve estar completado para determinar a vida do tubo nessas temperaturas. Outros fatores, como

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a presso parcial do H2 e a resistncia oxidao frequentemente resultam em diminuir os limites de temperatura. 3.1.1.2 Curvas e cabeotes de retorno A utilizao de cabeotes de retornos mandrilados, tinha como finalidade a aplicao de limpeza mecnica interna aos tubos dos fornos que trabalhavam como fludos sujeitos a coqueamento. Estes eram desmontveis e ficavam na parte externa do forno, a fim de facilitar a operao de limpeza.

Cabeotes Atualmente, com o advento da limpeza atravs de vapor dgua e ar (decoqueamento) a tendncia usar-se as curvas de retomo, de custo bem mais baixo que o cabeote. As curvas de retorno so soldadas as extremidades dos tubos. A utilizao de cabeotes de retorno requer que sejam instalados externamente a cmara de combusto, para evitar os altos fluxos de calor. A caixa que contm os cabeotes denominada de caixa de cabeotes. Quando se utiliza curva de retorno, estas podem localizar-se dentro da cmara. Os raios das curvas de retorno so geralmente escolhidos de tal forma que a distncia centro a centro dos tubos seja de dois dimetros nominais. Na seo de conveco, utilizando cabeotes ou curvas de retorno, recomenda-se us-los externos cmara, em caixas de cabeotes. Quando colocados internamente, fornecem a formao de caminhos preferenciais para os gases de combusto. H casos em que so utilizados coletores no lugar de cabeotes ou curvas. 3.1.1.3 Suporte dos tubos Normalmente estes se localizam dentro do forno, e esto sujeitos a trabalhos em temperaturas elevadas, acima da condio dos tubos da serpentina, pois estes no so refrigerados pelo fluido circulante. Por isso, a escolha do material tem de ser cuidadosa e deve recair sobre aqueles resistentes a altas temperaturas de projetos e a fluncia. Usualmente, so colocados espaados de, no mximo, 35 dimetros nominais ou 20ft(conforme projeto). So as ligas de cromo-nquel, com adio de cobalto, e/ou tungstnio, e/ou Nibio, que conferem ao material certas propriedades importantes, principalmente de resistncia a altas temperaturas. Alm de algumas ligas especiais, as principais e mais utilizadas so: MATERIAL 5Cr Ni Gr C5 25Cr 12Ni Type II 50Cr 50Ni + Cb IN 657 25Cr 20Ni Gr HK40 25Cr 35Ni + (Nb, Co, outros) TEMPERATURA MXIMA (F) 1100 1750 1800 1950 2200

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Observemos que os suportes no recebem qualquer resfriamento, como ocorre nos tubos que so resfriados pelo fluido em escoamento. As serpentinas verticais so simplesmente suportadas pelo topo e guiadas por pinos soldados nas curvas de retorno do fundo.

3.1.2

Seo da conveco

Situa-se em regio afastada dos maaricos, no recebendo o calor de radiao das chamas. Os gases de combusto que passam da seo de radiao para a de conveco possuem temperatura elevada, sendo portanto capazes de ceder calor aos tubos dessa seo por conveco e conduo. Para facilitar a transmisso de calor, os tubos da seo de conveco possuem grande quantidade de pinos ou aletas, a fim de aumentar a sua superfcie de troca de calor e seu rendimento. Considerando-se o nmero de entradas e sadas de produtos nas duas sees, o forno poder ter um ou mais passos.

3.1.2.1 Tubos de conveco Estes tubos geralmente so feitos por encomenda, pois na montagem do feixe tubular, normalmente as duas ou trs fileiras so constitudas de tubos lisos, As outras subseqentes so constitudas de tubos aletados ou pinados, a fim de aumentar o coeficiente de troca trmica externa aos tubos. A escolha em funo do combustvel a ser queimado, pois se preferem aqueles que retm menor quantidade de cinzas e fuligem oriunda da queima nos maaricos. Os tubos pinados apresentam menor tendncia a reter cinzas. Os dimetros mais utilizados so 4 a 6. - 13/59 -


3.2

Fornalha

A fornalha constituda das seguintes partes: Estrutura Refratrios Equipamentos auxiliares 3.2.1 Estrutura

Obviamente, a finalidade da estrutura metlica de um forno a de sustentao do peso do forno e ainda os esforos devido aos ventos. Os suportes dos tubos apoiamse diretamente nas vigas. Observamos que a estrutura no est sujeita as altas temperaturas dos gases de combusto, pois est colocada externamente nos refratrios. As chapas que formam a carcaa metlica se apiam na estrutura e servem para apoiar os revestimentos (quando forem de fibras cermica ou concreto refratrios) e garantir a estanqueidade do forno prevista pelo projeto. Geralmente so chapas de ao carbono de 3/16 ou 1/4. Fazem parte da estrutura todos os componentes necessrios para a sustentao das serpentinas e refratrios, alm da parte estrutural propriamente dita ou arcabouo da fornalha. Tanto a estrutura quanto a carcaa no esto sujeitas ao contato com alta temperatura por isso elas esto localizadas externamente e so protegidas pelo refratrio.

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3.2.2

Refratrios

Toda parte da fornalha em contato com os gases a alta temperatura e que no deve trocar de calor com qualquer meio, normalmente revestida com material refratrio ou isolante trmico. Assim sendo parte do fundo da fornalha, paredes laterais o abobada so revestidos com tijolos refratrios. Outras partes onde a temperatura menor como internamente nas chamins e nos dutos de gases, o revestimento interno feito com argamassa refratria. Tm como finalidade: Isolar a cmara de combusto dos elementos estruturais; Reiradiar o calor no absorvido plos tubos para dentro da cmara; Evitar perdas de calor para o exterior; Evitar que os gases de combusto, que normalmente contm S02 atinjam as chapas da carcaa metlica onde se condensariam formando cidos corrosivos. Como facilmente pode-se deduzir, os materiais refratrios empregados em um forno deve ter: Capacidade de resistir a altas temperaturas; Resistncia mecnica elevada; Resistncia eroso; Resistncia ataques qumicos de cidos, bases, metais, etc., que podem ser encontrados nos gases de combusto de leos combustveis. Os principais tipos de materiais refratrios e isolantes so: 3.2.2.1 Tijolos Refratrios Fabricados a partir do misturas do slica, alumina, xidos de magnsio e outros minerais, que lhe confere resistncia a alta temperatura. Resistem a temperaturas de at 28000F. Foram muito empregados no passado, usualmente com uma camada do bloco isolante, externamente, sendo sua utilizao, hoje em dia, limitada a servios de alta temperatura na cmara de combusto, tais como nos fornos reatores. 3.2.2.2 Concreto Refratrio So massas aplicadas manualmente ou jateadas compostas, basicamente, de Luminita, Haydita e Vermiculita que so minerais de timas propriedades refratrias e isolantes. Trabalham at cerca do 19000F apresentando baixos coeficientes de dilatao trmica. Constituem-se nos materiais refratrios mais empregados atualmente, principalmente quando se destinam a blocos monolticos em que a sua construo e montagem muito facilitada. Aps sua aplicao necessrio o procedimento de cura e secagem, a fim de que toda a umidade existente seja eliminada. 3.2.2.3 Fibras Cermicas So as mais recentes novidades na rea. Apresentam boas caractersticas refratrias e isolantes e densidade muito baixa, permitindo que a estrutura do forno seja bem mais leve. So fabricados a partir de materiais refratrios fundidos e soprados para formar fibras. Apresentam, ainda, as vantagens de no necessitarem do mo-de-obra especializada para a sua instalao e dispensarem os procedimentos de cura e - 15/59 -


secagem requeridos pelo concreto refratrio o tijolos refratrios. Como inconvenientes, podemos assinalar a baixa resistncia eroso e permeabilidade aos gases de combusto. Trabalham a temperaturas at cerca de 2OOOF. Vantagens: Boas propriedades Isolantes e refratria; Baixa densidade; Dispensam procedimento de cura e secagem; Dispensam mo de obra especializada para sua aplicao Permitem que as estruturas sejam mais leves; Desvantagens: Baixa resistncia eroso; permevel aos gases de combusto; S pode ser empregado quando a velocidade dos gases baixa (< 10 m/s).

