4 AVALIAÇÃO DA INTEGRIDADE DO DUTO

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1 56 4 AVALIAÇÃO DA INTEGRIDADE DO DUTO Pr elborr um plno de gestão d integridde é importnte conhecer os métodos de inspeções que podem ser empregdos, critérios pr vlir criticidde ds nomlis detectds ns inspeções, métodos pr monitorr evolução ds corrosões. Como tmbém, ter o conhecimento de que ções devem ser efetuds qundo nomli é considerd um meç à integridde do duto. Em vist disso, serão borddos neste cpítulo: os principis métodos empregdos pr vlição d integridde do duto considerndo pens flh por corrosão, comprção técnico-econômic em que form considerdos os spectos positivos e negtivos de cd método de vlição de integridde em relção o mecnismo de flh por corrosão e os critérios pr vlir severidde ds perds de metl. Nos cpítulos posteriores serão presentds, então, s metodologis pr estimr tx de corrosão e s recomendções pr ções mitigdors e intervlos de inspeção MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DA INTEGRIDADE DO DUTO Inspeção Intern Este tipo de vlição de integridde é requisitd n fse de construção e montgem, como indicm s norms ASME B31.4 [30], ASME B31.8 [17] e N-464H [31], e como método de inspeção pr o gerencimento de integridde pels norms ASME B31.8S [10] e API 1160 [2] e por Muhlbuer [11]. Logo, inspeção intern é empregd tnto n fse de construção e montgem como no ciclo opercionl do duto. No que diz respeito à integridde do duto, prtir dos resultdos d inspeção intern o operdor pode: progrmr repros por ordem

2 57 de severidde e decidir que ções mitigdors devem ser tomds; testr segurnç opercionl do duto; e monitorr evolução ou surgimento de novs nomlis o longo do duto qundo são relizds distints inspeções interns em um mesmo trecho de um duto. Pr relizção deste método de vlição é utilizdo o pig, que é um ferrment que pss pelo interior dos dutos, impulsiondo pelo fluido trnsportdo ou eventulmente por um sistem trciondor. E su grnde vntgem é possibilidde de inspecionr tod extensão do duto. Os pigs podem ser clssificdos em dus ctegoris: não instrumentdos, que relizm função de limpez, seprção de produtos e remoção de águ; e instrumentdos, que devido à presenç de dispositivos ou sensores possuem cpcidde de dquirir e registrr um ou mis ds seguintes informções dos dutos: mosss, ovlizções, cessórios e equipmentos (válvuls, drenos, suspiros, etc.), descontinuiddes n prede do duto, rios de curvtur, espessur d prede, coordends geográfics, tempertur e pressão. Como curiosidde pode-se informr que os pigs tmbém são conhecidos como: smrt pigs, diblo inteligente, chncho e mrrno. Resumidmente, n inspeção intern ocorrem detecção e o dimensionmento ds nomlis e/ou dos cessórios do duto. Após finlizção d inspeção, os ddos quisitdos são trnsferidos pr um computdor pr que os mesmos sejm nlisdos por progrms específicos. A prtir d nálise dos ddos registrdos pelo pig é gerdo um reltório que present s informções solicitds pelo operdor do duto. Em seguid são feits correlções em cmpo, pr um mostr dos defeitos reportdos, com finlidde de vlidr e provr dos resultdos d inspeção. Como o foco deste trblho é o gerencimento de flh por corrosão em dutos, seguir serão presentdos os pigs de detecção de perd de mss metálic, ou pigs de corrosão. Ou sej, qui serão detlhdos o pig MFL e o pig de ultr-som, que são os mis trdicionis, e o pig Plito que foi desenvolvido recentemente.

