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    RREECCUURRSSOOSSHHUUMMAANNOOSS

    UUNNIIVVEERRSSIIDDAADDEEPPEETTRROOBBRRAASS

    EESSCCOOLLAADDEECCIINNCCIIAASSEETTEECCNNOOLLOOGGIIAASSDDOOAABBAASSTTEECCIIMMEENNTTOO

    VVAASSOOSSDDEEPPRREESSSSOO

    Apostila elaborada por:Guilherme Victor P. DONATO1& Fernando Augusto Mouro VILLAS BOAS2

    1CENPES/PDP/TMEC TECNOLOGIA DE MATERIAIS E CORROSOChave: br46 / [email protected]: 812-70642RH/UP/ECTAB ESCOLA DE CIENCIAS E TECNOLOGIAS ABASTECIMENTOChave: sg1g /[email protected]: 801-3475

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    CURSO DE VASOS DE PRESSO

    Reviso 2012 Pg. 2 de 321Material didtico de propriedade da PETROBRAS. Sua reproduo, cpia ou divulgao depende de autorizao.

    SUMRIOMDULO I

    1 INTRODUO .................................................................................................................. 5

    2 DESCRIO ..................................................................................................................... 72.1 - COMPONENTES ......................................................................................................... 72.2 - DIMENSES CARACTERSTICAS ........................................................................... 102.3 - ABERTURAS E REFOROS ..................................................................................... 112.4 - PEAS INTERNAS DOS VASOS DE PRESSO ...................................................... 132.5 - ACESSRIOS EXTERNOS DOS VASOS DE PRESSO ........................................ 142.6 - SUPORTES ............................................................................................................... 15

    3 CDIGOS DE PROJETO ................................................................................................ 18

    3.1 - INTRODUO ........................................................................................................... 183.2 - PD-5500 - UNFIRED FUSION WELDED PRESSURE VESSELS ............................. 233.3 - AD MERKBLATTER ................................................................................................ 233.4 - CDIGO ASME - THE AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS ...... 24

    4 TENSES ADMISSVEIS ................................................................................................ 394.1 CRITRIOS PARA FIXAO DAS TENSES ADMISSVEIS ................................. 394.2 HISTRICO EVOLUO DOS FATORES DE SEGURANA NO CDIGO ASME 42

    5 ESPESSURAS PADRONIZADAS E SOBRESPESSURA DE CORROSO .................. 45

    6 DEFINIES ................................................................................................................... 48

    7 ETAPAS DO PROJETO, FABRICAO E MONTAGEM .............................................. 52

    8 COMBINAO DE CARREGAMENTOS ....................................................................... 56

    9 DIMENSIONAMENTO DE COMPONENTES PRESSURIZADOS .................................. 609.1 DIMENSIONAMENTO A PRESSO INTERNA ........................................................ 609.2 DIMENSIONAMENTO A PRESSO EXTERNA ....................................................... 97

    10 ABERTURAS E REFOROS ...................................................................................... 10910.1 INTRODUO ...................................................................................................... 10910.2 PROCEDIMENTOS DE CLCULO (ASME Se.VIII Diviso 1) ......................... 113

    11 TESTES DE PRESSO .............................................................................................. 12611.1 TESTE HIDROSTTICO ....................................................................................... 12611.2 TESTE PNEUMTICO OU HIDROPNEUMTICO ............................................... 13511.3 PROOF TEST ....................................................................................................... 137

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    12 TRATAMENTO TRMICO DE ALVIO DE TENSES ............................................... 14412.1 CONCEITOS BSICOS ........................................................................................ 14412.2 TRATAMENTO TRMICO NO INTERIOR DE FORNOS ..................................... 14512.3 TRATAMENTO TRMICO POR AQUECIMENTO INTERNO ............................... 14612.4 TRATAMENTO TRMICO LOCALIZADO............................................................. 147

    12.5 RECOMENDAES DO CDIGO ASME SEO VIII ........................................ 14913 MATERIAIS ................................................................................................................. 153

    13.1 INTRODUO ...................................................................................................... 15313.2 COMPORTAMENTO EM ALTAS TEMPERATURAS ............................................ 15613.3 COMPORTAMENTO EM BAIXAS TEMPERATURAS .......................................... 160

    14 EXIGNCIAS DIMENSIONAIS.................................................................................... 19114.1 LIMITES DE OVALIZAO EM CASCOS CILNDRICOS, CONICOS EESFRICOS (UG-80) ....................................................................................................... 192

    14.2 TOLERNCIAS PARA TAMPOS CONFORMADOS (UG-81) ............................... 19414.3 TOLERNCIAS PARA ALINHAMENTO (UW-33) ................................................. 19614.4 RECOMENDAES DE NORMA PETROBRAS N-268 ....................................... 197

    MDULO II

    15 CONSERVADORISMO DOS CDIGOS DE PROJETO ............................................. 200

    16 CRITRIOS DE ESCOAMENTO ................................................................................. 204

    16.1 INTRODUO ...................................................................................................... 20416.2 TEORIA DE TENSO MXIMA OU CRITRIO DE RANKINE ............................. 20516.3 TEORIA DE TENSO CISALHANTE MXIMA OU CRITRIO DE TRESCA ....... 20516.4 TEORIA DA ENERGIA DE DISTORO OU CRITRIO DE VON MISES........... 20616.5 EXEMPLOS DE APLICAO DE CRITRIOS DE ESCOAMENTO .................... 207

    17 CLASSIFICAO DE TENSES ............................................................................... 20917.1 - CATEGORIAS DE TENSES ................................................................................ 20917.2 LINEARIZAO E SEPARAO DE TENSES ................................................. 21417.3 - CARACTERIZAO DAS TENSES .................................................................... 222

    18 - SUPORTAO DE VASOS HORIZONTAIS ............................................................... 22918.1 INTRODUO ...................................................................................................... 22918.2 MOMENTOS E ESFOROS CORTANTES .......................................................... 23418.3 TENSES LONGITUDINAIS ................................................................................ 23818.4 TENSES CISALHANTES ................................................................................... 24318.5 TENSES CIRCUNFERENCIAIS ......................................................................... 24518.6 DIMENSIONAMENTO DA SELA SUPORTE ........................................................ 25018.7 FLUXOGRAMA RESUMO DA SUPORTAO DO VASO ................................... 251

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    19 CARGAS DE VENTO EM EQUIPAMENTOS .............................................................. 25219.1 FORAS ESTTICAS DEVIDO AO VENTO ........................................................ 25219.2 PERODO FUNDAMENTAL DE VIBRAO DO EQUIPAMENTO ....................... 25719.3 DESPRENDIMENTO CADENCIADO DE VRTICES .......................................... 26019.4 VERIFICAO DE CARGAS COMBINADAS ....................................................... 261

    19.5 ANEL DE ANCORAGEM E CHUMBADORES ...................................................... 26219.6 DEFLEXO NO TOPO DA TORRE ...................................................................... 263

    20 NORMA REGULAMENTADORA NR-13 .................................................................. 26720.1 - HISTRICO ........................................................................................................... 26720.2 ESCOPO DE APLICAO DA NR-13 .................................................................. 26820.3 COMENTRIOS DA NR-13, REFERENTES A VASOS DE PRESSO ............... 26820.4 PROFISSIONAL HABILITADO .............................................................................. 27220.5 SERVIO PRPRIO DE INSPEO SPIE. ...................................................... 27220.6 FISCALIZAO DE PENALIDADES .................................................................... 273

    21 INSPEO BASEADA EM RISCO / API RP-581 ....................................................... 274

    REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................... 281

    ANEXO A REQUISITOS DE NORMAS PETROBRAS .................................................... 282A.1 NORMAS APLICVEIS A VASOS DE PRESSO ................................................. 282

    ANEXO B EXEMPLOS DE CLCULOS .......................................................................... 284B.1 - COSTADO CILNDRICO PRESSO INTERNA ................................................... 284B.2 TAMPO SEMI-ESFRICO PRESSO INTERNA ................................................ 286

    B.3 TAMPO SEMI-ELPTICO PRESSO INTERNA .................................................. 287B.4 TAMPO TORISFRICO PRESSO INTERNA .................................................... 287B.5 TAMPO TORISFRICO COM tS/ L < 0.002 PRESSO INTERNA ..................... 291B.6 TAMPO SEMI-ELPTICO COM tS/ L < 0.002 PRESSO INTERNA ................... 292B.7 TAMPO CNICO PRESSO INTERNA .............................................................. 293B.8 TAMPO PLANO SOLDADO PRESSO INTERNA .............................................. 294B.9 TAMPO PLANO FLANGEADO PRESSO INTERNA ......................................... 295B.10 COSTADO E TAMPOS PRESSO EXTERNA .................................................. 296B.11 PESCOO DE BOCAL PRESSO INTERNA ................................................... 301

    B.12 REFORO DO BOCAL PRESSO INTERNA ................................................... 302B.13 SUPORTAO DE VASOS HORIZONTAIS ........................................................ 304B.14 SUPORTAO DE VASOS VERTICAIS .............................................................. 313

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    1 INTRODUO

    Vasos de presso so todos os reservatrios destinados ao armazenamento e

    processamento de lquidos e gases sob presso ou sujeitos a vcuo total ou parcial.

    O cdigo ASME Pressure Vessel Boiler Code, define vasos de presso como sendo todos

    os reservatrios, de qualquer tipo, dimenses ou finalidade, no sujeitos a chama, que

    contenham qualquer fludo em presso manomtrica igual ou superior a 1,02 kgf/cm2 ou

    submetidos presso externa.

    Os vasos de presso so empregados em trs condies distintas.

    Armazenamento de gases sob pressoOs gases so armazenados sob presso para que se possa ter um grande peso num

    volume relativamente pequeno.

    Acumulao intermediria de lquidos e gasesIsto ocorre em sistemas onde necessria a armazenagem de lquidos ou gases entre

    etapas de um mesmo processo ou entre processos diversos.

    Processamento de gases e lquidosInmeros processos de transformao em lquidos e gases precisam ser efetuados sob

    presso.