3.2.3

Equipamentos auxiliares

Os principais equipamentos auxiliares da fornalha, so os queimadores ou maaricos. Alm deles consideremos como equipamentos auxiliares os pr-aquecedores de ar; ventoinhas e ventiladores; sopradores de fuligem; abafadores; instrumentos de controle de chama; poos termopares termo-eltrico; medidores de tiragem; manmetros; etc. 3.2.3.1 Queimadores A principal funo de um queimador ser capaz de misturar, regular e direcionar os fluxos do ar e combustvel de modo a promover uma combusto estvel sem atingir os tubos, suportes ou outra estrutura da cmara de combusto. Alm desta funo se exige que o queimador tenha as seguintes caractersticas: - Capacidade de operar com baixos excessos de ar; - Teores mnimos de combustveis no queimado; - Capacidade de queimar todos os combustveis disponveis; - Atender aos requisitos legais quanto emisso de poluentes; - Facilidade de operao; - Baixa necessidade de manuteno. desejvel que o ar penetre no queimador com baixa turbulncia para facilitar a entrada uniforme de ar por todo permetro do mesmo. Por outro lado, para obtermos uma excelente mistura do combustvel, gasoso ou liquido atomizado com o ar de combusto necessitamos de turbulncia, na sada do queimador, que quanto maior melhor ser a eficincia da mistura e menor ser o excesso de ar requerido. O ar atravessa o queimador e geralmente dividido em duas correntes o ar primrio que se mistura ao combustvel no prprio queimador e o ar secundrio que se mistura ao combustvel dentro da fornalha. A forma da chama afetada pela distribuio do ar primrio e secundrio, ficando mais longa quando se aumenta o ar secundrio, O queimador quando estiver fora de operao deve ter sumas entradas de ar completamente fechadas. - 16/59 -


As funes dos queimadores so: liberar combustvel e ar para a cmara de combusto, promover a mistura do combustvel com o ar, dar condies para a contnua queima da mistura combustvel-ar e, no caso de combustveis lquidos, atomizar e vaporizar o combustvel. Uma das principais caractersticas dos queimadores a faixa operacional, na qual o queimador realiza satisfatoriamente suas funes. A caracterizao da faixa operacional feita pela relao entre a mxima e a mnima liberao de calor, com o qual o queimador operar satisfatoriamente. 3.2.3.2 Bloco refratrio um conjunto de tijolos isolantes ou um bloco monoltico de forma normalmente circular, no interior do qual a chama do maarico se projeta para a cmara de combusto. Desenho interno do bloco refratrio influi na forma da chama. Ele possui as seguintes finalidades: Proporcionar uma mistura mais homognea entre os componentes (ar/combustvel) devido ao seu formato (bocal); Contribuir para alimentar, a eficincia da combusto, pois recebe calor da chama e transmite mistura a ser queimada, concorrendo para a ignio da mistura e a combusto. Por isto, difcil se torna a queima, quando o bloco refratrio ainda se encontra frio, durante as partidas. Serve para formar o corpo da chama, impedindo ou reduzindo a incidncia nos tubos.

Na parte inferior do bloco refratrio, situa-se as entradas de ar secundrio (portinholas e virolas) que so usadas para o ajuste da queima e controle do comprimento da chama. As portinholas, quando existem, so duas aberturas diametralmente opostas, relativamente pequenas, cobertas com tampas metlicas; A virola consta de uma cinta metlica, que possui tantas aberturas quanto sejam os orifcios do bloco refratrio por ela envolvido. Esta cinta pode ser deslocada de forma que seja controlada a admisso de ar secundrio. O ar primrio admitido prximo do bloco do maarico em queimadores do tipo simples, ou atravs de queimador a gs em um tipo de queimador de queima mista.

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3.2.3.3 Maarico Os principais tipos de maaricos so: a) Maaricos a Gs a1) Com pr-mistura ( Premixing Burner) Os gs combustvel ao passar por um venturi, mistura parte do ar de combusto ou seja, o ar primrio. Cerca de 50 a 60% do ar de combusto inspirado como ar primrio antes do ponto de ignio, Vantagens: - Boa flexibilidade operacional. A quantidade de ar aspirado varia com a presso do gs. Para se obter o controle da chama, basta ajustar o ar secundrio. Podem operar com baixo excesso de ar e no so muito afetados por variaes na velocidade e direo dos ventos. - Proporciona chamas curtas e de forma bem definida s altas taxas de liberao de calor. Desvantagens: - Requer presses de gs relativamente altas. Quando a presso de gs cai abaixo de 10psig no queimador, a quantidade de ar aspirado cai rapidamente e a flexibilidade operacional reduzida. - Pode ocorrer retorno de chama por baixa presso de gs ou quando a frao de gases tendo alta velocidade de propagao da chama, toma-se alta. Por este motivo, este tipo de queimador usado para combustveis pobres em hidrognio tal como gs natural. - O nvel de rudo maior do que o tipo sem pr-mistura. a2) Sem pr-mistura (Raw Gs Burner) O gs combustvel chega ao bico do queimador sem pr-mistura do ar de combusto. O gs ento queimado no bico atravs de pequenas aberturas. Vantagens: - Apresenta elevado ndice da relao entre a mxima e a mnima liberao de calor para uma dada condio de combusto. - Pode operar com baixa presso de gs com uma variedade de combustveis e sem retorno da chama. - O nvel de rudo baixo. Desvantagens : - A flexibilidade limitada, devido s necessidades de ajustes no ar de combusto ao variar a sua capacidade de operao. - Um alargamento das aberturas do bico geralmente resultam em condies de chamas insatisfatrias. - Quando o queimador colocado alm do nvel de projeto, a chama tende a se alongar e as condies da chama ficam insatisfatrias. b) Maaricos a leo Ao contrrio dos combustveis gasosos que em seu estado natural j esto em condies de reagir com o oxignio, os leos combustveis precisam ser processados, de acordo com os seguintes estgios:

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*Atomizao - O combustvel reduzido s pequenas gotculas, menores que 10 50 micra. *Vaporizao ou Gaseificao - As gotculas de leo atomizado retiram calor do ambiente cmara de combusto ou da prpria chama passando para o estado gasoso. *Mistura O combustvel, j vaporizado misturase com o Oxignio formando uma mistura inflamvel. *Combusto propriamente dita A mistura ar-vapor de combustvel reage, liberando calor. Atomizao Aqui est o principal problema na operao dos queimadores, que a reduo do leo em pequenas gotculas de maneira a aumentar a sua superfcie, at aproximar-se da fase gasosa, a fim de ocorrer uma eficiente mistura com o ar e, consequentemente, uma boa combusto. A combusto, tanto no aspecto fsico como no qumico, reao na fase gasosa dos combustveis viscosos apresenta como dependentes do grau de atomizao, os seguintes fatores: a ignio, o tempo de combusto, a velocidade de propagao da frente e, consequentemente, a estabilidade da chama. Donde se conclui, que a atomizao o principal fator para termos uma boa combusto. O corpo do maarico ou a caneta, como tambm conhecido, constitudo de 2 tubulaes concntricas que se ligam por um lado ao sistema de admisso de leo de vapor dgua e, pelo outro ao atomizador. Pela tubulao interna de menor dimetro escoa, normalmente, o leo combustvel e pela externa, o vapor de atomizao. O atomizador uma pea cbica, possuidora de 4 orifcios, um em cada face lateral, chamada cmara de atomizao, rosqueada a tubulao de leo e na face superior possui uma abertura que permite a sada do leo atomizado. importante que o maarico esteja sempre em posio vertical, pois a sua inclinao poder provocar a incidncia de chama nos tubos. Para evitar isto existe uma guia, um t de ligao. A admisso do leo e vapor feita atravs do cabeote, que possui 2 entradas uma de leo e. a outra de vapor, internamente essas entradas so comunicantes s tubulaes de vapor e leo de maarico. Na extremidade dessas tubulaes se d o encontro do vapor com leo, na cmara de atomizao. Deve queimar na razo 1:1. 3.2.3.4 Sopradores de fuligem (ramonadores) Os gases de combusto do leo combustvel, ao passarem pela regio de conveco, que geralmente formada por tubos de superfcie estendida, geralmente pinos, tendem a deixar depsitos que, com o acmulo, prejudicam notavelmente a transferncia do calor. Os principais constituintes destes depsitos so: enxofre, vandio, sdio, e cinzas, sendo as cinzas, os principais responsveis pela alta taxa de decomposio. O mtodo mais usual de se remover em operao estes depsitos, o de se empregar jatos de vapor dgua sobre a superfcie dos tubos. Os tipos de sopradores de fuligem so: a) Rotativo-fixo So constitudos de uma lana com mltiplas perfuraes, instalada na seo de conveco. Uma vlvula mecnica e um motor de acionamento faz girar a lana e automaticamente abre e fecha a vlvula de suprimento de vapor. Este tipo apresenta baixo custo e normalmente utilizado quando a temperatura dos gases baixa.

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b) Retrateis Difere do anterior quanto lana que permanece fora da seo de conveco, quando no est em urso. A lana provida de 2 perfuraes de dimetro maior do que as das existentes ao longo da lana do tipo fixo. Eles apresentam alto custo e maior eficincia que os dos fixos. O raio de atuao de um soprador deste tipo de cerca de 4 filas de tubos enquanto para os fixos de 3.

3.2.3.5 Chamin e abafadores A chamin tem como finalidade: Lanar os gases de combusto a uma altura tal que no traga problema ecolgicos na regio. Fornecer a tiragem necessria, isto , permitir que por diferena de densidades os gases, ao subirem, succionem o ar para a combusto. Manter todo o forno em presses levemente negativas, a fim de evitar fugas de gases atravs das paredes, onde poderiam aquecer a estrutura do forno. A escolha do material, tamanho e localizao das chamins de fumaa variam muito e dependem tanto da unidade em que vo operar, como das premissas estabelecidas em funo do custo de projeto. As chamins de fumaa podem ser projetadas para operarem com tiragem natural, ou com tiragem forada e/ou induzida mecnica.