3 58 ) Pig MFL A inspeção MFL (Mgnetic Flux Lekge), em dutos, é mis ntig e mis comum, e como o próprio nome diz bsei-se no vzmento do cmpo mgnético. A técnic MFL consiste n plicção de um cmpo mgnético (trnsversl ou longitudinl) n prede do tubo té obter su sturção mgnétic, à medid que ferrment se desloc, trvés do sistem de mgnetizção do pig (ímãs). N presenç de nomlis ocorre fug do cmpo mgnético, que é medid pelos sensores e rmzend pelo sistem de registro de ddos do pig. Portnto, nomli só é detectd se há fug de cmpo mgnético. A figur 4.1 ilustr um exemplo de um pig MFL. Figur 4.1 Foto Pig MFL Fonte: PipeWy Engenhri A geometri ds nomlis e s crcterístics geométrics e construtivs do duto podem influencir o resultdo d inspeção relizd com o pig MFL, devido o princípio d técnic. Por exemplo, se o duto inspeciondo present perds de metl longitudinis extenss, ests descontinuiddes devido sus crcterístics podem não provocr fug do cmpo mgnético ou mesmo gerr um fug com intensidde pequen, crretndo em um resultdo que não correspond à relidde do duto se plicdo um cmpo mgnético longitudinl. Um segundo exemplo, ser citdo, é utilizção d técnic MFL em dutos com lts espessurs, pois o cmpo plicdo deve ser cpz de mgnetizr os tubos por completo pr que sej possível detectr s descontinuiddes. Os pigs MFL podem detectr perds de metl e, em lguns csos, defeitos geométricos e metlúrgicos ou cessórios dos dutos, como válvuls, suportes, derivções, etc. Além disso, é possível discriminr se corrosão é intern ou extern. Consequentemente, pode ser utilizdo pr detecção d corrosão

4 59 intern, extern e tmosféric (corrosão em trechos éreos) que são s ctegoris utilizds pr o gerencimento de corrosão neste trblho. A corrosão sob tensão, s trincs circunferenciis e longitudinis tmbém podem ser detectds pel técnic MFL, dependendo do sentido em que o cmpo mgnético é plicdo no duto. Ou sej, trincs circunferenciis são detectds com plicção do cmpo mgnético longitudinl e s trincs xiis com plicção do cmpo mgnético trnsversl. b) Pig Ultr-Som Este pig utiliz técnic de ultr-som que permite medição diret d espessur do tubo. Nest técnic o trnsdutor de ultr-som emite um ond cústic que o colidir com prede do duto, produz dois efeitos: gerção de um eco nest superfície, e introdução de prte d energi sônic no mteril. Ess prte d ond percorre o mteril té tingir superfície extern do tubo, gerndo um segundo eco. O sistem eletrônico registr os tempos de cd eco, quntificndo com precisão s distâncis percorrids. A figur 4.2 ilustr um exemplo de um pig UT. Figur 4.2 Pig Ultr-Som [32] As inspeções com o pig ultr-som, ssim como o pig MFL, tem como objetivo loclizr, detectr e dimensionr perds de espessur. Como prâmetro de comprção d curáci de dimensionmento entre o pig UT e MFL podem-se utilizr os vlores oferecidos pelo documento POF, que inform que curáci de um ferrment pdrão MFL de lt resolução está entre 10 15%t, enqunto pr o pig UT este vlor vri de mm. Ao utilizr ests referêncis pr um duto de 10 mm de espessur, curáci do pig MFL estri entre 1.0 e 1.5 mm, enqunto do pig UT estri entre mm. Notr que pr o pig MFL extidão é dependente d espessur do tubo.