    Vasos de presso e tubulaes so utilizados em diversos ramos da indstria, podendo-se

    citar as indstrias qumicas, petroqumicas, de petrleo, alimentcia, siderrgica, etc,... Estes

    equipamentos so empregados para conter e transportar fluidos, muitas vezes perigosos, ou

    em estado termodinmico perigoso.

    O objetivo de um projeto e fabricao adequada assegurar que tais equipamentos possam

    exercer suas funes, sem risco considervel, submetidos aos carregamentos, temperaturas

    e presses previstas.

    A construo de um vaso de presso envolve uma serie de cuidados especiais relacionados

    a seu projeto, fabricao, montagem e testes. Isto porque um vaso de presso representa:

    Grande risco: Normalmente opera com grandes presses e temperaturas elevadas.

    Alto investimento : um equipamento de custo unitrio elevado.

    Papel importante na continuidade operacional do processo.

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    Exemplos de aplicao:

    Indstrias qumicas e petroqumicas

    Indstrias alimentares e farmacuticas

    Refinarias

    Terminais de armazenagem e distribuio de petrleo e derivados. Estaes de produo de petrleo em terra e no mar.

    Os vasos de presso podem ser classificados em dois grupos:

    Vasos no sujeitos a chama:

    Vasos de armazenamento e acumulao;

    Torres de destilao fracionada, retificao, absoro, etc,...

    Reatores diversos;

    Esferas de armazenamento de gases;

    Permutadores de calor;

    Aquecedores;

    Resfriadores;

    Condensadores;

    Refervedores;

    Resfriadores a ar

    Vasos sujeitos a chama:

    Caldeiras;

    Fornos.

    Outra classificao didtica empregada para diferenciar vasos de presso de tanques de

    armazenamento.

    0 - 2,5 psig: API-650

    2,5 - 15,0 psig: API-620

    15,0 psig e vcuo: ASME, BS-5500, Ad-Merkblatter, etc,...

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    2 DESCRIO

    2.1 - COMPONENTES

    Num vaso de presso podemos distinguir os seguintes componentes:

    - Corpo (casco ou costado): Normalmente cilndrico, cnico, esfrico ou combinao dessas

    formas.

    - Tampos: Normalmente nos tipos semi-elpticos, toro-esfricos, semi-esfricos. cnicos,

    toro-cnicos, toro-esfricos e planos.

    Figura 2.1 - Componentes de Vasos de Presso

    Os tampos elipsoidais que tem a relao entre semi-eixos de 2:1 so denominados tampos

    elipsoidais padro. Os tampos torisfricos com relao de semi-eixos 2:1 devem ser

    preferencialmente do tipo conhecido como falsa elipse. O cdigo ASME permite que

    tampos torisfricos falsa-elipse possam ser dimensionados atravs das equaes declculo para tampos semi-elpticos.

    Geometria L r h

    ASME 6% D 0,06.D 0,169.D

    ASME 10% D 0,10.D 0,194.D

    ASME 2:1 0.904.D 0.173.D 0.250.D (Falsa elipse)

    Tabela 2.1 Relaes Geomtricas de Tampos Torisfricos

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    A fabricao de tampos semi-elpticos possui um custo mais elevado pela necessidade de

    uma matriz especfica para o dimetro e relao de eixos da geometria. Os tampos

    torisfricos so obtidos pela conjugao de 2 diferentes geometrias: calota esfrica central,

    obtida por prensagem e raio da regio trica, obtida por rebordeamento da chapa.

    Os tampos semi-esfricos podem ser empregados em equipamentos com presses maiselevadas, onde o lay-out permita. A vantagem est relacionada ao menor nvel de tenses

    atuantes.

    Os tampos cnicos possuem resistncia mecnica inferior ao costado cilndrico, o que exige

    maiores espessuras. Para cones com semi-ngulos superiores a 30o exigida uma anlise

    de tenses para o dimensionamento, no sendo mais vlidas as equaes de clculo do

    cdigo ASME e outros. A utilizao de uma transio trica entre o tampo cnico e o

    costado cilndrico permite uma melhor acomodao das tenses existentes nas mudanasgeomtricas e confere uma resistncia maior a transio entre os componentes.

    A tabela abaixo exemplifica as espessuras mnimas requeridas (aproximadas) em funo da

    geometria do tampo.

    Costado cilndrico com espessura mnima requerida de 25,0 mm, conectado ao tampo:

    Tipo de tampo de fechamento do costado Espessura mnima requerida(aproximada)

    Elipsoidal 2:1 25,0 mm

    Torisfrico 6% 44,3 mm

    Torisfrico 10% 38,5 mm

    Torisfrico Falso elipse 29,8 mm

    Semi-esfrico 12,5 mm

    Cnico 10o 25,4 mm

    Cnico 20o 26,6 mm

    Cnico 30o

    28,9 mmTabela 2.2 Comparao de Espessuras Requeridas em Diferentes Tampos

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    A escolha do tipo de tampo funo de determinados fatores, como por exemplo: Exigncia

    de Servio, Dimetro e Presso de Operao. Algumas caractersticas de tampos so

    descritas a seguir.

    Tipo de Tampo Caractersticas

    Semi-elptico

    Resistncia igual ao casco cilndrico de mesmo dimetro, para a relao2:1, que a geometria mais comum.Dificuldades para a fabricao pela necessidade de uma matriz especficapara a conformao do tampo.

    Toro-esfrico

    Raio interno mximo da calota esfrica = dimetro externo do casco;Raio mn. concordncia trica : 6% do dimetro interno da calota;Mais fracos do que os semi-elpticos;Mais fceis de fabricar;Para o tampo torisfrico com geometria falso elipse permitido odimensionamento conforme equao de clculo de tampos elipsoidas.

    Semi-esfricoMelhor resistncia mas com construo difcil;Empregados quando os dimetros so muito grandes (> 6,0 m), maiorespresses e quando o espao permite.

    Cnico

    Baixa resistncia, principalmente na regio de ligao entre o tampo e ocostado cilndrico, mas com construo bastante fcil;Podem ter concordncia trica;Empregados por exigncia do processo, dimetros mdios e baixapresso.

    PlanoVrios tipos, removveis ou no;Baixa resistncia sendo exigidas grandes espessuras;Empregados em dimetros pequenos e tampos removveis

    Tabela 2.3 Resumo das Caractersticas de Tampos

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    2.2 - DIMENSES CARACTERSTICAS

    As dimenses caractersticas de um vaso de presso so as seguintes:

    Dimetro Interno (DI)

    Dimetro Externo (DE)

    Comprimento entre tangentes (CET)

    O comprimento entre tangentes o comprimento total do corpo cilndrico, ou a soma dos

    comprimentos dos corpos cilndricos e cnicos sucessivos. As linhas de tangncia, que

    limitam o comprimento entre tangentes, so linhas traadas prximo a ambos os extremos

    do casco, na tangncia entre o corpo cilndrico e os tampos de fechamento. A figura a seguir

    apresenta alguns vasos de presso tpicos e suas dimenses caractersticas.

    Figura 2.2 Vasos de Presso e suas Dimenses Caractersticas

    CET

    Costadocilndrico

    Costadocilndrico

    Costadocnico

    Suporte

    Di

    De

    De

    Di

    CET

    Costadocilndrico

    Tampo

    Suporte

    De Di

    CET CET

    De Di

    Suporte

    Cilndrico Vertical

    Cilndrico Vertical

    Cilndrico Inclinado Cilndrico Horizontal

    DeDi

    CET

    Di De

    Suporte Suporte

    Cilndrico Cnico Esfrico

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    2.3 - ABERTURAS E REFOROS

    Todos os vasos de presso tm sempre vrias aberturas com diversas finalidades. Bocais

    (nozzles) so as aberturas feitas nos vasos para:

    Ligao com tubulaes de entrada e sada de produto.

    Instalao de vlvulas de segurana.

    Instalao de instrumentos, drenos e respiros.

    Podem ainda existir aberturas feitas para permitir a ligao entre o corpo do vaso e outras

    partes do mesmo vaso; por exemplo, ligao a potes de drenagem (sumps). Uma abertura

    num vaso de presso, embora necessria ao seu funcionamento, um ponto de

    concentrao de tenses. Para combater este efeito necessria a colocao de reforos

    junto as aberturas feitas num vaso de presso. Os reforos normalmente utilizados so:

    Anel de chapa soldado ao redor da abertura.

    Utilizao de maior espessura de parede para o vaso ou bocal.

    Peas forjadas integrais.

    Pescoo tubular com maior espessura

    O anel de chapa soldado ao pescoo tubular e a parede do vaso permitido para qualquer

    dimetro, mas no deve ser usado quando a espessura da parede do vaso e igual ou

    superior a 50,0 mm. No recomendado para servios com baixa temperatura, esferas dearmazenamento de gs liquefeito sob presso, servios cclicos ou servio com hidrognio.

    A figura a seguir apresenta tipos de reforo de aberturas previstos pelos cdigos de projeto.

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    Figura 2.3 Tipos de Reforo de Aberturas conforme norma PETROBRAS N-253.

    (A) Anel de chapa soldado aopescoo tubular e parede do vaso:Permitido para qualquer dimetro masno deve ser usado quando a espessurada parede do vaso igual ou superior a

    50,0 mm. No recomendado paraservios em baixa temperatura, esferasde armazenamento de gs liquefeito sobpresso, servios cclicos, nem serviocom hidrognio.

    (B) Disco de chapa de maiorespessura (insert plate), soldado detopo no vaso:Permitido para qualquerdimetro e pode ser usado nos casosem que o anel de chapa no permitidoou no recomendado.

    (C) Pea forjada integral: Permitidopara qualquer dimetro, sem limitaes,sendo entretanto sempre de custoelevado.

    (D) Pescoo tubular de maiorespessura: Permitido, sem limitaes,para dimetros nominais at 10,inclusive, devendo o pescoo tubular serde tubo sem costura ou de tubo forjado(o tubo forjado preferido para essescasos).