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A eficincia de uma fornalha ou caldeira, depende grandemente do escoamento dos gases de combusto para a atmosfera, bem como do suprimento de ar para combusto. Ao fluxo de gases de combusto atravs da cmara e chamin, d-se o nome de tiragem. A tiragem medida pela diferena entre a presso atmosfrica e a presso do gs de combusto num determinado ponto dentro do sistema cmara-chamin; em outras palavras a tiragem a diferena de presso que disponvel para produzir um fluxo de gases. Assim sendo a tiragem ser tanto maior quanto maior for essa diferena de presso. A funo do abafador da chamin ajustar o perfil de tiragem do forno, controlando a tiragem na regio diretamente abaixo da seo de conveco do forno. Os abafadores podem ser de folha nica ou de folha mltiplas, quando a chamin tiver grandes dimetros. Eles so operados manualmente do solo, atravs de cabos. Em casos de grandes abafadores possvel poder manuseados com operadores pneumticos. 3.2.3.6 Skim Points So medidores de temperatura fixados nas paredes dos tubos, em determinados pontos do forno para atravs de instrumentos possibilitar a leitura, acompanhamento e controle da temperatura e a realizao da operao a que se destina o equipamento.

3.2.3.7 P. A. F. (Sistema de pr-aquecimento de ar de combusto dos fornos) Para aumentar a eficincia na queima de combustvel, este sistema utiliza os gases de combusto em alta temperatura para aquecer o ar de combusto antes de o mesmo entrar no forno utilizando um permutador. Com o pr-aquecimento obtm-se a mesma temperatura de operao com menor quantidade de combustvel do que se estivesse utilizando um sistema de alimentao com ar frio (convencional).

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4

RAZES PARA INSPEO

A razo para se fazer a primeira inspeo de um forno a determinao do efeito da corroso, eroso e outros fatores atuantes no forno, por comparao com a inspeo inicial (na poca da construo) ou com relatrios bsicos. Ela tambm estabelece a segurana e a influncia de operao contnua e prev a manuteno e as substituies com base na taxa de deteriorao. Todas as inspees subseqentes so, de modo semelhante, comparadas com a anterior, com o mesmo propsito. Pela determinao das condies fsicas e das taxas e causas de deteriorao nas vrias partes do forno, e possvel fazer reparos ou substituies programados antes que ocorram enfraquecimentos srios ou falhas. Muitas das partes que compem um forno dependente de alguma outra, e quando ocorre deteriorao ou enfraquecimento srio em uma, alguma outra parte pode se tornar desprotegida ou sobrecarregada. Isto pode reduzir consideravelmente a vida til. possvel predizer os reparos e substituies que sero necessrios no prximo perodo de parada programada do forno, baseando-se nos dados acumulados em inspees regulares e no conhecimento das atuais condies de trabalho. Se dispuser dessas informaes, pode-se preparar todos os desenhos necessrios, as listas de material, e o planejamento para todas as fases do trabalho. Itens de material podero ser fabricados total ou parcialmente nas pocas convenientes antes que o forno seja parado. Com o planejamento de trabalho preparado adequadamente e revisado, cada profissional saber exatamente o que fazer e a seqncia do que tem que ser feito. A inspeo torna possvel estabelecer o perodo mais seguro e mais eficiente durante o qual um forno poder operar entre inspees sucessivas. O estabelecimento desse perodo de operao seguro permite uma estimativa acurada da quantidade de produto que poder ser produzida e a disponibilidade desse produto aps um dado tempo para qualquer unidade em operao. Inspeo peridica regular permite aplicar meios de proteo, fazer manuteno e estudar e substituir maternais diferentes como uma maneira de aumentar a vida til de partes ou de todo o equipamento. Esta prtica aumenta a durao das campanhas e reduz ou elimina paradas de emergncia . Paradas no programadas so caras devido perda da produo, custo de mo-de-obra para limpeza e reparos alm da influncia inerentes aos servios no programados.

5

CAUSAS DE DETERIORAO

Sero discutidas para diferentes partes ou sees do forno. 5.1 Relembrando

Trinca: formao de duas superfcies livres no interior ou junto superfcie de um componente ou estrutura. Fadiga corroso: quando na propagao da trinca existem os dois (tenso e corroso; origem mecnica ou trmica) atuando simultaneamente. Formam trincas paralelas e mltiplas, trincas com produto de corroso, ponta arredondada; pode formar alvolos ao longo da trinca. Esferoidizao: tambm conhecido como coalescimento, trata-se do agrupamento da cementita em partculas maiores, formando glbulos de cementita. Reduz a dureza do ao.

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Carbonetao: perda das propriedades mecnicas e da resistncia corroso de uma liga ferrosa aquecida em atmosfera contendo hidrocarbonetos ou monxido de carbono. (Endurecimento do metal, temperatura alta difunde-se para o interior da liga ao inox, precipita carbetos). Descarbonetao: perda do carbono da superfcie de uma liga de ferro resultante do seu aquecimento em um meio que reage com carbono (H2 / CO2). Grafitizao: mudana estrutural que ocorre em certos tipos de ao ferrtico quando aquecidos por longos perodos de tempo entre 440 a 760C. Recalque: desnivelamento de uma estrutura devido no compactao adequada do solo que a apia. CST: aparecimento de trincas nos metais ou ligas, decorrente da ao combinada da corroso e tenses estticas residuais, induzidas ou externas. Fluncia: fenmeno pelo qual os metais e ligas tem tendncia a sofrer deformaes plsticas continuas, quando submetidos por longos perodos de tempo e tenses constantes, porm inferiores ao limite de resistncia normal do material. O efeito particularmente importante se a aplicao das tenses se der na temperatura vizinha quela de recristalizao do metal ou liga. Fase sigma: fenmeno associado com aos liga ao cromo (acima de 17%) e com aos inoxidveis ao Cr-Ni que quando aquecidos prolongadamente entre 500 a 700C tornam-se severamente frgeis e com alta dureza. Tal fato motiva o aparecimento de trincas durante o resfriamento a partir da temperatura de utilizao e especialmente durante a operao de soldagem. Carburao (carburizao): A carburao um fenmeno de degradao do material em alta temperatura causada pela difuso de carbono do meio para o metal. O carbono provoca a precipitao generalizada de carbonetos na microestrutura, cujos efeitos incluem a reduo significativa da ductilidade e da tenacidade da liga. Adicionalmente, o aumento de volume decorrente da carburao apontado como a principal fonte de tenses residuais e, conseqentemente, de trincas que ocorrem durante o resfriamento de fornos industriais em paradas para manuteno. Outro efeito da carburao a alterao da condio paramagntica original da liga, para a ferromagntica, sendo este efeito empregado na medio da intensidade de carburao em alguns equipamentos industriais. O ataque por carburao um fenmeno que ocorre em meios carburantes (atividade de carbono igual a 1) a temperaturas superiores a 900 Consiste na C. penetrao de carbono no componente metlico, via difuso e decorrente formao de carbonetos de forma generalizada na sua microestrutura, fragilizando a liga. Como resultado da carburao do componente metlico, tem-se : a) O aumento do teor de carbono dissolvido na matriz e a precipitao generalizada de carbonetos. Com a precipitao dos carbonetos ricos em Cr (M7C3 e M23C6), a composio da matriz torna-se base de Fe e Ni, com isso a condio inicial paramagntica altera-se para ferromagntica. Esta alterao no comportamento magntico empregada na deteco e, em alguns casos, medio da intensidade de carburao em fornos petroqumicos. b) O aumento do volume do material metlico carburado e a conseqente gerao de tenses entre regies carburadas e no-carburadas. O aumento no volume dos tubos considervel, e esta apontada como a principal razo para a ocorrncia de trincas em fornos de pirlise. Como a carburao avana da parede interna do tubo, ela provoca tenses de compresso no dimetro interno do tubo e tenses de trao no

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dimetro externo, que pode resultar em trincas intergranulares que surgem na metade da parede do tubo. c) Em ligas do sistema Fe-Ni-Cr ocorre um aumento da condutividade trmica na condio carburada, que um efeito positivo na eficincia do equipamento. d) A diminuio da ductilidade e da ductilidade sob fluncia provoca a fragilizao do material em temperatura ambiente e em temperaturas elevadas. Embora reduzida, a ductilidade em temperatura elevada superior observada em temperatura ambiente e este fato responsvel pela ocorrncia de fraturas de carter frgil no resfriamento do forno para paradas de manuteno. Carburao catastrfica (metal dusting): um fenmeno conhecido como carburao catastrfica envolvendo desintegrao do metal. Este fenmeno ocorre em atmosferas altamente carburantes a temperaturas relativamente elevadas (350 a 1000 mas geralmente inferiores quando comparadas com as da carburao C), (superiores 900 O fenmeno provoca rpida inutilizao do componente metlico, C). sendo que os produtos provenientes do ataque so constitudos por uma mistura de grafita com finas partculas do prprio metal e carbonetos. O fenmeno tem sido observado em indstrias de tratamento trmico, em plantas de reforma, em indstrias petroqumicas que possuem processos com misturas altamente carburantes (CO-CO2-H2-hidrocarbonetos) que podem reagir com componentes metlicos ou em processos nos quais compostos orgnicos so reativos (exemplo: sistemas de desidrogenao de butano), em fornos que realizam o craqueamento de cido actico, em plantas de produo de piridina etc. A carburao catastrfica pode se manifestar atravs das seguintes maneiras: formao de pites, observada geralmente em ligas base de nquel e em aos de alta liga contendo nquel e cromo, os quais possuem a capacidade de manter a camada de xido de cromo mesmo em atmosferas redutoras. Os pites podem possuir superfcie lisa ou rugosa e apresentam, no seu interior, depsito de carbono graftico, partculas do metal e carbonetos; reduo uniforme da espessura do metal, observada, geralmente, em aos baixa liga com formao de depsitos semelhantes aos encontrados no interior do pites: carbono graftico, partculas do prprio metal e carbonetos. Esta forma de ataque normalmente associada a um sistema que envolve um fluxo de gases elevado, resultando num efeito combinado de pulverizao metlica associada eroso; combinao da formao de pites com reduo da espessura do metal.