5 60 Deve-se considerr que s ferrments convencionis de ultr-som exigem utilizção de coplnte, consequentemente não há plicbilidde em gsodutos e té mesmo em dutos multifásicos. Atulmente, existem novs soluções pr ests limitções, como o emprego de colchão de líquido, pr que o pig desloque dentro dele o longo do duto, e/ou o emprego d tecnologi EMAT (Trnsdutor Acústico Eletromgnético) [28,33]. De form gerl, técnic de ultr-som depende do meio coplnte usdo pel ond sônic, por isso prfins e detritos podem degrdr o dimensionmento do pig UT, devido isto limpez do duto deve ser mis rigoros do que pr inspeção MFL.. Além disto, est tecnologi não present um bom desempenho n superfície de um prede de tubo com muit rugosidde, pois se, no ponto de encontro do feixe sônico com prede do duto, superfície for muito inclind em relção o eixo do duto, reflexão se drá em outr direção e não será cptd pelo trnsdutor. Além de corrosões e lminções, os pigs de ultr-som podem detectr trincs circunferenciis e longitudinis, mssmentos, blisters [2,28], cessórios e equipmentos do duto (como derivção, curvs, sold, etc.). Portnto, este pig tmbém pode ser utilizdo pr detecção d corrosão intern, extern e tmosféric (corrosão em trechos éreos) que são s ctegoris utilizds pr o gerencimento de corrosão neste trblho. Como solução às limitções qunto à geometri ds nomlis e às crcterístics do duto podem-se relizr lterções em lgum crcterístic do trnsdutor do pig. Por exemplo, pr inspecionr um duto cujos tubos presentm pequens espessurs deve-se umentr frequênci do trnsdutor. c) Pig Plito O pig Plito é empregdo pr detecção e dimensionmento de corrosões interns nos dutos. Ess nov tecnologi de pig possibilit inspeção de tubulções com lts espessurs e com geometri complex como: curvs de pequeno rio, mudnçs de diâmetro ou outros obstáculos que impeçm o uso ds ferrments convencionis existentes no mercdo.

6 61 Ao detectr corrosão intern, o dimensionmento d mesm é feito prtir d vrição ds hstes (sensores plitos sensores geométricos de lt resolução). A figur 4.3 ilustr um exemplo de um pig Plito. Figur 4.3 Foto Pig Plito Fonte: PipeWy Engenhri Por ser um ferrment nov, o pig Plito não é citdo ns norms mericns utilizds como referênci neste trblho Avlição Diret É o método de vlição de integridde que utiliz um processo estruturdo trvés do qul o operdor busc integrr conhecimentos como s crcterístics físics, do projeto e do histórico opercionl com os resultdos de inspeção, exme e vlição, pr identificr áres potenciis de ocorrênci de mecnismos de degrdção o longo de um duto. Est metodologi surgiu nos EUA como lterntiv de vlição de integridde pr dutos enterrdos e não pigáveis. No entnto, enqunto inspeção intern detect ocorrêncis relcionds diverss meçs, vlição diret permite identificr dequdmente somente s meçs previmente determinds como prováveis ou possíveis. A vlição diret tem como objetivo evitr que s corrosões existentes no duto tinjm proporções que mecem su integridde. Est vlição de integridde bsei-se n identificção e n loclizção de pontos tivos de corrosão, mesmo em estdo inicil, fim de permitir repros e outrs medids remedidors de form preventiv.