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    2.4 - PEAS INTERNAS DOS VASOS DE PRESSO

    A variedade de tipos e detalhes de peas internas em vasos de presso e muito grande,

    dependendo essencialmente do servio para o qual o vaso se destina.

    Todas as peas internas que devam ser desmontveis, (grades, bandejas, distribuidores,

    defletores, extratores de nvoa, etc...) devem ser obrigatoriamente subdivididas em sees,de tal maneira que cada seo possa passar com facilidade atravs das bocas de visita dos

    vasos. A figura a seguir apresentam detalhes tpicos de peas internas dos vasos de

    presso.

    Figura 2.4 Peas Internas de Vasos de Presso

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    2.5 - ACESSRIOS EXTERNOS DOS VASOS DE PRESSO

    Os vasos de presso podem ter diversos tipos de acessrios externos, dentre os quais

    podemos citar como exemplo:

    Reforos de vcuo.

    Anis de suporte de isolamento trmico externo.

    Chapas de ligao, orelhas ou cantoneiras para suportes de tubulao, plataformas,

    escadas ou outras estruturas.

    Suportes para turcos de elevao de carga.

    Turcos para as tampas de bocas de visita e outros flanges cegos.

    A figura abaixo apresenta o desenho esquemtico de uma torre com diversos acessrios

    externos.

    Figura 2.5 Acessrios Externos de Vasos de Presso

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    2.6 - SUPORTES

    Existem vrios tipos de estruturas de suporte, tanto para vasos verticais como para vasos

    horizontais.

    Vasos Verticais so usualmente sustentados por uma saia de chapa, embora vasos

    verticais de pequenas dimenses possam tambm ser sustentados em sapatas ou colunas.As torres e reatores devem ser suportados por meio de saias. A saia de suporte deve ter um

    trecho com 1000 mm de comprimento a partir da ligao com o vaso, com o mesmo material

    do casco nos seguintes casos:

    Temperatura de projeto abaixo de 15oC.

    Temperatura de projeto acima de 340oC.

    Servios com Hidrognio.

    Vasos de aos-liga, aos inoxidveis e materiais no ferrosos.

    As esferas para armazenagem de gases tambm so sustentadas por colunas, soldadas ao

    casco aproximadamente na linha do equador da esfera.

    A maioria dos vasos horizontais suportada em dois beros (selas), sendo que para permitir

    a dilatao do vaso, em um dos beros os furos para os chumbadores so ovalados. So

    comuns os vasos horizontais superpostos, principalmente em permutadores de calor. As

    figuras a seguir apresentam diversos tipos de suportao de vasos de presso.

    Figura 2.6 Diagrama de seleo do tipo de suporte conf. norma PETROBRAS N-253.

    300 2000 3000 D(mm)

    H(mm)

    6000

    2000

    Saia de Suporte

    D : dimetroH : comprimento entre linhas de tangncia

    Colunas deSuporte

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    Figura 2.7 Suportao de Vasos de Presso

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    Figura 2.8 Suportao de Vasos de Presso

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    3 CDIGOS DE PROJETO

    3.1 - INTRODUO

    No incio do Sculo XIX, com o advento de diversos acidentes com caldeiras relacionado a

    Revoluo Industrial, j havia uma necessidade de regulamentar o projeto da construo de

    vasos de presso.

    Em 1851, ocorreu uma exploso catastrfica em Londres, onde uma investigao preliminar

    concluiu pela m qualidade de fabricao e pela utilizao de materiais inadequados para

    trabalhos em altas presses. Recomendou-se na ocasio a fabricao de caldeiras com

    ampla utilizao de materiais forjados, uso de tampos hemisfricos e a proteo do

    equipamento atravs de 2(duas) vlvulas de segurana simultneas.

    Entre 1870 e 1910, pelo menos 10.000 exploses em caldeiras foram registradas na

    Amrica do Norte. Aps 1910, a taxa se elevou para 1.300 a 1.400 falhas ao ano.

    Em 1905, ocorreu uma exploso de caldeira em uma fbrica de sapatos em Brockton,

    Massachusetts (EUA), que motivou a criao de norma regulatria, denominada

    Massachusetts Rules,sobre o projeto e construo de caldeiras, emitida em 1907.

    Figura 3.1 - Shoe factory after the

    boiler explosion of March 20,1905 which led to the adoption of

    many state boiler codes and the

    ASME Boiler and Pressure Vessel

    Code (Hartford Steam Boiler

    Inspection & Insurance

    Company). The Brockton,

    Massachusetts shoe factory (58mortos e 117 feridos).

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    O Comit de Caldeiras do ASME foi criado em 1911, com publicao da primeira edio do

    cdigo em 1914-1915, exclusivamente para Caldeiras Estacionrias (Seo I). Em 1924,

    seria publicada a Seo VIII, referente a vasos de presso no sujeitos a chama. Nesta

    poca j existiam normas europias para caldeiras e vasos de presso.

    At a dcada de 60, os cdigos eram baseados em critrios ditados pela experincia, compouca base terica e em mecanismos de falha mais simples. Simplesmente era exigido que

    a espessura do equipamento fosse capaz de suportar a tenso mxima atuante, e que o

    material fosse suficientemente dctil de forma a acomodar, sem riscos imediatos, tenses de

    pico e tenses geradas em regies de descontinuidades geomtricas.

    Outro grupo, mais recentemente desenvolvido, tem por filosofia a adoo de maiores

    tenses de projeto, associadas a uma rigorosa e criteriosa anlise de tenses, aplicao de

    teoria da plasticidade, conceitos de mecnica da fratura e da avaliao da vida til a fadigados equipamentos.

    A motivao para este desenvolvimento decorreu do seguinte:

    1) O advento e difuso da tecnologia com a construo de reatores nucleares, que

    exigiam um maior conhecimento de mecanismos de falha, anlise e a classificao

    das tenses associadas a equipamentos, considerando a elevada conseqncia de

    um vazamento do fluido;

    2) Necessidade de reduo do conservadorismo no projeto convencional de vasos de

    presso e na identificao de critrios deficientes para a definio do comportamento

    estrutural.

    Com a reduo do nvel de insegurana na definio do comportamento estrutural dos

    equipamentos, permitiu-se o estabelecimento de fatores de segurana mais adequados. O

    ASME Se.III, editado em 1963 para Instalaes Nucleares, foi o primeiro cdigo a utilizar

    tais desenvolvimentos.

    Nesta poca, os clculos eram basicamente analticos e desenvolvidos segundo teoria de

    cascas e placas. O clculo numrico, com ferramentas mais poderosas, tais como o mtodo

    dos elementos finitos era ainda restrito a trabalhos cientficos mais especficos. Isto explica a

    definio de tenses admissveis e mecanismos de falha com regras simples, baseadas em

    teorias de viga e cascas, que prevalece at hoje, por exemplo no cdigo ASME.

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    Como resultado da abordagem proposta foram identificados 2(dois) diferentes critrios de

    projeto:

    Projeto convencional (design by rules): que emprega solues analticas

    consagradas para o dimensionamento de vasos com detalhes padronizados para a

    geometria dos componentes (casco, tampo, bocais, ..);

    Projeto alternativo (design by analysis): que inclui componentes com geometrias

    e/ou carregamentos no convencionais, onde o dimensionamento depende de uma

    anlise e classificao das tenses atuantes e comparao com valores admissveis.

    O ASME Se.VIII Diviso 2 incorporou este critrio de projeto em sua primeira

    edio em 1968.

    Como filosofia geral dos cdigos de projetos, admiti-se o critrio de Leak Before Break

    (Vazar antes de romper), que alcanado teoricamente pela limitao das tenses atuantes

    a uma frao das propriedades mecnicas dos materiais. So utilizadas equaes simples

    associadas a fatores de segurana elevados no dimensionamento.

    A filosofia do cdigo implementada para a seleo dos materiais, definio dos testes de

    qualificao necessrios, requisitos de fabricao, detalhes de projeto, ensaios no-

    destrutivos e destrutivos certificando a fabricao do equipamento e finalmente os ensaios e

    testes finais de aceitao do vaso de presso ou da tubulao.

    As normas e cdigos de projeto foram estabelecidos no s com a finalidade de padronizar

    e simplificar o clculo e projeto dos vasos de presso, como principalmente garantir

    condies mnimas de segurana para a sua operao. A experincia comprovou que a

    observncia dessas normas torna muito baixa a probabilidade de ocorrncia de acidentes

    graves. Por essa razo, embora muitas vezes no sejam de uso legal obrigatrio, nem

    exima de qualquer responsabilidade o projetista, so em geral exigidas como requisito

    mnimo de segurana por quase todos os projetistas e usurios de vasos de presso.

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    Foram identificados, na poca, 8 diferentes modos de falha, assim denominados:

    1. Deformao elstica excessiva incluindo instabilidade elstica - no apenas a

    tenso atuante no equipamento deve ser limitada, mas tambm consideraes sobre a

    rigidez do componente so fundamentais para que este mecanismo de falha no

    ocorra;

    2. Deformao plstica excessiva - evitada atravs do dimensionamento dos

    componentes, considerando os diversos tipos de tenses e seus efeitos;

    3. Fratura frgil - evitada com a seleo e qualificao de materiais com tenacidade

    adequada, no susceptveis a uma fratura brusca.

    4. Deformao e tenses a altas temperaturas (creep) a definio de tenses

    admissveis reduzidas para temperaturas na faixa do creep ocasionam tenses

    controladas no equipamento evitando o acmulo do dano;

    5. Instabilidade plstica (colapso incremental) relacionado a deformaes cclicas

    no material e colapso plstico do equipamento, sendo evitado atravs de projetos com

    limitao de tenses decorrentes de gradientes trmicos e peso prprio da estrutura em

    nveis aceitveis;

    6. Fadiga de baixo ciclo consideraes em relao a tenses de pico e ciclagem do

    carregamento, sendo evitada a falha pela adoo de solues de detalhes de projeto

    adequados;

    7. Corroso sob tenso incompatibilidade entre o material e o meio na presena de

    tenses, normalmente associadas as tenses residuais de soldagem, sendo evitada a

    falha atravs da seleo de materiais e requisitos de fabricao;

    8. Corroso-fadiga atuao simultnea de 2 mecanismos que se auto-alimentam,

    devendo a falha ser evitada pela seleo de materiais, detalhes de projeto e requisitos

    de fabricao.Atualmente, a partir da edio 2007 da Diviso 2, so 4 modos de falha a serem avaliados:

    Colapso plstico, Falha localizada, Instabilidade devido compresso e Falha por

    carregamento cclico.