5.2

Serpentina

Os principais fatores que promovem ou contribuem para a sua deteriorao so: 5.2.1 Tipos de processo

O processo o principal fator no estabelecimento do tipo de deteriorao de um forno. Os principais processos de operao so a destilao de leo cru, a destilao a vcuo, o processamento de asfalto ou leo lubrificante, o craqueamento, a reforma, o fracionamento de destilado leve, e o tratamento. O processo operacional determina o tipo de carga, constituindo-se o fator principal no estabelecimento das condies bsicas de operao do forno, o que, por sua vez, contribui para uma determinada forma de deteriorao.

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5.2.2

Caractersticas da carga:

Os teores de enxofre, cloretos, cidos orgnicos ou materiais slidos so os fatores principais na determinao no somente do tipo, como tambm na severidade da deteriorao. O teor do enxofre um fator importante porque o tipo e taxa de corroso que se pode esperar na superfcie interna dos tubos do forno e suas conexes varia grandemente com o teor de enxofre, cloretos, ou cidos orgnicos. O enxofre, em particular, um fator determinante na escolha de material a ser usado, a fim de assegurar vida til satisfatria e campanhas de durao mximas, com um mnimo de reparos ou substituies. O sulfeto de hidrognio um composto de enxofre particularmente corrosivo cuja corrosividade aumenta quando em presena de hidrognio. Algumas cargas tm uma tendncia para produzir depsitos do coque ou de sais orgnicos. Esses depsitos, conquanto no sejam causadores direto de deteriorao, podem ter uma grande influncia na temperatura de metal dos tubos e causar deteriorao como um efeito secundrio. 5.2.3 Velocidade de fluxo no interior da serpentina

A velocidade quando critica ou se ocorrer impingement direto pode causar eroso severa nos tubos e conexes. No caso dos tubos, a eroso resultante da velocidade. Nas conexes a eroso resulta usualmente da combinao de impingement com velocidade. Se a carga for substancialmente aumentada no forno, o aumento da velocidade decorrente pode causar perda de metal por eroso e corroso. 5.2.4 Presso

A presso de operao permissvel para a temperatura de operao do metal no uma causa de deteriorao quando a temperatura for inferior da faixa de fluncia. Quando a temperatura de operao do metal superior temperatura na qual a fluncia se inicia ocorrer um alongamento vagaroso do metal que pode causar ruptura depois do um longo perodo de operao. Presso excessiva pode levar o metal a uma fluncia rpida e provocar abaulamento, trinca, e at uma falha completa por tenso de ruptura num perodo de operao relativamente curto. 5.2.5 Temperatura

A temperatura de operao um fator usado na determinao da temperatura do metal dos tubos e conexes. A temperatura do metal desempenha um grande papel no tipo e severidade da deteriorao dos tubos de um forno. A temperatura do metal em tubos individuais ou ao longo do comprimento de qualquer tubo radiante especfico pode variar consideravelmente. As causas principais dessas variaes so: Incrustaes nos tubos; Condies de queima imprprias ou insatisfatrias. Os tipos de deteriorao dos tubos associados com a temperatura do metal so: a) Vergamento ( Sagging): devido comumente a um decrscimo na resistncia estrutural do tubo decorrente de superaquecimento. Tambm pode ser causado por escapamento inadequado de suportes de tubos, temperaturas de metal desiguais, ou falhas de um ou mais suportes de tubos. b) Empenamento ( Bowing ): provocado geralmente, por temperaturas desiguais no metal, resultante de incidncia de chama ou acumulao de coque no interior do tubo. Tambm pode ser causada pelo atrito do tubo nos espelhos, no permitindo suficiente expanso longitudinal.

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a)

b)

c) Queima ou Escamao: tanto podo ser localizada ou se estender por todo o comprimento de um tubo dentro do forno. Comumente resultam de incrustaes ou excesso de calor, o que leva a temperatura da superfcie metlica a um nvel tal que a oxidao ocorre. Depsitos de combusto podem ter a aparncia de escamaes de xidos e sero distinguidos por meio de um im. A escamao magntica e os depsitos de combusto no magnticos. d) Fluncia ou Abaulamento: a resistncia do metal diminui em altas temperaturas e a tenso atuando por muito tempo em tubos quentes pode deform-los ou lev-los fluncia. Pode-se evitar falhas por fluncia usando-se valores de tenso baseados nas propriedades do metal em altas temperaturas. Abaulamentos (laranjas)ocorrem quando a temperatura de metal de um tubo, em reas localizadas de superaquecimento, ultrapassa o limite que pode suportar a tenso resultante da presso.

e) Transformao Metalrgica: os aos sujeitos s altas temperaturas e sob tenses durante perodos de tempos longos sofrem mudanas metalrgicas. Essas mudanas resultam em condies conhecidas como carbonetao, descarbonetao, crescimento de gro, trinca por presso, etc. Todas essas condies resultam numa reduo generalizada da resistncia mecnica ou muna alterao da ductilidade, que pode eventualmente levar a uma falha completa do material.

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f) Efeito de Expanso: todos os metais se expandem ao serem aquecidos. Temperaturas elevadas causam expanses que, se no forem propriamente contrabalanadas, resultaro em tenses excessivas e suficientes para causar srios enfraquecimento e deformaes no tubo ou conexo. g) Incremento na Corroso: a corroso fortemente influenciada pela temperatura. Diferentes taxas de corroso ao longo do comprimento de um tubo ou da sua seo transversal so causadas, freqentemente, por temperaturas diferentes. 5.2.6 Produtos de combusto

Os problemas de corroso que resultam de combustveis usados em fornos, dependem principalmente do carter do combustvel. Quando o gs ou leo combustvel tem alto teor de enxofre, um dos produtos da combusto formados e depositados na superfcie externa dos tubos um sulfato. Este sulfato inofensivo durante os perodos de operao; todavia, logo que o depsito deixado esfriar, tornase altamente higroscpio e absorve umidade no ar, hidroliza-se e produz cido sulfrico diludo que ataca imediatamente todo o metal com o qual entra em contato. Quando o combustvel tem alto teor de vandio, as superfcies metlicas que operam temperatura acima de algum ponto crtico na faixa de 1200 a 14000F estaro sujeitos a um ataque rpido pelo pentxido de vandio (V2 O5). Este pentxido se deposita e funde a superfcie metlica aquecida. Depois que certa quantidade de depsito tiver se acumulado, comear a escorrer da superfcie onde se depositou e o ciclo de ataque ser reiniciado. 5.2.7 Deteriorao mecnica

A vida til de tubos e conexes de fornos pode ser reduzida como resultado de deteriorao mecnica. As duas causas mais comuns so vazamentos pelas mandrilagens e danos durante a limpeza mecnica. O vazamento por mandrilagem uma dificuldade mecnica. A sua causa pode ser um procedimento incorreto ou impercia durante a instalao original dos tubos ou ser devido a aumentos de temperatura durante a operao. Os danos a um tubo durante a limpeza podem ser causados por procedimento incorreto ou impercia. Uma das causas mais comuns deixar o aparelho de limpeza operar em uma posio durante tanto tempo que chega a cortar a parede do tubo. A remoo de coque com vapor e ar ( steam-air decoking ) pode causar sria oxidao ou outra deteriorao dos tubos se as temperaturas no forem cuidadosamente controladas. Fora em excesso usada pelo operrio no fechamento dos cabeotes pode resultar no aparecimento de fraturas no corpo do cabeote ou ento na base das suas orelhas. Tambm pode causar desgaste excessivo ou distoro nas sedes do tampo ou da curva em U, nas orelhas do cabeote, ou das peas de fixao (travas ou parafusos de cabea). O uso de fora excessiva geralmente ocorre devido limpeza inadequada de superfcies esmerilhadas ou troca de tampes. Educao, treinamento e superviso contnua do operrio indicando-lhe cuidado que deve ter o modo de usar, e o aperto permissvel, so essenciais para evitar este dano. Defeitos de fundio ou de forjamento tambm podem dar origem s fraturas no corpo do cabeote ou na base das suas orelhas.