7 62 Est vlição de integridde se subdivide em 4 etps: pré-vlição colet e integrção de ddos pr determinr plicbilidde d vlição diret, identificr regiões que serão inspecionds e selecionr ferrments pr execução d inspeção indiret. inspeção indiret relizção de inspeções, sobre o solo (executds sem escvção), de vlições numérics ou de simulções computcionis pr identificr e definir severidde dos defeitos no revestimento e s áres susceptíveis à corrosão. inspeção diret nálise dos resultdos d inspeção indiret fim de selecionr os locis de escvções, e vlição d superfície do duto. Os resultdos d inspeção diret são combindos com os d inspeção indiret pr identificr e vlir o impcto d corrosão no duto. pós-vlição definição dos intervlos de revlição e d efetividde do processo de vlição diret. A vlição diret difere segundo s forms de corrosão. Dest form, tem-se: vlição diret pr corrosão extern, vlição diret pr corrosão intern e vlição diret pr corrosão sob tensão. Vle ressltr que no estudo que está sendo efetudo, corrosão sob tensão está incluíd no grupo corrosão extern. A NACE publicou s seguintes norms como um gui pr relizção d vlição diret: NACE SP [34] (vlição diret de corrosão extern); NACE SP [35] (vlição diret de corrosão sob tensão); NACE SP [36] (vlição diret de corrosão intern pr dutos que trnsportm gás nturl com águ condensd, ou com águ e hidrocrbonetos líquidos); NACE SP [37] (vlição diret de corrosão intern pr dutos que trnsportm gás nturl seco); NACE SP [38] (vlição diret de corrosão intern pr oleodutos). Dentre s referêncis bibliográfics utilizds pr o gerencimento de integridde neste trblho (Muhlbuer [11], ASME B31.8S [10] e API 1160 [2]), somente norm ASME B31.8S [10] inclui vlição diret como um método pr vlição de integridde.

8 Teste Hidrostático Este método de vlição de integridde pode ser empregdo em dutos novos e n requlificção de dutos existentes pr diferentes condições opercionis e, pr verigução de resistênci e estnqueidde pós execução dos repros. Pr relizção deste teste o operdor de dutos pode seguir os requisitos e os procedimentos recomenddos pels norms: N-464 [31], ASME B31.4 [30], ASME B31.8 [17], NBR [39], ISO [40], API RP 1110 [41] e Z [42]. Resumidmente, o teste hidrostático consiste em tirr o produto de dentro do duto, enchê-lo com águ e colocr est águ um determind pressão, qul deve ser suportd pelo duto sem rompimento e não deve diminuir o longo do tempo de ensio, o que significri um vzmento. Aqui podem-se consttr lgums desvntgens deste método, pois o operdor deve ser preocupr com obtenção e o descrte d águ e ind retirr o duto de operção. Este método é empregdo como um lterntiv pr vlir integridde: dos dutos inspeciondos por outro método de vlição que não grnte confibilidde stisftóri à integridde, dos dutos não-pigáveis e dos dutos cujs nomlis não são detectds pels inspeções ILI. O teste hidrostático pode, lém de substituir, complementr s inspeções interns por pig. No entnto, pr vlição d corrosão intern e extern, inspeção por pig é mis eficz. Por isto, seleção do teste hidrostático como ferrment de vlição de integridde requer comprovção de cumprimento do progrm de controle de corrosão. Além d pouc efetividde n vlição d integridde no que diz respeito à corrosão, o teste hidrostático present outrs desvntgens, como remoção destrutiv de defeitos críticos ntes de ocorrer flh do duto, possibilidde de crescimento subcrítico de trincs por fdig, de corrosão sob tensão ou de corrosão, e tmbém reversão d pressão em testes subsequentes.

9 COMPARAÇÃO TÉCNICA E ECONÔMICA DOS MÉTODOS DE AVALIAÇÃO DE INTEGRIDADE A escolh do(s) método(s) de vlição de integridde de dutos mis dequdo(s) depende de um vriedde de ftores técnicos e econômicos, portnto é importnte que o operdor de duto considere s condições físics e opercionis do duto, os tipos de corrosões que devem ser nlisdos e o custo. A comprção técnic-econômic ds vlições de integridde de dutos recomendds pels norms de integridde e Muhlbuer [11] é presentd ns tbels 4.1 e 4.2. A tbel 4.1 mostr comprção dos ftores técnicos enqunto que tbel 4.2 present comprção econômic. Tbel Comprção técnic entre s vlições de integridde de dutos Aspectos Técnicos Dimensionmento ds corrosões influencido pel precisão ds ferrments Inspeção Intern Avlição de Integridde Teste Hidrostático Avlição Diret Detect Corrosão Extern 1 Detect Corrosão Intern Detect Corrosão Atmosféric Dimension s nomlis Discrimin nturez ds nomlis (intern/extern) Identific áres susceptíveis à corrosão Inspecion tod extensão do duto 2 Melhor resistênci do duto à corrosão sob tensão Método Destrutivo Permite monitorr evolução ou surgimento de novs corrosões Proporcion o operdor um histórico ds nomlis do duto Remove defeitos menores que queles que flhrim n pressão de operção. Requer dutos dequdos pr inspeção por pig (dutos pigáveis) (pens do trecho vlido) 1 Vle ressltr que corrosão sob tensão pr este trblho está englobd no grupo corrosão extern. 2 Cso o duto tenh um extensão muito pequen.