    Uma norma de projeto representa portanto um conjunto coerente de premissas que so

    caractersticas dessa norma, relacionando critrios de clculo, coeficientes de segurana

    utilizados, padronizao e especificao de materiais, detalhes de fabricao e inspeo, eisso no deve ser esquecido.

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    Os principais cdigos de projeto, fabricao, montagem e testes de vasos de presso so os

    seguintes:

    Pas Cdigo Instituio Responsvel

    U.S ASME Boiler & Pressure Vessel Code ASME

    U.K PD 5500 Unfired Fusion WeldedPressure Vessels British Standard Institute

    Germany AD MerblatterArbeitsgemeinschaftDruckbehalter

    Italy ANCC Associazione Nationale Per IlControllo Peula Combustione

    Netherlands Regeis Voor Toestellen Dienst voor het Stoomvezen

    Sweden Tryckkarls kommissionenSwedish Pressure Vessel

    CommissionAustralia AS 1210 Unfired Pressure Vessels Standards Association of Australia

    Belgium IBN Construction Code for PressureVessels

    Belgian Standards Institute

    Japan MITI Code Ministry of International Trade andIndustry

    France SNCT Construction Code for UnfiredPressure Vessels

    Syndicat National de laChaudronnerie et de la TuyauterieIndustrielle

    Brasil P-NB-109 ABNT

    Tabela 3.1 Cdigos Internacionais

    Como nomenclatura usual, o cdigo ASME estabelece o seguinte:

    Editions: Em mdia, a cada 3 anos

    Addenda: Anual

    Errata: Emitidas medida que so elaboradas, valendo retroativamente Interpretations: Em 2(dois) perodos do ano (julho e dezembro)

    Code case: Emitidas a medida que so elaboradas para os assinantes do CC book.

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    3.2 - PD-5500 - UNFIRED FUSION WELDED PRESSURE VESSELS

    Elaborado pela British Standards Institution, o cdigo PD-5500, Unfired Fusion Welded

    Pressure Vessels, aborda aspectos relativos a materiais, projeto, fabricao, inspeo e

    testes dos vasos de presso. Sua organizao a seguinte:

    - SEO 1 - Parte Geral; SEO 2 - Materiais;

    - SEO 3 - Projeto; SEO 4 - Fabricao e Montagem;

    - SEO 5 - Inspeo e Testes

    Apndices principais:

    - Apndice A - Anlise de Tenses, similar ao ASME Se. VIII - Div.2, para Anlise Linear

    Elstica;

    - Apndice B - Efeito combinado de outros carregamentos;- Apndice C - Fadiga;

    - Apndice G - Cargas localizadas.

    3.3 - AD MERKBLATTER

    Elaborado pela Associao dos Construtores de Vasos de Presso, este cdigo alemo

    constitudo das seguintes sees:

    - SRIE G - Parte Geral; SRIE A - Acessrios;

    - SRIE B - Projeto; SRIE W - Materiais.

    - SRIE HP - Fabricao e Testes SRIE N - Materiais no metlicos

    - SRIE S - Casos especiais

    Informaes gerais:

    - Dimensionamento atravs de tenses de membrana - frmulas simplificadas;

    - Tenso calculada corrigida atravs de fatores de forma;

    - Tenses admissveis mais elevadas que o cdigo ASME Diviso 1 (e que o cdigo ASME

    Diviso 2, at a edio de 2007), por exemplo;

    - Maiores exigncias sobre o material, fabricao e inspeo.

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    3.4 - CDIGO ASME - THE AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS

    Este o cdigo tradicionalmente utilizado no Brasil, sendo responsvel por ditar os

    requisitos necessrios para materiais, projeto, fabricao, montagem e testes da maioria dos

    vasos de presso, permutadores e caldeiras utilizadas na indstria do petrleo. Possui

    diversas sees, abaixo citadas.

    Seo ContedoI Caldeiras (Rules for Construction of Power Boilers)

    II Materiais

    Part A Ferrous Material SpecificationsPart B Nonferrous Material SpecificationsPart C Specifications for Welding Rods, Electrodes, and Filler MetalsPart D Properties (Customary)Part D Properties (Metric)

    IIIInstalaesNucleares

    Subsection NCA General Requirements for Division 1 and Division 2

    Division 1 Subsection NB Class 1 ComponentsSubsection NC Class 2 ComponentsSubsection ND Class 3 ComponentsSubsection NE Class MC ComponentsSubsection NF SupportsSubsection NG Core Support StructuresSubsection NH Class 1 Components in ElevatedTemperature Service Appendices

    Division 2 Code for Concrete Containments

    Division 3 Containments for Transport and Storage of Spent NuclearFuel and High Level Radioactive Material and WasteIV Caldeiras para aquecimento (Rules for Construction of Heating Boilers)V Ensaios no destrutivos

    VIInstalao e recomendaes para operao de caldeiras para aquecimento(Recommended Rules for the Care and Operation of Heating Boilers)

    VII Instalao e recomendaes para operao de caldeiras (Recommended Guidelinesfor the Care of Power Boilers)

    VIII Vasos dePresso

    Rules for Construction of Pressure Vessels

    Division 1Division 2 Alternative Rules

    Division 3 Alternative Rules for Construction of High Pressure Vessels

    IX Qualificao de soldagem(Welding and Brazing Qualifications)X Vasos de presso de plstico (Fiber-Reinforced Plastic Pressure Vessels)

    XIRecomendaes para inspeo de instalaes nucleares (Rules for InserviceInspection of Nuclear Power Plant Components)

    XIIRecomendaes para fabricao e extenso de uso de tanques transportveis(Rules for Construction and Continued Service of Transport Tanks)

    Tabela 3.2 Diversas Sees do Cdigo ASME

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    3.4.1 - ASME Seo VIII Diviso 1

    O escopo do cdigo ASME Seo VIII Diviso 1 se refere ao seguinte:

    Equipamentos no sujeitos chama;

    Equipamentos que no faam parte de componentes rotativos ou alternativos,

    tubulaes ou transporte de produtos.

    Equipamentos com presso interna igual ou superior a 15,0 psi (1,02 kgf/cm2) e

    inferior a 3.000,0 psi (211,0 kgf/cm2)

    Equipamentos com dimetro interno igual ou maior do que 6 (152,0 mm);

    Equipamentos no destinados a ocupao humana.

    o projeto convencional dos vasos de presso. A filosofia de projeto da Diviso 1 est bem

    explcita no pargrafo UG-23 (c), do cdigo, onde se l:A espessura de parede de um vaso de presso dimensionado de acordo com as

    regras estabelecidas nesta diviso deve ser tal que a tenso mxima primria geral de

    membrana, resultante dos carregamentos a que esteja sujeito o equipamento durante

    sua operao normal, no exceda os limites de tenso admissvel do material do vaso e

    que, excetuando-se alguns casos especiais os carregamentos a que esteja sujeito o

    vaso, no provoquem uma tenso primria de membrana mais flexo superior a 1 da

    tenso mxima admissvel do material do vaso. sabido que podem ocorrer elevadas tenses nas descontinuidades nos vasos de presso,

    mas as regras de projeto e de fabricao desta diviso foram estabelecidas de modo a

    limitar, tais tenses, a um nvel seguro consistente com a experincia adquirida.

    Embora seja dito que os vasos de presso devam resistir a todos os esforos solicitantes

    (presso interna ou externa, pesos, sobrecargas, reaes de apoio, ao de vento,

    impactos, esforos de dilatao, etc,...), o cdigo s fornece frmulas para o clculo em

    funo da presso interna ou externa, ficando o clculo para os demais esforosinteiramente a critrio do projetista.

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    As regras da Diviso 1 foram formuladas a partir de consideraes de projeto e princpios de

    construo aplicveis a vasos projetados para presses no superiores a 3.000 psig e vasos

    sujeitos a presso externa. A Diviso 1 est dividida da seguinte forma:

    Subsection A - General Requirements - Requisitos gerais aplicveis a todos os vasos de

    presso.Part UG - General Requirements for All Methods of Construction and All Materials:

    Scope / Materials / Design / Openings and Reinforcements / Braced and Stayed Surfaces /Ligaments / Fabrication / Inspection and Tests / Marking and Reports / Pressure ReliefDevices

    Subsection B - Requirements Pertaining to Methods of Fabrication of PressureVessels - Requisitos especficos, aplicveis em funo do mtodo de fabricao.

    Part UW : Requirements for Pressure Vessels Fabricated by WeldingPart UF : Requirements for Pressure Vessels Fabricated by Forging

    Part UB - Requirements for Pressure Vessels Fabricated by Brazing

    Subsection C - Requirements Pertaining to Classes of Materials - Requisitosespecficos, aplicveis em funo do tipo de material utilizado na fabricao.