5.3

Fornalha

Os principais fatores que causam a deteriorao na fornalha so:

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a) Condies climticas: a taxa de deteriorao cansada pelas condies climticas depender grandemente da atmosfera ser seca, mida ou salina, e do grau de poluio do ar pelos fumos industriais que podem ser corrosivos. A deteriorao provocada por uma atmosfera mida pode no ser devida localizao geogrfica do forno dentro da prpria refinaria. Um exemplo o caso de um forno localizado nas proximidades de depsitos de refrigerao (cooling ponds) ou torres de resfriamento (cooling towers) com os ventos soprando na direo do forno. Os tipos de deteriorao que resultam de condies climticas so: o enferrujamento da estrutura de ao exposta ou no pintada; a deteriorao geral de superfcies pintadas; e a eroso e deteriorao da alvenaria externa do concreto, do isolamento, etc., que forma o envoltrio externo de um forno. Deixando-se o envoltrio externo se deteriorar, fender ou desagregar, a chuva ou a umidade entrar por essas aberturas e deteriorar o refratrio interno, o isolamento e a estrutura de ao, particularmente quando o forno estiver fora de servio por alguma razo. b) Temperatura de operao: as condies de queima e a temperatura do forno so as maiores causas de deteriorao dos materiais que formam o invlucro interno do forno. A severidade da deteriorao variar com a temperatura do forno que, por sua vez, determinada pelas condies de operao. A finalidade desses materiais do invlucro interno, tais conto o refratrio ou isolamento, proteger a armao de ao estrutural, as estruturas do teto e os espelhos dos tubos, contra calor. Como resultado das longas exposies altas temperaturas os refratrios deterioram por Iascamento (spaliing), avaria do material ligante, fuso e perda de resistncia estrutural. Quando a ao isolante do refratrio ou do isolamento fica reduzida, a ancoragem de ao fica sujeita aos gases quentes do forno e se deterioram rapidamente por oxidao, queima, escamao o possivelmente transformao da estrutura metalrgica. c) Produtos de corroso: agentes muito corrosivos so produzidos na queima dos combustveis que contenham enxofre e vandio. Os tipos de corroso que podem resultar da queima desses combustveis foram vistos nas explicaes anteriores. Estes mesmos tipos de ataque ocorrero nas peas de ao frias se elas forem expostas aos gases do forno devido deteriorao do refratrio ou isolamento, ou se o forno for operado com presso positiva. Quando as cinzas e o refratrio entram em contato com a temperatura moderadamente alta, pode ocorrer uma ao fundente (fluning action) com produo uma escria mais ou menos fluida. Os xidos metlicos, como o de vandio ou molibdnio, so agentes fundentes. A formao dessa escria produz no mnimo trs aes deterioradoras: Fuso; Penetrao e Ao Qumica. O efeito geral dessa ao escorificante o decrscimo da espessura do refratrio e de sua ao isolante causando assim a exposio da ancoragem de ao s altas temperaturas, etc.

5.4

Chamins e dutos

Os fatores que causam a deteriorao dos mesmos so: a) Recalque : este fator pode causar fendas nas chamins de tijolos ou de concreto e nos dutos de fumaa. As fendas reduzem a resistncia estrutural e permitem a entrada de chuva e umidade que causaro a deteriorao dos revestimentos refratrios e da ferragem de ao no caso das chamins de concreto.

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b) Condies climticas: causam deteriorao das chamins, dos tijolos, concreto, ao, e dos dutos de fumaa, devido s condies climticas. c) Temperatura de operao: alta temperatura a maior causa da deteriorao de chamins. Tijolos, concreto, revestimentos refratrios e chapa de ao usada na construo de chamins e dutos de fumaa, esto sujeitos aos mesmo tipos de deteriorao por alta temperatura. d) Produtos de combusto: a deteriorao resultante dos produtos de combusto pode ser muito severa nas superfcies internas das chamins, dos dutos de fumaa, e seus revestimentos refratrios ou isolantes. A uma certa altura das chamins, a temperatura do gs de combusto pode cair at o ponto onde ocorre a condensao, chamado ponto de orvalho (dew point). Quando esta condio atingida, os produtos da combusto se combinam com a umidade formado cido sulfrico e cido carbnico diludos. O primeiro muito corrosivo para o ao, e em menor grau: deterioram os tijolos, concreto e os revestimentos refratrios ou isolantes usados na construo de chamins. Quando a chamin est em operao, a seo dela que estiver com a temperatura abaixo do ponto de orvalho est sujeita a ataque; quando a chamin no estiver em operao, ser atacada em todo o seu comprimento, como tambm o duto de fumaa.

66.1

FREQUENCIA DE INSPEO E EPOCA PARA A INSPEOGeneralidades

Os fornos so comumente de alguma unidade de processamento, e pode acontecer que o tempo que passem operando o intervalo entre inspees seja determinado por algum outro equipamento da umidade. Da parada da unidade oferece a oportunidade para a inspeo do forno. Deve-se tirar proveito de cada perodo de parada, para inspeo dos tubos, conexes, etc., salvo se o tempo de operao desde a parada anterior for muito pequeno. Os principais fatores que devem ser considerados cuidadosamente para se estabelecer o intervalo de tempo entre inspees de um forno num dado tipo de unidade de processamento so segurana e operao eficiente. Vale ressaltar que em geral o controle da vidas das peas e/ou acessrios nos fornos controlada por horas de operao( 1 ano equivale a 8760 horas ou seja se um forno operar de forma ininterrupta durante 2 anos considera-se que todas as suas peas possuem 17520 horas de operao). Isso ponto relevante para definio de procedimentos de reparos em caso de falhas. 6.2 Segurana

Deve ser o primeiro fator para estabelecimento do intervalo de inspeo. A segurana deve ser considerada tanto do ponto de vista de proteo do pessoal de operao como de proteo do equipamento. Devem ser conhecidas as taxas de deteriorao das vrias partes do forno a fim de se estabelecer a freqncia de inspeo. O intervalo entre inspees deve ser tal que quando a unidade for parada, ainda haja alguma folga para corroso na parte essencial mais fraca. Se as condies de operao, ou a natureza da carga forem modificados num dado forno, deve-se verificar cuidadosamente a necessidade de ser revisado o intervalo de inspeo a fim de se compensar as novas condies. Quando ocorrer uma parada de emergncia na unidade, resultante de alguma falha mecnica ou mau funcionamento, deve ser feita uma investigao completa para que no ocorra outra vez semelhante condio em outras unidades.

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77.1

ROTINA DE INSPEO EM FORNOS DE PROCESSOOBJETIVO

Padronizar os critrios utilizados na atividade de inspeo em fornos de processo, e oferecer suporte tcnico e conhecimento especfico aos profissionais envolvidos, bem como definir as responsabilidades interfaces com outros rgos da empresa.

7.2

DEFINIES

Abafador: Vlvula para bloqueio ou controle da tiragem dos gases de combusto. Bacia de Cinzas: Regio existente na base da chamin de concreto com a funo de acumular as cinzas que se precipitam dos gases de combusto. Cabeote: Acessrio de conexo entre dois tubos adjacentes desviando o fluxo normalmente em 180 dotado de plug removvel permitindo a limpeza e inspeo . dos tubos. Caixa de Fumaa: Regio do forno situada entre os ltimos tubos de sada da conveco e o duto de gases de combusto. Cmara de Ventilao: Regio anular em toda a extenso da chamin, ou seja, o espao entre o concreto armado e a parede refratria que tem a finalidade de refriger-la atravs de tiragem natural de ar que a circula. Cmera Plena (Plenum) ou Caixa de Ar: Caixa que envolve os queimadores, destinada a distribuir adequadamente o ar. Carga a Frio ou de Instalao: a carga de reao da mola quando da instalao do suporte. Corresponde a carga de uma das extremidades (incio ou fim) do curso de trabalho e pressupe a ausncia de cargas trmicas no sistema. Carga a Quente ou de Operao: a carga requerida pelo sistema quando em operao. Corresponde ao outro extremo do curso de trabalho do suporte e pressupe cargas trmicas do sistema. Chamin : Equipamento auxiliar que une a cmara de combusto do equipamento principal ao exterior, destinado a dar tiragem aos gases de combusto. Em alguns casos a unio da cmara de combusto com a chamin feita atravs de dutos. Corroso-Sob-Isolamento (CSI): a corroso que ocorre sob o isolamento trmico devido infiltrao de umidade ou condensados. Curva de Retorno: Acessrio de simples interligao entre dois tubos adjacentes, em um mesmo passe, desviando normalmente o fluxo em 180 . Dutos de Ar : O limite compreendido desde o ponto de suco do ar da atmosfera at a posio onde o ar pr-aquecido alimenta os queimadores. Dutos de Gases de Combusto : Dutos de descarga de gases de combusto para a atmosfera, compreendendo a regio entre a caixa de fumaa e a chamin. Espelho: Tipo especial de suporte que apia vrios tubos numa nica pea. Pode ser Extremo ou Intermedirio se est junto extremidade dos tubos ou no. Fornos: Equipamentos industriais que se destinam a aquecer fluidos circulantes em serpentinas de tubos por meio da chama de qualquer substncia combustvel em cmaras semi-fechadas. LP :Ensaio com Lquido Penetrante. - 30/59 -