10 65 Aspectos Técnicos Requer interrupção d operção Requer limites mínimos e máximos de pressão Requer limites mínimos e máximos de tempertur Requer obtenção e descrte d águ Requer que o duto estej limpo Inspeção Intern Avlição de Integridde Teste Hidrostático Avlição Diret Não form encontrds referêncis de custos no Brsil pr cd método de inspeção em dutos. Assim, serão presentds n tbel 4.2 s referêncis d mlh dutoviári dos EUA em que são incluídos os custos d inspeção e ds tividdes de pré-inspeção (inclusão de lnçdor [1] de pig no duto no cso ds inspeções interns, prd de operção do duto no cso do teste hidrostático, etc.), d supervisão opercionl e d perd de produção. Tbel 4.2 Comprção econômic entre os principis métodos de vlição de integridde de dutos [28] Atividde Estimtiv de Custos pr s Avlições de Integridde de Dutos ($ por 1.61 km) 3 Gsoduto Oleoduto Preprção Inspeção Supervisão Opercionl Perd de Produção Totl ILI TH AD ILI TH AD No que diz respeito os custos, o teste hidrostático é, pel interrupção d operção do duto, o método com o custo totl mis lto. Em compensção, inspeção intern tem os miores custos ns tividdes de preprção pr inspeção como limpez do duto, dequção do duto pr execução ds inspeções (instlção de lnçdor/recebedor, instlção de válvuls que permitm pssgem de pigs, etc.). Tmbém vle informr que em um 3 Notr que 1 mi (milh) equivle 1.61 km.

11 66 inspeção por pig os custos podem vrir de cordo com técnic utilizd, o conteúdo do reltório, extensão e o diâmetro do duto CRITÉRIOS PARA AVALIAR A CORROSÃO EM DUTOS Após relizção ds inspeções é necessário interpretr os resultdos encontrdos e vlir se s corrosões são ou não ceitáveis pr que o duto permneç com su integridde grntid ntes d próxim inspeção. Vle destcr que os critérios de vlição não são plicdos ns corrosões detectds pelo teste hidrostático, pois este método de inspeção requer repro imedito. Segundo s referêncis [43-46], pr o PDAM (Pipeline Defect Assessment Mnul), os principis critérios de vlição d corrosão são: ASME B31G originl [47-48], ASME B31G modificdo [47-48], RSTRENG [48], DNV-RP-F101 [49], KASTNER [50], BS 7910 [51], API 579 [52] e PAFFC [53]. As equções destes métodos não serão presentds neste trblho, ms podem ser encontrds e consultds em sus respectivs referêncis bibliográfics. A tbel 4.3 relcion os principis critérios de vlição d criticidde d corrosão com s clssificções de gerencimento. Tbel 4.3 Critérios de vlição considerndo clssificção de gerencimento de corrosão [43-46] Tipo Corrosão (intern / extern) Principis Critérios de Avlição d Corrosão Longitudinl Circunferencil longitudinl ASME B31G [47-48] (Originl/Modificdo) RSTRENG [48] DNV-RP-F101 [49] KASTNER [50] circunferencil Corrosão sob tensão BS 7910 [51] ou API 579 [52] PAFFC (Pipe Axil Flw Filure Criteri) [53]