    Part UCS : Requirements for Pressure Vessels Constructed of Carbon and Low Alloy Steels

    Part UNF : Requirements for Pressure Vessels Constructed of Nonferrous Materials

    Part UHA : Requirements for Pressure Vessels Constructed of High Alloy Steel

    Part UCI : Requirements for Pressure Vessels Constructed of Cast Iron

    Part UCL : Requirements for Welded Pressure Vessels Constructed of Material WithCorrosion Resistant Integral Cladding, Weld Metal Overlay Cladding or With Applied Linings

    Part UCD : Requirements for Pressure Vessels Constructed of Cast Ductile Iron

    Part UHT : Requirements for Pressure Vessels Constructed of Ferritic Steels With TensileProperties Enhanced by Heat Treatment

    Part ULW : Requirements for Pressure Vessels Fabricated by Layered Construction

    Part ULT : Alternative Rules for Pressure Vessels Constructed Having Higher AllowableStresses at Low Temperature

    Part UHX : Rules for Shell-and-Tube Heat Exchangers

    Part UIG : Requirements for Pressure Vessels Constructed of Impregnated Graphite

    Tabela 3.3 Diviso do ASME Seo VIII Diviso 1

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    Figura 3.2 Subsees do ASME Se.VIII Div.1 (s/ as partes UHX e UIG da Subseo C)Apndices Obrigatrios

    1: Supplementary Design Formulas

    2: Rules for Bolted Flange Connections With Ring Type Gaskets

    3: Definitions

    4: Rounded Indications Charts Acceptance Standard for Radiographically DeterminedRounded Indications in Welds

    5: Flanged and Flued or Flanged Only Expansion Joints

    6: Methods for Magnetic Particle Examination (MT)

    7: Examination of Steel Castings

    8: Methods for Liquid Penetrant Examination (PT)

    9: Jacketed Vessels

    10: Quality Control System

    11: Capacity Conversions for Safety Valves

    12: Ultrasonic Examination of Welds (UT)

    13: Vessels of Noncircular Cross Section

    14: Integral Flat Heads With a Large, Single, Circular, Centrally-Located Opening

    16: Submittal of Technical Inquiries to the Boiler and Pressure Vessel Committee

    UWSoldagem

    UFForjamento

    UBBrazagem

    ULTAos parabaixas

    temperaturas

    ULWVasos deparedesmltiplas

    UHTAos de altaresistncia

    UCSAos

    carbono ebaixa liga

    UNFMateriais

    no ferrosos

    UHAAos de alta

    ligaUCIFerro

    fundido

    UCLAos

    cladeadosou

    revestidos

    UCDFerro

    fundidomalevel

    Subseo B

    Requisitos Relativosao Mtodo de Fabricao

    Subseo C Requisitos Relativosaos Materiais

    Subseo ARequisitos Gerais

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    Apndices Obrigatrios

    17: Dimpled or Embossed Assemblies

    18: Adhesive Attachment of Nameplates

    19: Electrically Heated or Gas Fired Jacketed Steam Kettles

    20: Hubs of Tubesheets and Flat Heads Machined From Plate21: Jacketed Vessels Constructed of Work-Hardened Nickel

    22: Integrally Forged Vessels

    23: External Pressure Design of Copper, Copper Alloy, and Titanium Alloy SeamlessCondenser and Heat Exchanger Tubes with Integral Fins

    24: Design Rules for Clamp Connections

    25: Acceptance of Testing Laboratories and Authorized Observers for Capacity Certificationof Pressure Relief Valves

    26: Pressure Vessel and Heat Exchanger Expansion Joints27: Alternative Requirements for Glass-Lined Vessels

    28: Alternative Corner Weld Joint Detail for Box Headers for Air-Cooled Heat ExchangersWhen Only One Member Is Beveled

    30 : Rules for Drilled Holes Not Penetrating Through Vessel Wall

    31 : Rules for Cr-Mo Steels With Additional Requirements for Welding and Heat Treatment

    32 : Local Thin Areas in Cylindrical Shells and in Spherical Segments of Shells

    33 : Standards Units for Use in Equations

    34 : Requirements for Use of High Silicon Stainless Steels for Pressure Vessels

    35 : Rules for Mass-Production of Pressure Vessels

    36 : Standard Test Method for Determining the Flexural Strength of Certificated MaterialUsing Three-Point Loading

    37 : Standard Test Method for Determining the Tensile Strength of Certificated ImpregnatedGraphite Materials

    38: Standard Test Method for Compressive Strenth of Impregnated Graphite

    39 : Testing the Coefficient of Permeability of Impregnated Graphite40 : Thermal Expansion Test Method for Graphite and Impregnated Graphite

    41 : Electric Immersion Heater Element Support Plates

    42 : Diffusion Bonding

    Apndices no obrigatrios

    A : Basis for Establishing Allowable Loads for Tube-to-Tubesheet Joints

    C : Suggested Methods for Obtaining the Operating Temperature of Vessel Wall in Service

    D : Suggested Good Practice Regarding Internal Structures

    E : Suggested Good Practice Regarding Corrosion Allowance

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    Apndices no obrigatrios

    F : Suggested Good Practice Regarding Linings

    G : Suggested Good Practice Regarding Piping Reactions and Design of Supports andAttachments

    H : Guidance to Accommodate Loadings Produced by DeflagrationK : Sectioning of Welded Joints

    L : Examples Illustrating the Application of Code Formulas and Rules

    M : Installation and Operation

    P : Basis for Establishing Allowable Stress Value

    R : Preheating

    S : Design Considerations for Bolted Flange Connections

    T : Temperature Protection

    W : Guide for Preparing Manufacturers Data Reports

    Y : Flat Face Flanges With Metal-to-Metal Contact Outside the Bolt Circle

    DD : Guide to Information Appearing on Certificate of Authorization

    EE : Half-Pipe Jackets

    FF : Guide for the Design and Operation of Quick-Actuating (Quick-Opening) Closures

    GG : Guidance for the Use of U.S. Customary and SI Units in the ASME Boiler and PressureVessel Code

    HH : Tube Expanding Procedures and QualificationJJ : Flowcharts Illustrating Impact Testing Requirements and Exemptions From ImpactTesting by the Rules of UHA-51

    KK : Guide for Preparing Users Design Requirements

    LL : Graphical Representations of Ft,minand Ft,max

    MM : Alternative Marking and Stamping of Graphite Pressure Vessels

    Tabela 3.3 Diviso do ASME Seo VIII Diviso 1 (continuao)

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    Exemplo: Vaso projetado segundo critrios do cdigo ASME Se.VIII - Div.1 Ed. 1995,

    Construo soldada com material base em ao carbono. Sees a consultar: U - UG - UW

    UCS.

    UG UG UW UW

    Requisitos geraispara chapas,forjados, tubos,etc,... comprocedimentos defabricao efornecimento

    Certificao demateriais

    Pr-fabricao de

    componentes Construesespeciais

    Definio detemperatura epresso de projeto

    Carregamentos Indicao de onde

    retirar os valoresde tensesmximasadmissveis

    Corroso

    Dimensionamentoa presso internae externa

    Aberturas ereforos

    Resistncia dereforos deabertura

    Mltiplas aberturas Standards para

    flanges e tubos Ligamentos Tolerncias de

    fabricao Requisitos para

    teste de impacto Teste hidrosttico Teste pneumtico Proof test para

    estabelecimento

    de pressesmximasadmissveis

    Categorias dejuntas

    Projeto de juntassoldadas

    Exames deRadiografia eultra-som

    Detalhes de soldapermitidos

    Detalhes de

    bocais permitidos Plug welds Soldas de filete Requisitos para

    procedimentos desoldagem

    Requisitos paraqualificao deprocedimentos

    Tolerncias dealinhamento desoldas

    Reparo de soldas Procedimentos

    para tratamentotrmico apssoldagem

    UCS

    Materiais

    Procedimentospara tratamentotrmico apssoldagem

    Operao embaixa temperatura

    Tabela 3.4 Detalhamento de Subsees do ASME Seo VIII Diviso 1

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    Figura 3.3 Referncias do ASME Seo VIII Diviso 1

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    3.4.2 - ASME Seo VIII Diviso 2

    O cdigo ASME - Seo VIII - Diviso 2 se baseia em um projeto alternativo de vasos de

    presso. Na Diviso 2 as regras so mais restritivas quanto ao tipo de material a ser

    utilizado, mas permite-se a utilizao de maiores valores de intensificao de tenses de

    projeto na faixa de temperaturas na qual este valor limitado pelo limite de resistncia ouescoamento : procedimentos mais precisos de clculo so necessrios; os procedimentos

    permissveis de fabricao so especificamente delineados e mais completos mtodos de

    inspeo e teste so exigidos. A Diviso 2 est dividida da seguinte forma:

    Part 1 - General Requirements

    Part 2 Responsibilities and Duties

    Part 3 Materials Requirements

    Part 4 Design by Rules Requirements

    Part 5 Design by Analysis Requirements

    Part 6 Fabrication Requirements

    Part 7 Inspection and Examination Requirements

    Part 8 Pressure Testing Requirements

    Part 9 Pressure Vessel Overpressure Protection

    Tabela 3.5 Diviso do ASME Seo VIII Diviso 2

    A filosofia de projeto da Diviso 2 estabelece regras especficas para o caso do projeto devasos mais comuns, assim como a Diviso 1. Quando isto no ocorre uma completa anlise

    de tenses e necessria e pode ser feita de acordo com os procedimentos estabelecidos

    pelo cdigo.

    Este cdigo foi revisado totalmente em 2007 com a adoo de modificaes relevantes,

    sendo considerada uma alterao radical realizada pelo ASME. Em funo da completa

    reviso, o prprio Comit do ASME publicou o Code Case 2575 com orientaes sobre a

    validade e dando um prazo para a substituio do cdigo.

    Os antigos Apndices passaram a se chamar Anexos normativos e informativos, e ficaram

    includos em cada uma das Partes, com isso, o ASME VIII-2 ficou com o estilo das normasISO.

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    Houve alterao dos fatores de segurana, resultando em uma reduo de espessura de

    material, porm, com maiores exigncias de fabricao, controle de qualidade e inspeo.

    Nesta reviso foi introduzido o conceito de eficincia de junta, caracterstico do ASME Seo

    VIII Diviso 1. Assim, admitida em algumas condies especficas, a radiografia parcial e

    o ensaio de US em substituio ao ensaio de RX.

    Um fato importante a incorporao de Apndices exclusivos do ASME Seo VIII Diviso

    1 em Anexos ou itens do ASME Seo VIII Diviso 2:2007.

    Outra possibilidade incorporada reviso de 2007 do ASME Seo VIII Diviso 2 o

    tratamento de algumas no conformidades de fabricao atravs do API 579 / ASME FFS-1.

    Neste caso, o proprietrio do equipamento deve aprovar sua utilizao.

    Foram totalmente reescritos os antigos Apndices 4 e 5 (anlise de tenses e fadiga,

    respectivamente), que foram incorporados a Parte 5 da ltima edio.