No-Conformidades: Toda e qualquer situao que fuja s condies previamente estabelecidas. Orifcios de Ventilao: Orifcios que permitem a entrada de ar frio (base da chamin) e sada de ar quente (no topo da chamin) por tiragem natural. o ar circula pela cmara de ventilao. PAF - Sistema de Pr-Aquecimento de Ar dos Fornos: Sistema de praquecimento do ar usado na queima do combustvel, com o intuito de economizar energia. Pendural: Tirante de sustentao dos tubos do teto, fixo na estrutura do forno. Recomendao de Inspeo e OS de Inspeo: Documento emitido pela Inspeo de Equipamentos solicitando servios prvios de apoio (acesso, iluminao, limpeza) ou indicando a necessidade de providncias decorrentes de inspeo (reparos, substituies). Regio de Conveco: Regio do forno onde a troca trmica se d predominantemente por conveco. Regio de Radiao: Regio do forno onde a troca trmica se d predominantemente por radiao. Serpentinas: Conjunto de tubos e acessrios por onde circulam o fluido a ser aquecido por meio da chama de qualquer substncia combustvel em cmaras semifechadas. Suporte de Mola de Carga Constante: So suportes onde a fora liberada mantida constante atravs da combinao entre o deslocamento de uma ou mais molas e um brao varivel entre o ponto de aplicao da fora e as molas. Suporte de Mola de Carga Varivel: So suportes onde a fora liberada proporcional ao deslocamento de uma ou mais molas internas ao suporte. Suporte de Tubo: Pea metlica fixa estrutura do forno, tendo por funo suportar a carga imposta pelos tubos. Suportes de Contrapeso: So dispositivos compostos de um contrapeso associado a um conjunto de roldanas e cabos de ao ou a uma alavanca, e possuem uma capacidade de suporte rigorosamente constante, pois a carga suportada igual ou equivalente ao contrapeso. (Ver figura no anexo 3). Tubulaes de Utilidades : Tubulaes auxiliares posicionadas a jusante dos primeiros bloqueios gerais.

7.3

CONDIES GERAIS

As inspees dos fornos de processo devem ser precedidas de consultas aos histricos e/ou os registros do arquivo fsico, bem como, aos desenhos do equipamento e s Recomendaes de Inspeo pendentes. 7.3.1 Planejamento da Inspeo

a primeira etapa da inspeo de um forno e consiste no levantamento de todas as informaes necessrias para garantir a qualidade da inspeo a ser executada. Ao receber a programao de inspeo, recomendvel que o inspetor busque conhecer todos os aspectos disponveis do forno, que possam interferir na sua integridade fsica. Relacionamos abaixo alguns pontos importantes a serem verificados nessa etapa: a) detalhes construtivos: material, especificao do isolamento trmico. - 31/59 -


b) acessrios existentes e suas folhas de dados. c) condies operacionais de projeto: presso, temperatura e fluido de trabalho. d) mecanismos de danos a que o forno est sujeito, caso exista e j tenha sido identificada. e) para inspeo de CSI, identificar previamente os locais onde ser necessria a remoo de isolamento trmico para inspeo (vents, drenos, tomadas de instrumentos, conexes); f) ensaios e regies a serem realizados;g) apoios de servios necessrios boa conduo dos servios, bem como, sua programao; h) microclima na regio a ser inspecionada; i) motivo e objetivo da inspeo. 7.3.2 Inspeo em Operao

Verificar condies do forno e eventuais ocorrncias anormais. 7.3.2.1 Ferramentas e Instrumentos Utilizveis -martelo, esptula, D-Meter, equipamentos para ensaios-no-destrutivos, lupa, im, sabo lquido, trena, marcador industrial, kit de teste por pontos, mquina fotogrfica, paqumetro ou micrmetro de profundidade, termmetro (de contato ou tico), lanterna prova de exploso, escova de ao carbono e/ou ao inoxidvel. 7.3.3 Itens a Serem Inspecionados

Apresentamos a seguir o detalhamento da inspeo nas partes mais comuns de fornos de processo, porm uma avaliao preliminar dos desenhos do equipamento a ser inspecionado necessrio,quando todos os componentes devem ser identificados. 7.3.3.1 Chaparia Inspeo visual na chaparia com especial ateno a pontos com pintura calcinada, rubros ou chapas empenadas que indicam falha no isolamento ou refratrio interno. Pequenos pontos circulares com protuberncia escura so, normalmente, resultantes da corroso interna por condensao cida ao redor da solda do pino de sustentao do isolamento/refratrio, devida infiltrao dos gases de combusto.

Pintura queimada

Refratrio com falha interna

A inspeo termogrfica para deteco de pontos quentes, indicativos de danos no isolamento/refratrio. recomendvel a sua aplicao antes de paradas, para auxiliar no planejamento da interveno.

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Chapa do piso com desprendimento da pintura

Vista da falha na chapa do piso por superaquecimento

7.3.3.2 Vigas / Longarinas / Base Inspecionar visualmente avaliando o estado da pintura, a existncia de corroso, a fixao e estabilidade desses componentes. Verificar as fundaes quanto a recalques e estufamento e/ou rompimento da base de concreto e exposio da ferragem corroso. 7.3.3.3 Escadas e plataformas Verificar visualmente as condies fsicas das chapas, pontos de fixao, grades, degraus, estrutura e guarda-corpo, quanto existncia de partes soltas, frouxas ou mal instaladas, deformaes, corroso, trincas, vibraes e regies com empoamento de gua, alm do estado geral da pintura. 7.3.3.4 Suportes Mveis 7.3.3.4.1 Suportes de Carga Constante e Varivel

Interferncia ao curso do suporte provocada por outros elementos estruturais ou da tubulao; Existncia de deslocamento do suporte em relao ao seu apoio; Posio dentro do curso de trabalho especificado; Fixao do suporte a linha ou a sua base, quanto corroso, trincas, soldas rompidas, deformaes permanentes e estado dos tirantes; Estado da mola quanto corroso, espaamento uniforme das espiras, sinais de trincas e encosto adequado das extremidades; Plaqueta de identificao, plaquetas de cargas e rgua de curso, quanto ao estado e a correta localizao; Discos de ajuste da mola, quanto ao empeno e corroso; Caixa de proteo da mola quanto corroso ou outra deteriorao; Se todas as travas foram removidas; Situao da lubrificao das articulaes e das roscas; Se ainda h curso disponvel nos componentes roscados (luvas e tirantes); - 33/59 -


Para o caso de suportes geminados, verificar a posio do curso de trabalho de ambos.

7.3.3.4.2 Suportes de Contra Peso Alm dos itens descritos em acima, verificar tambm os seguintes aspectos: Estado geral dos cabos, roldanas, pinos e acessrios quanto corroso, desgaste e outros danos; Lubrificao das roldanas, cabos e outras partes mveis; Estado geral do indicador de movimento.

7.3.3.5 Plenum e Queimadores Verificar condies da caixa dos queimadores (plenum) da mesma forma que na inspeo da chaparia. Quando da remoo para limpeza dos queimadores, inspecionar visualmente condio dos maaricos, bicos, refratrios. Obs.: os queimadores de gs costumam sofrer oxidao severa por alta temperatura. - 34/59 -


7.3.3.6 Ramonadores Verificar as condies fsicas do sistema 7.3.3.7 Tomadas de instrumentos Realizar inspeo das condies fsicas dos componentes e da pintura, se pintado, verificar a existncia de corroso, vibraes, vazamentos, deformaes, danos mecnicos, sinais de tenses provenientes de montagem inadequada, empolamentos ou gotejamento de condensado sobre os mesmos. NOTA: Deve-se ter ateno especial na inspeo destes componentes, pois podem possuir espessura nominal menor do que a da linha principal, apresentam dificuldade maior de pintura, podem estar locados em locais de difcil acesso, alm de serem mais susceptveis a corroso sob isolamento e danos por vibrao. 7.3.3.8 Instrumentos A inspeo preventiva dos instrumentos de responsabilidade da Instrumentao, entretanto, devem ser verificadas as condies fsicas da parte estrutural, suportes e parafusos quanto corroso,deformaes ou vibraes, quando da inspeo dos fornos em que os instrumentos estejam conectados. 7.3.3.9 Tubulaes e Acessrios Realizar inspeo visual nos acessrios e trechos de tubulaes conectados ao equipamento, preferencialmente at o primeiro bloqueio. 7.3.3.10 Chamins 7.3.3.10.1 Chaparia Realizar inspeo visual em toda extenso, atentando a pontos com pintura queimada e chapas deformadas (indicativo de possvel queda do isolamento ou refratrio). Para acesso s partes altas o inspetor pode utilizar binculos, andaimes, elevador de carga ou acesso por corda. Deve-se efetuar inspeo visual e quando necessrio, martelamento, verificando a existncia de furos e/ou vazamento de gases. Esses furos so normalmente causados por corroso interna (por condensao cida).

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Normalmente as chamins possuem chapas de contraventamento. Nesses casos devem ser observados os cordes de solda de fixao com a chamin quanto corroso.

7.3.3.10.2 Fixao Realizar inspeo visual em todos os parafusos de fixao da chamin quanto existncia de corroso e deformao. 7.3.3.11 Dutos de Ar e Gs 7.3.3.11.1 Dutos Com Isolamento Interno Deve ser realizada inspeo visual em toda extenso, verificar a existncia de corroso, deformaes e pontos rubros, com pintura calcinada e chapas deformadas que indicam queda ou ineficincia do isolamento ou refratrio. Verificar a existncia de furos e vazamentos de gases, normalmente causados por corroso interna por condensao cida sob revestimento. Se necessrio utilizar instrumento para medio de temperatura.

7.3.3.11.2 Dutos com Isolamento Externo Realizar inspeo visual em toda a extenso, atentando para pontos das chapas de proteo do isolamento onde possa haver infiltrao de gua, verificar a existncia de vazamentos de gases que indicam furos na chaparia. Os furos podem ser causados por corroso sob o isolamento devido infiltrao de gua, por corroso interna devido condensao cida ou pela combinao de ambos os mecanismos. Se necessrio, remover o isolamento nas regies de infiltrao de gua para inspeo da chaparia quanto existncia de corroso sob isolamento.

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7.3.3.11.3 Vigas e Estruturas Realizar inspeo visual em toda a extenso verificando as condies fsicas quanto corroso, deformaes, vibraes, fixao e rigidez do conjunto. Deve-se atentar para os parafusos de fixao e locais que permita o acmulo de gua de chuva. 7.3.3.11.4 Juntas de Expanso ou Dilatao Verificar as condies fsicas dos elementos (foles, ancoragem, guias, tirantes) quanto corroso, eroso, vibrao, deflexes excessivas (axial, lateral, angular), presena de materiais estranhos alojados nas corrugaes dos foles impedindo o livre movimento dos mesmos e existncia de vazamentos. Nas juntas de dilatao verificar se possuem liberdade de movimento, bem como, deformaes ou existncia de vazamentos.

7.3.3.12 Interna em Operao recomendvel fazer a cada inspeo externa, ou sempre que necessrio, inspeo visual interna atravs das janelas de inspeo a procura de pontos avermelhados, "laranjas" e empenos dos tubos e curvas; braadeiras e suportes cados ou oxidados; refratrios cados ou estabilidade de paredes de tijolos e piso. Verificar a qualidade da combusto atravs das caractersticas das chamas (altura, abertura, centralizao, estabilidade, presena de fumaa e/ou fagulhas) e da presena de respingos de combustvel no interior do forno (caractersticas de queima incompleta). Nessa oportunidade, verificar se os parmetros operacionais esto conforme projeto.

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7.3.4

Inspeo Interna em Parada

realizada com o equipamento parado, aberto, de acordo com o plano de inspeo contido no documento normativo de Planos e Programas de Inspeo de Equipamentos Estticos, pode entretanto ser realizado a qualquer momento, caso haja avaria ou suspeita ou interveno de manuteno que possibilite a inspeo. 7.3.4.1 Ferramentas e Instrumentos Utilizveis -martelo de inspeo, esptula, D-Meter, equipamentos para ensaios-no-destrutivos, lupa, im, trena, marcador industrial, kit de teste por pontos, lanterna prova de exploso, escova de ao carbono e/ou ao inox, saco plstico para coleta de amostras, mquina fotogrfica, paqumetro ou micrmetro de profundidade, fita para medio de circunferncia 7.3.4.2 Itens a Serem Inspecionados Apresentamos a seguir o detalhamento da inspeo nas partes mais comuns de fornos de processo, porm uma avaliao preliminar dos desenhos do equipamento a ser inspecionado necessrio,quando todos os componentes devem ser identificados. 7.3.4.3 Consideraes Gerais Devem ser registradas todas as observaes relevantes atravs de fotos, croquis e se necessrio coleta de amostra de cinzas e produtos de corroso, que possibilitem, aps anlise, a identificao do processo corrosivo. Nos fornos onde existem cabeotes, marcar os plugs e mandrilagens com vestgios de vazamento. Nos fornos onde seja necessria a lavagem e neutralizao dos tubos para evitar ocorrncias de corroso, deve ser verificada a eficincia da lavagem e o pH na superfcie metlica aps neutralizao. 7.3.4.4 Inspeo de Abertura realizada aps a liberao do equipamento pela Operao e Segurana, e antes da desmontagem dos internos e da execuo de limpeza. Na inspeo de abertura normalmente feita avaliao e registro do nvel e caractersticas das deposies sobre os tubos, sinais de queima incompleta (respingos de combustvel) , presena de objetos estranhos, existncia de internos cados ou deformados (braadeiras, suportes, refratrios); se necessrio, efetuar registro fotogrfico e remoo de amostra para anlise de contaminantes.

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7.3.4.5 Queimadores a) Verificar o acionamento das virolas de controle de entrada de ar para os maaricos e a necessidade de sua lubrificao; b) Verificar as chapas de conteno dos blocos refratrios dos cones difusores dos maaricos com relao reduo de espessura e abaulamento bem como o anel de sustentao dos blocos dos cones difusores secundrios; c) Inspecionar os blocos refratrios com relao a trincas e eroso; d) Inspecionar as canetas de leo, vapor, gs e piloto, bem como a cmara de atomizao e o atomizador, como relao corroso e eroso; e) Inspecionar os bicos de leo e gs quanto aos dimetros e ngulos dos furos; f) Verificar o estado dos parafusos de fixao dos queimadores; g) Executar teste pneumtico de estanqueidade na linha de gs para verificar a estanqueidade das vlvulas; h) Executar teste hidrosttico nos mangotes das linhas de leo e vapor, para verificar a existncia de vazamentos; i) Verificar conformidade dimensional e de posicionamento dos componentes dos queimadores aps montagem, em relao ao projeto. Especial ateno deve ser dada ao alinhamento, nivelamento e centralizao do conjunto.

7.3.4.6 Dutos de Ar e Gases de Combusto a) Inspecionar a chaparia com relao corroso e necessidade de reparo e/ou pintura; b) Inspecionar o isolamento trmico e refratrio dos dutos e do plenum; c) Inspecionar as juntas de expanso dos dutos quanto s condies fsicas dos elementos (foles, ancoragem, guias, tirantes) quanto corroso, eroso, danos por vibrao, deflexes excessivas (axial, lateral, angular), presena de materiais estranhos alojados nas corrugaes dos foles impedindo o livre movimento dos mesmos, regies com trincas ou furos.

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Nas juntas de dilatao verificar se possuem liberdade de movimento conforme prescrito no projeto, bem como, deformaes ou existncia de pontos de ocorrncia de vazamentos. Nas juntas de expanso fabricadas em ao inoxidvel austentico realizar ensaio com lquido penetrante nas regies dos corrugados onde haja suspeita de trincas. d) Verificar as condies fsicas e de acionamento dos sistemas de controle de vazo de ar e gases de combusto; e) Inspecionar as chapas laterais, do fundo e teto do plenum com relao a deformaes e empenamentos; f) Inspecionar o sistema de preaquecimento de ar, verificando as condies fsicas dos seus componentes (caixas, cestos, selagem, chaparia).

7.3.4.7 Linhas Externas ao Forno a) Efetuar medio de espessura em pontos predeterminados das linhas de entrada e sada de carga; incluindo as conexes; b) Executar, medio de espessura e teste de martelo das linhas de combustveis, vapor de abafamento, gs residual e vapor para ramonadores; c) Remover para inspeo visual interna eventuais trechos de linhas de sada e vlvulas; d) Inspecionar os estojos e porcas dos flanges e vlvulas das linhas externas ao forno (exame visual e martelamento) e sede de assentamento das juntas quanto s condies fsicas (quando houver acesso); e) Verificar o estado do isolamento trmico; f) Ateno especial deve ser dada s linhas de vapor de abafamento. Remover parcialmente o isolamento destas linhas para medio de espessura-teste de martelo e verificao de corroso sob o isolamento, visto que no so comumente utilizadas. g) Ateno tambm para os suportes tipo munho, principalmente em tubulaes isoladas e munho aberto.