    Tambm na Parte 5 foram includos critrios de dimensionamento prevendo o colapso

    plstico, falha local, flambagem, ratcheting e cargas cclicas.

    Finalmente, uma alterao importante a modificao do critrio de escoamento do

    material, que era o Critrio de Tresca e na ltima edio foi substitudo pelo Critrio de Von

    Mises, que menos conservativo.

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    3.4.3 - ASME Seo VIII Diviso 3

    O cdigo ASME - Seo VIII - Diviso 3 complementa as regras da Diviso 2, definindo

    critrios adicionais para equipamentos de altas presses de trabalho. Alm de requisitos de

    material, so previstos critrios para a utilizao da mecnica da fratura no projeto. A

    Diviso 3 est dividida da seguinte forma:

    Part KG - General Requirements

    Part KM Materials Requirements

    Part KD Design by Rules Requirements

    Part KF Fabrication Requirements

    Part KR Pressure Relief Devices

    Part KE Examination Requirements

    Part KT Testing Requirements

    Part KS Marking, Stamping, Reports and Records

    Apndices Obrigatrios

    1: Nomenclature

    2: Quality Control Systems

    3: Submittal of Technical Inquiries to the Boiler and Pressure Vessel Committee

    4: Acceptance of Testing Laboratories and Authorized Observers for Capacity Certification ofPressure Relief Devices

    5: Adhesive Attachment of Nameplates

    6: Rounded Indications Charts Acceptance Standard for Radiographically DeterminedRounded Indications in Welds

    7: Standard Units for Use in Equations

    Apndices no obrigatrios

    A : Guide for Preparing Manufacturers Data Reports

    B : Requalification

    C : Guide to Information Appearing on Certificate of AuthorizationD : Fracture Mechanics Calculations

    E : Construction Details

    F : Approval of New Materials Under the ASME Boiler and Pressure Vessel Code

    G : Design Rules for Clamp Connections

    H : Openings and Their Reinforcement

    I : Guidance for the Use of U.S. Customary and SI Units in the ASME Boiler and PressureVessel Code

    J : Stress Concentration Factors for Cross-Bores in Closed-End Cylinders and Square BlocksTabela 3.6 Diviso do ASME Seo VIII Diviso 3

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    3.4.4 QUADRO COMPARATIVO

    As principais diferenas entre as divises do cdigo ASME Seo VIII so as seguintes:

    Diviso 1 Diviso 2 Diviso 3Unfired Pressure

    Vessel Rules Alternative RulesAlternative Rules for

    High PressurePublicao < 1940 1968 1997

    Limite dePresso

    Normalmenteempregado at 3.000psig (211,0 kgf/cm2).

    Sem limites,usualmente pressesacima de 600 psig(42,0 kgf/cm2).

    Sem limites,normalmente pressesacima de 10.000 psig(703,0 kgf/cm2).

    Organizao

    General, ConstructionType & Material. U, UG,UW, UF, UB, UCS,UNF, UCI, UCL, UCD,UHT, ULT

    General, Material,Design, Fabrication andothers.Part 1 a Part 9.

    Similar a Diviso 2antiga.KG, KM, KD,KF, KR, KE, KT, KS

    Fator deProjeto

    Fator de projeto 3,5 nolimite de resistnciacom consideraesacerca do escoamentoe temperatura.

    Fator de projeto 2,4 nolimite de resistncia(Edio 2007) comconsideraes acercado escoamento etemperatura.

    Baseado noescoamento comreduo da relaoentre a tenso deescoamento e o limitede resistncia para umvalor inferior a 0,7.

    Regras deProjeto

    Mxima tenso atuante.Anlise elsticageneralizada.

    Regras de projetodetalhadas com fatoresde qualidade de solda(eficincia de junta).Exigncia limitada deanlise de tenses.Tenses de membranasem consideraessobre tenses emdescontinuidades.

    Mxima energia dedistoro.Anlise elsticageneralizada.

    Regras de projeto commoderadodetalhamento.Em adio as regras deprojeto, consideraessobre fadiga,descontinuidades eoutras anlises detenses podem serrequeridas.

    Mxima tensocisalhante.Anlises elstica eelasto-plstica.

    Algumas regras deprojeto so definidas.Anlise de fadigarequerida.Mecnica da fraturarequerida, a menos quese prove a condio deleak-before-burst.Tenses residuais setornam significantes.

    AnliseExperimentalde Tenses

    Normalmente norequerida.

    Introduzida e pode serrequerida.

    Projeto com verificaoexperimental, mas quepode ser dispensado.

    Testes deMaterial eRequisitosde Impacto

    Poucas restries emrelao a materiais.Teste de impacto requerido, mas podeser dispensado seatendidos critrios (UG-

    20, UCS-66 e UCS-67).

    Mais restries emrelao a materiais.Teste de impacto comregras similares asexigidas para a Diviso1. (Permite tambmutilizar Mecnica daFratura pelo API 579-

    1/ASME FFS-1 paradeterminao daMDMT)

    Mais restritivo que aDiviso 2 e comcritrios diferentes.Ensaios de tenacidaderequeridos paraavaliao pelaMecnica da Fratura(CTOD, KIc ou JIc).

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    Requisitosde END

    Requisitos de ENDspodem ser relaxadoscom alteraes no fatorde projeto.

    Requisitos maisrestritivos e usoextensivo de RX, UT,PM ou LP.

    Mais restritivo que aDiviso 2.UT utilizadopara todas as soldas detopo com RX quandono possvel o uso doUT. Extensivo uso de

    PM ou LP.

    Soldagem eFabricao

    Diferentes tipos desoldas de topo e outras.

    Extensivo uso desoldas de topo epenetrao total,incluindo componentesno pressurizados.

    Soldas de topo eextensivo uso de outrosmtodos de construo,tais como: roscas,layered, wire-wound,interlocking strip-wounde outros.

    Usurio Cliente fornece asespecificaes (U-2(a)).

    Especificaes docliente e requisitos deprojeto (item 2.2.2),incluindo avaliao afadiga conforme item5.5.2.

    Especificaes docliente com maisdetalhes (KG-310),incluindo dados sobre ofluido, vida tilesperada e outrasinformaes definidaspelo projeto.

    FabricanteFabricante paradeclarar adequao aoData Report.

    Design Report dofabricante certificando aespecificao deprojeto e adequao aocdigo em adio ao

    Data Report.

    Igual a Diviso 2.

    CertificaoProfissionaldeEngenharia

    Normalmente norequerida.

    Certificao dosprofissionais deengenharia assim comoDesign Report dofabricante.Profissional deengenharia dever terexperincia em projetode vasos de presso.

    Similar a Diviso 2, maso profissional deengenharia dever terexperincia em projetode vasos de altapresso e no deversign, tanto para oCliente quanto para oFabricante.

    Vlvula de

    SeguranaUV Stamp UV Stamp UV3 Stamp

    Selos eRegistros

    U Stamp com registrosadicionais, incluindo W,P, B, RES, L, UB, DF,RT, HT.

    U2 Stamp com registrosadicionais, incluindoHT.

    U3 Stamp com registrosadicionais HT, PS, WL,M, F, W, UQT, WW,SW.

    TesteHidrosttico 1,3

    1,25 . PMTAcq.Sf/Sqou

    1,43 . PMTAcq(mximo)

    1,25, mas pode serdispensado para vasoscom autofretagem.

    Tabela 3.7 Quadro Comparativo entre as Divises 1, 2 e 3 do ASME Seo VIII

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    3.4.5 SELO ASME

    O Fabricante deve obter um Certificado de Autorizao e Selo, se candidatando junto ao

    ASME, contratar uma Agncia de Inspeo Autorizada, receber uma visita de inspeo de

    auditoria do ASME e preparar um programa de Controle de Qualidade que ser auditado

    nesta visita. O Certificado informa o escopo do selo recebido, que propriedade do ASME e

    deve ser devolvido quando expirar (validade de 3 anos). Durante este perodo o fabricante

    poder perder o selo por mau uso e dever revalidar este selo aps 3 anos se submetendo a

    nova auditoria.

    Power Boilers Section I

    S Power Boilers M Miniature Boilers

    A Power Boiler Assemblies PP Pressure Piping

    E Electric Boilers V** Power Boiler Safety Valves

    Heating Boilers Section IV

    H* Cast Iron Heating Boilers HLW Lined Potable Water Heaters

    H Heating Boilers, other HV** Heating Boilers Safety Valves

    Pressure Vessel Section VIII Division 1

    U Pressure Vessels UV** Pressure Vessels Safety Valves

    UM* Miniature Vessels UD** Pressure Vessels RuptureDiscsPressure Vessel Section VIII Division 2 Reinforced Plastic Vessels Section X

    U2 Alternative Rules forPressure Vessels RP

    Fiber-Reinforced PlasticPressure Vessels

    Pressure Vessel Section VIII Division 3

    U3 High Pressure Vessels UV3** Safety Valves for HighPressure Vessels

    Transport Tanks Section XII

    T Transport Tanks TD** Transport Tanks Pressure

    Relief DevicesTV Tranport Tanks Safety

    ValvesNuclear Stamps

    N Nuclear Components NVNuclear Safety and SafetyRelief Valves

    NPT Nuclear Partials N3 Storage and TransportContainment of Nuclear Fuel

    NA Nuclear Installation and Shop Assembly

    Nuclear Certificates of Accreditation National Board Inspection Code

    NS Nuclear Supports R Repair and AlterationQSC Material Organization VR Repair of Safety Valves

    * Components not subject to Authorized Inspection, annual audit by the AIA** Components not subject to Authorized Inspection, triennial audit by ASME

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    Observao: O ASME, em sua Adenda 2011, passou a utilizar um nico tipo de marcao(ASME Certification Mark) em substituio as diversas marcaes descritas na tabelaacima (ASME Marks) a ser estampado pelo Fabricante que tenha sido certificado. OCertificado de Autorizao ir informar o escopo do selo recebido. Um exemplo de selo comeste novo tipo de marcao nica pode ser visto na Fig. UG-116 para os vasos da Diviso 1.

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    4 TENSES ADMISSVEIS

    4.1 CRITRIOS PARA FIXAO DAS TENSES ADMISSVEIS

    Denominam-se tenses admissveis s tenses mximas adotadas no dimensionamento deum vaso de presso.

    As tenses admissveis para temperaturas abaixo da temperatura de fluncia esto

    relacionados com o limite de escoamento ou com o limite de resistncia do material de

    construo do equipamento. Para temperaturas elevadas, a definio do valor da tenso

    admissvel depende do comportamento fluncia, sendo determinante a taxa de

    deformao na temperatura e o tempo para a falha.

    Denominamos coeficiente de segurana (CS) ou fator de segurana (FS), relao entre olimite de escoamento (Sy) ou de resistncia (Sr) e a tenso admissvel (Sadm) de um

    determinado material.

    Dentre os vrios fatores que afetam a fixao dos valores das tenses admissveis de um

    cdigo podemos citar:

    Tipo de material: Para materiais frgeis adota-se um fator de segurana mais elevado

    que os adotados para materiais dcteis;

    Critrio de clculo: Uma tenso admissvel s dever ser aplicada em combinao

    com o critrio de clculo para o qual foi estabelecida. Clculos grosseiros e grandes

    aproximaes exigem fatores de segurana maiores;

    Tipo de carregamento: A considerao de esforos cclicos e alternados, choques e

    vibraes exigem uma reduo no valor da tenso admissvel determinada para

    esforos normais;

    Segurana: Equipamentos de grande periculosidade envolvendo srio risco humano ematerial exigem elevados fatores de segurana;

    Temperatura: A resistncia mecnica de um material diminui com o aumento de

    temperatura e conseqentemente a tenso admissvel tambm cair. Em

    temperaturas baixas o comportamento de vrios materiais se altera, peas que

    sofreriam uma fratura dctil em temperatura ambiente passam a sofrer fratura frgil

    com o abaixamento dessa temperatura.

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    A tabela a seguir apresenta o critrio de fixao de tenses admissveis adotado pelos

    cdigos ASME, BS-5500 e AD-Merkblatter.

    Cdigo de Projeto Abaixo da faixa de creep Acima da faixa de creep

    ASME VIII Div.1

    Sr/ 3,5 (temp. de projeto)

    100% da tenso mdia que provoca uma

    velocidade de deformao de 0,01% em1000 h67% da tenso mdia que provocaruptura aps 100.000 h.80% da tenso mnima que provocaruptura aps 100.000 h

    (2/3)Sy(temp. de projeto)

    ASME VIII Div.2

    Sr/ 2,4 (temp. ambiente) At 2007: No existem critrios para aregio de comportamento flunciaEm 2007: Passam a existir critrios

    semelhantes aos da Div.1

    (2/3)Sy(temp. de projeto)

    BS-5500Sy/ 1,5 (temp. de projeto) 1 / 1,3 da tenso mdia que provoca

    ruptura num tempo t, numa temperaturaT, de acordo com o materialSr/ 2,35 (temp. ambiente)

    AD-Merkblatter Sy/ 1,5 (temp. de projeto)

    100% da tenso mdia que provoca umavelocidade de deformao de 0,01% em1000 h.67% da tenso mdia que provocaruptura aps 100.000 h.

    Tabela 4.1 - Comparativa entre Cdigos @ Temperatura AmbienteA tabela abaixo exemplifica as diferenas no valor da tenso admisvel e peso do

    equipamento para um material de especificao SA-516 Gr.60, que possui as propriedades

    mecnicas abaixo descritas para a condio de temperatura ambiente.

    Tenso de escoamento mnima = 32,0 ksi

    Limite de resistncia = 60,0ksi

    Cdigo EdioTenses

    Admissveis [ksi]Reduo de Pesodo Equipamento

    ASME Se.VIII Diviso 1 Anterior a 1998 15,0 0 %

    ASME Se.VIII Diviso 1 Posterior a 1998 17,1 12,3 %

    ASME Se.VIII Diviso 2 Anterior a 2007 20,0 25,0 %

    ASME Se.VIII Diviso 2 Posterior a 2007 21,3 29,6 %

    PD-5500 21,3 29,6 %

    AD-Merkblatter 21,3 29,6 %

    Tabela 4.2 Tenses Admissveis de Diversos Cdigos @ Temperatura Ambiente

    Antes da edio de 1998, o cdigo ASME Seo VIII Diviso 1 utilizava um fator 4,0 ao lugar de 3,5,aplicado ao limite de resistncia do material para a definio das tenses admissveis para clculo.Antes da edio de 2007, o cdigo ASME Seo VIII Diviso 2 utilizava um fator de 3,0 ao lugar de2,4 aplicado ao limite de resistncia do material para a definio das tenses admissveis.

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    TABLE 1ASection I; Section III, Class 2 and 3; and Section VIII, Division 1

    Maximum Allowable Stress Values S for Ferrous Materials

    Tabela 4.3 Tenses Admissveis do ASME Seo II Parte D

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    4.2 HISTRICO DA EVOLUO DOS FATORES DE SEGURANA NO CDIGO ASME

    4.2.1 - ASME Seo VIII Diviso 1

    A Edio de 1998 Adenda 1999 do cdigo ASME alterou o fator de segurana a ser

    aplicado ao limite de resistncia dos materiais para projetos utilizando a Seo VIII Diviso

    1. O valor foi reduzido de 4,0 para 3,5, aps 55 anos de evoluo dos materiais, processosde soldagem e projeto dos equipamentos.

    O fator de segurana em 1914, quando do lanamento da primeira Edio do cdigo era 5,0

    e foi mantido at 1944, quando da II Guerra Mundial e a necessidade de reduzir o

    conservadorismo dos projetos. A justificativa na poca para a reduo do fator de segurana

    foi a seguinte: "great improvements in the art of welding." Assim o fator foi reduzido para 4,0

    e o teste hidrosttico foi alterado de um fator 2,0 para 1,5.

    Estas alteraes no possuiam base tcnica slida e foram motivadas mais por razes

    econmicas e emocionais do que na qualidade intrnseca das soldagens realizadas nos

    equipamentos.

    Muitos dos processos de soldagem atualmente utilizados eram apenas desenvolvimento na

    dcada de 40 (gas metal arc, gas tungsten arc, and submerged processes, low hydrogen

    electrodes, flux core process, electro-slag process, electron beam process, and laser welding

    process). Aps a Guerra, o fator retornou a 5,0, se mantendo at a Edio de 1951 do

    cdigo que estabeleceu definitavemente o valor de 4,0 para o fator de segurana.

    A atual mudana no fator foi realizada com base na qualidade dos materiais, melhoria dos

    processos de soldagem, consumveis, mtodos de inspeo e em cdigos de outros pases.

    Em 1944, o conceito de tenacidade do material era restrito a laboratrios, sem aplicao

    industrial de projetos e de conceitos baseados na mecnica da fratura. O alvio de tenses

    residuais e o pr-aquecimento na soldagem somente passaram a ser incorporados no

    cdigo ASME a partir da Edio de 1962.

    O nico ensaio no-destrutivo disponvel em 1944 era a radiografia, em estgios iniciais de

    desenvolvimento. O ensaio de ultra-som apenas em 1947 teve uma maior importncia com o

    desenvolvimento do cabeote angular.

    O Governo Americano patrocinou um estudo para determinar as causas das falhas e avaliar

    fatores metalrgicas que contriburam para estas falhas. Preliminarmente foi determinado

    que a causa das falhas era geralmente relacionada a fratura frgil.

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    O estudo tambm mostrou que altos nveis de carbono, fsforo, molibdnio e arsnico na

    composio, aumentam a temperatura de transio, enquanto que o nquel, silcio,

    mangans e cobre reduzem a temperatura de transio do material. Os resultados deste e

    outros estudos auxiliaram a compreender a importncia da tenacidade a fratura para a

    preveno de falhas em componentes pressurizados. Apesar disso, estas informaes noeram disseminadas em 1944.

    O teste de drop weight no foi desenvolvido at o final dos anos 40, e os conceitos de

    mecnica da fratura eram uma curiosidade de laboratrio de 1944.

    A aplicao da mecnica da fratura para vasos de presso e as informaes necessrias

    para tornar o mtodo vivel para a determinao da adequao ao uso foram

    extensivamente discutidas em uma publicao de 1967 do Oak Ridge National Laboratory.

    Este documento motivou a formao do programa Heavy Section Steel Technology, quetransformou os conceitos de mecnica da fratura em procedimentos para uso prtico.

    A mecnica da fratura utilizada pela Section XI of the ASME Boiler and Pressure Vessel

    Code para determinar a integridade de vasos de presso da rea nuclear. A experincia na

    utilizao destes conceitos foram base das recentes revises nos requisitos de tenacidade

    da Seo VIII e para as consideraes de projeto da Diviso 3 do ASME Seo VIII, para

    altas presses.

    O efeito da reduo do fator de segurana de 4 para 3,5 e o aumento das tenses

    admissveis, obtidas nas tabelas 1A e 1B da Seo II Parte D, foram da ordem de 14,3%

    na faixa de temperatura em que as propriedades mecnicas so inalteradas com o tempo,

    abaixo da zona de creep. No foram alteradas as tenses em temperaturas sob a influncia

    do creep.

    O conservadorismo da Seo I e Seo VIII Diviso 1 continua significante. A

    probabilidade de falha de um componente devido a tenso excessiva considerada

    reduzida.

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    4.2.2 - ASME Seo VIII Diviso 2

    O ASME Seo VIII Diviso 2 foi publicado inicialmente em 1968 com o objetivo de

    fornecer regras alternativas para o projeto e construo de vasos de presso. O

    desenvolvimento deste cdigo foi impulsionado pela necessidade de utilizao de vasos de

    presso em condies de mais elevadas presses de trabalho.

    Com a alterao em 1998 do fator de segurana do ASME Seo VIII Diviso 1 do valor

    4,0 para 3,5 aplicado ao limite de resistncia do material, a diferena para o ASME Seo

    VIII Diviso 2 tornou-se reduzida o que levou a estudos no sentido de definir um fator de

    segurana tambm menor para este ltimo.