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7.3.4.8 Cmara da Radiao 7.3.4.8.1 Serpentina de Hidrocarbonetos a) Inspecionar visualmente os tubos quanto existncia de sulcos ou estrias, trincas, corroso ou desgaste na regio de passagem pelos espelhos, empenamentos e deformaes localizadas, oxidao externa devido alta temperatura; executar ensaio transluzente (feixe de luz da lanterna paralela ao tubo) para auxiliar na identificao das deformaes). b) Martelar os tubos para verificao da existncia de camada de xidos e/ou formao de coque internamente; c) Efetuar medies de espessura dos tubos nos pontos previamente determinados e marcados em relao a um referencial fixo da serpentina, determinando as taxas de corroso. Atentar para que as camadas de xido porventura existentes sejam efetivamente removidas; d) Executar medidas de espessura (varredura) nas geratrizes externas das curvas de retorno nos fornos com esse tipo de conexo; e) Efetuar medio de espessura em regies onde, pela inspeo visual e martelamento ou por existirem condies favorveis corroso, haja possibilidade de perda de espessura; f) Efetuar, quando necessrio medio do dimetro, dureza, flecha e avaliao metalogrfica dos tubos; comprimento do tubo (alongamento por fluncia) g) Em fornos que usam cabeotes solicitar abertura dos plugs dos cabeotes dos 02 ltimos cabeotes de cada passe. Tubos que apresentarem pontos quentes em operao devem ter os plugues abertos para verificao de ocorrncia de coque; h) Para fornos com cabeotes inspecionar os tubos internamente aps a lavagem e sopragem com a utilizao de dispositivos apropriados de iluminao; verificando a remoo do coque e se no houve danos mecnicos ao tubo e sedes de vedao dos cabeotes; i) Quando necessrio efetuar turbinagem, decoqueamento com ar e vapor, ou outros mtodos para remoo do coque quando existente; Nota: Caso a turbinagem remova uma quantidade grande ou anormal de coque em um dos tubos, os tubos vizinhos tambm devem ser inspecionados internamente. j) Em fornos que usam cabeotes, avaliar a incidncia de corroso, na regio da mandrilagem do tubo, atravs medio de espessura interna; k) Inspecionar internamente os cabeotes abertos e outros sob suspeita, bem como as soldas de selagem dos tubos, quando existirem, quanto ocorrncia de trincas; atentar para danos mecnicos na regio de mandrilagem e sedes de vedao; l) Inspecionar as travessas e orelhas dos cabeotes ou curvas com partculas magnticas; m) Verificar os suportes (pendurais, olhal, pinos de sustentao, apoio, guias) dos tubos e suas atracaes quanto perda de espessura por corroso, trincas e rupturas; n) Inspecionar espelhos, termopares de parede, poos de indicadores de temperatura e tomadas de gases para anlise; o) Inspecionar os tubos-guia localizados nas curvas inferiores da radiao com relao corroso dos mesmos, e inspecionar a regio de solda com a curva, para o caso de fornos verticais. Verificar tambm o livre deslocamento dos tubos guia; recomendvel uso de LP na solda pio/curva. - 41/59 -


p) Nos tubos que possuem curva de retorno sem acesso visual interno, deve-se avaliar a quantidade de coque atravs de gamagrafia. Nota: No caso de fornos sujeitos corroso naftnica, inspecionar com gamagrafia por amostragem as soldas dos ltimos tubos da serpentina de radiao, quanto corroso interna.

7.3.4.8.2 Refratrio e pinos de ancoragem a) Verificar visualmente a existncia de trincas, calcinao, perda de suportao, queda de trechos e degradao por ataque qumico. A integridade da argamassa pode ser testada com um estilete de 5mmde dimetro e 120mm de comprimento. O estilete no deve penetrar mais que 1/3 da espessura do refratrio. Para verificar a aderncia ou trincas internas, recomendvel bater com martelo de bola de 250g. b) Verificar o revestimento refratrio das tampas e paredes da caixa de cabeotes. Verificar tambm as condies das juntas de vedao em amianto dessas tampas. c) Verificar as condies fsicas do revestimento refratrio de proteo dos tirantes de sustentao do cone, quando existente. (aplicvel somente para fornos verticais); d) Inspecionar o isolamento trmico da abbada de radiao, com relao aos desprendimentos e quanto ao estado do sistema de fixao (aplicvel somente para fornos verticais). f) Verificar o refratrio das regies de passagem entre tubo e paredes e teto, quando for o caso. g) Os pinos de ancoragem sofrem oxidao alta temperatura e devem ser substitudos quando comprometem a fixao da manta, concreto ou argamassa. - 42/59 -


h) Os tijolos no devem apresentar calcinao severa, trincas que afetem a sua estabilidade e deficincia na estabilidade. Sempre que isto ocorrer, recomendvel substituir os tijolos comprometidos ou refazer a parede de tijolos, conforme a extenso do dano. As fibras cermicas que sofrem ataque qumico esfarelam ao toque da mo; nesses casos, a substituio da camada vai depender da espessura afetada. Em caso de substituio de uma camada prxima deve ser inspecionada com o mesmo critrio.

7.3.4.8.3 Chaparia A chaparia deve ser inspecionada quando o refratrio for substitudo ou sempre que haja indcios de danos que afetem a sua integridade. Verificar as condies fsicas das chapas quanto corroso, condies da pintura externa, deformaes e o estado fsico do sistema de ancoragem. 7.3.4.8.4 Cone/Camisa a) Efetuar inspeo visual no bico fundido bem como nas chapas do cone, discos e camisa, verificando esses componentes com relao a, trincas e perdas de espessura. Verificar tambm, as cunhas e grampos de unio das chapas fundidas do cone. Os tirantes de sustentao do cone devem ser inspecionados com Lquido Penetrante; b) Inspecionar as orelhas onde se fixam os tirantes de sustentao de componentes; c) Inspecionar as chapas laminadas quanto a empenamentos, trincas e rompimentos nas regies de ligao aparafusada.

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7.3.4.8.5 Sistema de Proteo a) Verificar a operacionalidade das janelas de exploso; b) Inspecionar o sistema de vapor de abafamento; c) Verificar os cabos e fixao do aterramento eltrico. 7.3.4.9 Cmara de Conveco 7.3.4.9.1 Serpentina de Hidrocarbonetos a) Inspecionar visualmente os tubos quanto existncia de sulcos ou estrias, trincas, corroso ou desgaste na regio de passagem pelos espelhos, empenamentos e deformaes localizadas, oxidao externa devido alta temperatura; b) Verificar o estado dos tubos quanto a deformaes, desgastes na regio dos ramonadores, corroso generalizada ou localizada e desgaste por abraso, junto aos suportes dos tubos, se esto livres para se deslocarem atravs dos furos dos espelhos. No caso dos tubos pinados remover alguns pinos para medio de espessura do tubo; c) Solicitar a abertura de plugues de alguns cabeotes para verificar a existncia de coque. Efetuar medio de espessura nas curvas de retorno; d) Verificar os suportes dos tubos, espelhos, tirantes e chapas da camisa quanto perda de espessura, trincas ou rupturas; e) Inspecionar os termopares de parede, poos de indicadores de temperatura e tomadas de gases para anlise, quanto corroso e trincas. f) A fixao dos suportes chaparia muito importante, recomendvel a remoo do refratrio para permitir a sua inspeo.

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7.3.4.9.2 Serpentina de Vapor a) Efetuar medio de espessura e martelamento, nos tubos e curvas; b) Inspecionar visualmente os tubos e curvas quanto corroso, trincas, deformaes e desgaste por abraso, junto aos suportes. 7.3.4.9.3 Ramonadores a) Remover os ramonadores para reviso mecnica; b) Inspecionar lanas, bicos, suportes e vlvulas de vapor quanto s condies fsicas. Verificar as vlvulas de vapor quanto sua estanqueidade. 7.3.4.9.4 Refratrio a) Utilizar mesmo critrio que item 7.3.4.8.2 b) Verificar a vedao entre espelhos e tubos e das tampas das caixas de curvas e cabeotes, quando existir. 7.3.4.9.5 Chaparia a) Efetuar inspeo visual e teste de martelo para avaliao das regies a serem reparadas; b) Verificar as chapas defletoras quanto a empenos, sustentao e corroso; c) Inspecionar as camisas dos ramonadores quanto corroso e trincas nas soldas com a chaparia do forno e chapas de proteo do refratrio; d) Verificar as condies da pintura externa da chaparia. 7.3.4.9.6 Caixa de Fumaa e Chamin a) Efetuar inspeo visual externa e martelamento nas chapas; b) Efetuar martelamento nos parafusos de unio das sees da chamin e remover 2 desses para inspeo; c) Verificar os mancais, cabos, guias e juntas de acionamento do abafador (damper); d) Verificar o refratrio quanto a fissuras, esboroamento, desprendimentos, perda de ancoragem e perda de espessura; A perda de espessura mxima admissvel de 1/4 da espessura original ou reas com perdas entre 1/6 e da espessura original, no podendo ser mais que 10% da rea total. recomendvel testar a resistncia penetrao do refratrio com estilete. Ser Considerado em boas condies caso a penetrao seja de no mximo 1/3 da espessura original. Verificar tambm a condio da calafetao dos tijolos. e) Examinar a chapa do abafador, seu eixo e a sede de assentamento quanto perda de espessura por corroso e deformaes, partes soltas, frouxas ou folgadas, liberdade de movimentao das palhetas. Verificar a incidncia de corroso nas extremidades internas do eixo do abafador, devido condensao de gases. Verificar se o abafador no est sofrendo interferncias; f) Verificar as juntas de dilatao quanto vedao, trincas, deformaes e corroso; g) Verificar as condies das escadas, plataformas e dispositivos de iamento existentes na chamin;

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h) Verificar os cabos e conexes eltricas de pra-raios e aterramento da chamin; i) Verificar as condies fsicas dos chapus chineses caso existam. Verificar condies da bacia de cinzas, orifcios de ventilao, revestimento anti-cido, das placas de chumbo, cmara de ventilao.

7.3.4.9.7 Caixa de Cabeotes/Curvas a) Inspecionar a chaparia das caixas, tampas, bem como as vigas estruturais; b) Inspecionar as chapas (almofadas) de conteno do isolamento trmico

Documents

Apostila de Fornos