    Originalmente, durante a reviso da Edio de 2007, foram propostas 3 diferentes Classes

    de equipamento com fatores de segurana diversos (3,0 para a Classe 3, 2,4 para a Classe

    2 e 1,875 para a Classe 1), no entanto, prevaleceu a utilizao de um fator de segurana

    nico de 2,4. No entanto, o fator aplicado ao limite de resistncia do material na

    temperatura ambiente, o que pode significar na prtica a utilizao de fatores efetivamente

    menores do que 2,4 em funo do comportamento do material a temperaturas acima da

    ambiente.

    Destaca-se que o cdigo ASME especificamente aplicvel para equipamentos novos.

    Portanto equipamentos que venham a operar em condies fora do escopo do cdigo

    podem acumular danos em operao no previstos em seu projeto. Com a reduo do fator

    de segurana no projeto dos equipamentos ASME Seo VIII Diviso 2, possivelmente

    algum impacto se espera na vida til futura destes vasos e o controle operacional dentro das

    condies definidas no projeto deve ser mais exigente.

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    CURSO DE VASOS DE PRESSO

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    5 ESPESSURAS PADRONIZADAS ESOBRESPESSURA DE CORROSO

    Devem ser adotadas, para as chapas de componentes do vaso, espessuras nominais

    (comerciais) com os seguintes valores, em milmetros: 4,75 / 6,3 / 8,0 / 9,5 / 11,2 / 12,5 /

    14,0 / 16,0/ 17,5 / 19,0/ 20,6 / 22,4/ 23,6 / 25,0/ 28,6 / 31,5/ 34,9 / 37,5/ 41,3 / 44,4/ 47,5

    / 50,0.

    As espessuras indicadas em negrito so as consideradas normais pelas usinas siderrgicas

    e devem ser usadas preferencialmente.

    Para espessuras superiores a 50,0 mm devem ser adotados valores inteiros em milmetros.

    As tolerncias de fornecimento das chapas no precisam ser consideradas, desde que aschapas estejam de acordo com os seguintes pargrafos do cdigo ASME Seo VIII:

    UG-16 para vasos projetados pela Division 1;

    4.1.3.2 para vasos projetados pela Division 2.

    Para tampos abaulados e outras peas prensadas ou conformadas, deve ser previsto um

    adequado acrscimo na espessura das chapas, para compensar a perda de espessura na

    prensagem ou na conformao, de forma que a espessura final da pea acabada tenha no

    mnimo o valor calculado ou o valor que consta nos desenhos.

    Nos vasos em que forem previstas diferentes espessuras de chapas para os diversos anis,

    permite-se ao projetista modificar para mais essas espessuras, com a finalidade de acertar

    as alturas dos anis, com as dimenses comerciais das chapas.

    Devem sempre ser acrescentada uma adequada sobrespessura para corroso exceto

    quando, para o servio e o material em questo, a corroso for reconhecidamente

    inexistente ou desprezvel, ou quando houver um revestimento interno anticorrosivo

    adequado.

    As sobre-espessuras para corroso devem ser baseadas na vida til do equipamento,

    conforme a tabela a seguir. Como regra geral, quando a taxa de corroso prevista for

    superior a 0,3 mm/ano recomenda-se que seja considerado o emprego de outros materiais

    mais resistentes a corroso.

    Deve ser adotada uma sobre-espessura mnima para corroso de 1,5 mm para

    componentes do vaso de ao-carbono ou de aos de baixa liga, mesmo quando a taxa de

    corroso estimada resultar em um valor inferior.

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    Classe dos EquipamentosRefinarias, Terminais eoutras Instalaes no

    Petroqumicas

    UnidadesPetroqumicas

    Equipamentos de grande porte, grandecusto ou essenciais ao funcionamentoda unidade industrial (reatores, torres,permutadores ou vasos importantes)

    20 anos 15 anos

    Outros equipamentos no includos naclasse acima

    15 anos 10 anos

    Peas desmontveis ou de reposio(feixes tubulares, internos de torres,etc,...)

    8 anos 5 anos

    Tabela 5.1 Vida til Nominal de Projeto

    Exceto quando especificado de outra forma, devem ser adotados os seguintes valoresmnimos para a sobrespessura para corroso, para as partes construdas em ao carbono

    ou em aos de baixa liga:

    (a) Torres, vasos e permutadores em geral para servios hidrocarbonetos: 3 mm;

    (b) Potes de acumulao (botas) para os vasos acima: 6 mm;

    (c) Vasos em geral para vapor e ar: 1,5 mm;

    (d) Vasos de armazenamento de gases liquefeitos de petrleo: 1,5 mm

    Componente do Equipamento Critrio

    Partes da parede de presso, em contato com o fluidode processo: casco, tampos, pescoos de bocais,espelhos, flanges, flanges cegos e outros. Adicionar o valor integral da

    sobrespessura, em cada face dapea em contato com o fluido.Peas internas no removveis, submetidas a

    esforos principais: suportes de bandejas, de leitos,sapatas, olhais, bandejas soldadas e outras.

    Peas internas no removveis e no submetidas a

    esforos: defletores, quebra vrtice, chicanas eoutras. Adicionar metade do valor dasobrespessura em cada face emcontato com o fluido.Peas internas removveis submetidas a esforos

    (exclui bandejas e seus acessrios): vigas, tirantes eoutras peas de suportao.

    Tabela 5.2 Recomendao de Sobrespessura de Corroso

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    apresentada a seguir mostrando as parcelas da espessura de parede de um vaso de

    presso.

    ep eaj C etc etf

    epma

    efab

    en

    Figura 5.1 Esquema com as espessuras de parede de um vaso de pressoNotao adotada:

    ep- Espessura requerida, calculada em funo das condies de projeto.

    epma- Espessura utilizada para o clculo da PMA na condio corroda.

    C - Sobrespessura para corroso.

    efab- Espessura (final) de fabricao.

    etc- Acrscimo para compensar a perda de espessura das chapas na conformao.etf - Acrscimo para compensar a tolerncia de fornecimento das chapas (normalmente

    desprezvel)

    en- Espessura nominal (comercial) da chapa adotada.

    eaj - Espessura de ajuste, resultante de acrscimo para ajuste espessura comercial da

    chapa a ser comprada.

    Exemplo: ep= 9,3 mm (espessura calculada pela equao do cdigo de projeto)C = 3,0 mm etc= 1,5 mm

    etf= 0,04 in (conforme ASTM A 20) = 1,0 mm en= 16,0 mm

    epma= en etf etc C = 16,0 1,0 1,5 3,0 = 10,5 mm

    eaj= epma ep= 10,5 9,3 = 1,2 mm

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    6 DEFINIES

    Neste item so apresentadas definies de alguns termos que necessitam ser bem

    esclarecidos.

    PRESSO DE OPERAO: a presso no topo de um vaso de presso em posio

    normal de operao, correspondente a uma determinada temperatura de operao.

    TEMPERATURA DE OPERAO: a temperatura da parede do vaso quando sujeito a

    presso de operao.

    Observao: Quando num equipamento podemos delimitar zonas com diferentes

    temperaturas de operao, podemos estabelecer condies de projeto distintas para cada

    uma dessas zonas.

    PRESSO DE PROJETO: a presso que ser utilizada no dimensionamento do vaso,

    devendo ser considerada como atuando no topo do equipamento.

    O Cdigo ASME, Seo VIII, estabelece que a presso de projeto dever ser determinada

    considerando-se a condio de presso e temperatura mais severas que possam ocorrer emservio normal.

    Obs: Quando aplicvel, a altura esttica do lquido armazenado deve ser adicionada a

    presso de projeto para dimensionar-se qualquer parte do vaso submetida a esta coluna de

    lquido.

    TEMPERATURA DE PROJETO: a temperatura da parede do vaso correspondente a

    presso de projeto. O Cdigo ASME estabelece que esta temperatura no dever ser menorque a temperatura mdia da superfcie metalca nas condies normais de operao.

    Obs : Vasos com possibilidade de operao em condies distintas de operao devem ter

    inicialmente suas condies de projeto estabelecidas para cada condio de operao, de

    acordo com os parmetros estipulados pela PETROBRAS. Posteriormente, ser adotada a

    condio mais crtica de projeto, a partir das relaes entre a presso de projeto e tenso

    admissvel na temperatura de projeto.

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    PRESSO MXIMA ADMISSVEL DE TRABALHO: a presso mxima, no topo do

    vaso, em posio de operao normal, que acarreta no componente mais solicitado do

    equipamento, uma tenso igual a tenso admissvel do material, na temperatura

    considerada, corrigida pelo valor da eficincia de exame radiogrfico adotada no projeto do

    equipamento. A presso mxima admissvel de trabalho calculada para a temperatura deprojeto com o vaso na condio corroda. Para determin-la devemos calcular a presso

    mxima que poder atuar em cada componente do vaso. Nestes clculos deve-se

    considerar a espessura de cada componente j descontadas as tolerncias de fornecimento

    das chapas e perdas de espessura por conformao (quando aplicvel). Posteriormente

    deve-se descontar, das presses calculadas, a coluna de lquido atuante em cada

    componente, uma vez que estas presses devem estar referenciadas ao topo do

    equipamento. Em alguns casos, no teste hidrosttico por exemplo, poderemos necessitar dapresso mxima admissvel na temperatura ambiente, estando o vaso novo ou corrodo.

    PRESSO DE AJUSTE DO DISPOSITIVO DE ALVIO DE PRESSO: O cdigo ASME

    Seo VIII, Diviso 1 aborda os requisitos para dispositivos de alvio de presso, em sua

    parte UG, pargrafos UG-125 a UG-136 e em seu Apndice 11.

    Num vaso de presso instalamos dispositivos de alvio de presso para proteo contra

    condies anormais de operao e contra o excesso de presso provocado por fogo.

    Para condies anormais de operao, o dispositivo de alvio de presso, quando 1 (um) s

    dispositivo utilizado, deve ter sua presso de aj