SOLDAGEM EM CARGA NO GASODUTO BOLÍVIA BRASIL

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Cássio Aquino Galindo
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1 EXPOSOL 0007_08 SOLDAGEM EM CARGA NO GASODUTO BOLÍVIA BRASIL Jesualdo P.Lobão Filho1, Wilton Servulo2,, José Alfredo B.Barbosa3 1 Engenheiro Mecânico - Engenheiro Sênior de Integridade - TBG 2 Técnico Mecânico - Inspetor de solda N2 - FBTS 3 Engenheiro Metalúrgico - Gerente de Certificação - FBTS Resumo O Gasoduto Bolívia Brasil - Gasbol tem inicio na cidade de Santa Cruz de La Sierra, na Bolívia, e termina na cidade de Canoas (RS), percorrendo uma extensão de km. A TBG, proprietária e operadora do Gasoduto no trecho de km, parte instalada em território brasileiro, com diâmetro nominal máximo de 32, capacidade de transporte máxima de 30 MM dia de gás natural a uma pressão máxima de 100 kgf/cm². Este trabalho descreve a experiência da TBG nas soldagens em carga ao longo do gasoduto nas duplas calhas para os serviços de trepanação e reparos em diversos diâmetros. Apresenta a metodologia utilizada, normas, equipamentos, instrumentos e o treinamento dos soldadores para a soldagem. O levantamento de dados de campo e dos materiais envolvidos, assim como os procedimentos de ensaios e inspetores qualificados. O controle das variáveis que possibilitam a perfuração do duto, tais como velocidade do gás, tipo de eletrodo, aporte de calor e a avaliação metalúrgica dos materiais envolvidos através do cálculo do CE carbono equivalente e a utilização de modelo matemático e informações práticas de resultados de campo. Abstract The Bolivia-Brasil Gas Pipeline - GASBOL begins on the Santa Cruz de La Sierra city in Bolivia, arriving in Canoas - Brazil, traveling an extension of km. TBG is the owner and operator from km in Brazilian soil, with a maximum nominal diameter of 32", transportation capacity of 30 MM m3/day and maximum pressure of 100 kgf/cm². This paper describes the TBG s experience welding in service, fittings (hot tapping) and repairs, along the gas pipeline. The main phases of each project are described such as equipments and instruments used, welder s training qualification, field data, materials, inspection procedure and inspectors qualification. The control of the variables that makes possible the burn through, such as speed of the gas, electrode type, heat input, materials evaluation involved through equivalent carbon calculation, mathematical models software and the practical informations of field results.

Bolívia Brasil - Gasbol tem inicio na cidade de Santa Cruz de La Sierra, na Bolívia, e termina na cidade de Canoas (RS), percorrendo uma extensão de 3.150 km.

2 1. Introdução O objetivo desse trabalho é apresentar a experiência adquirida pela TBG e FBTS na execução da soldagem em carga no Gasoduto Bolívia Brasil de uma dupla calha as etapas de execução da soldagem em carga no Gasoduto Bolívia Brasil de dupla calha para derivação do duto (Fig.1). São abordadas as diversas etapas as serem cumpridas antes, durante e após soldagem bem como os cuidados necessários para evitar trincas por hidrogênio e perfuração. Fig.01 Derivação com dupla calha soldada 2. Dados gerais 2.1 Características do Gasoduto Bolívia Brasil Diâmetros: 32, 24, 20, 18 e 16 Materiais; API 5L X65 e X70 Pressão máxima de operação: 100 kgf/cm² Espessuras: 0,219 in até 0,562 in. Pressão de teste hidrostático: 110 kgf/cm² Revestimentos: Coaltar, FBE, PolietilenoTripla camada 2.2 Características da dupla calha Material: ASTM A 516 grau 70 Tensão mínima de escoamento do material: psi Teor de carbono: 0,22 Carbono equivalente: 0,43 2

São abordadas as diversas etapas as serem cumpridas antes, durante e após soldagem bem como os cuidados necessários para evitar trincas por hidrogênio e perfuração. Fig.

equivalente CE para ser utilizado como dados no procedimento de soldagem.

3 3.1 Ensaios iniciais 3.2 Análise Química Para os dutos novos, os certificados dos tubos que compõem o tramo a ser soldado contém as informações de composição química e ensaios realizados, permitindo o cálculo o carbono do equivalente CE para ser utilizado como dados no procedimento de soldagem. Para os dutos antigos, cujo certificado de matéria prima de difícil obtenção, fazse necessária a remoção do cavaco para análise química (Fig. 02) utilizando uma fresadora (Fig. 03) tomando-se o devido cuidado para evitar danos ao duto. Fig.02 Cavacos Fig. 03 Fresadora 3.3 Ovalização Para manter um perfeito ajuste entre a dupla calha e o duto é necessária a erificação da ovalização na região de acoplamento. 3.4 Medição do tempo de resfriamento É necessária a realização da medição do tempo de resfriamento no local da soldagem entre 250 C e 100 C. Fig Aquecendo com maçarico Fig.07 - Medição da temperatura a laser 3

4 3.5 Medição por Ultra-som Na região a ser soldada é realizado um ensaio por ultra-som para verificação de descontinuidades tipo dupla laminação, trincas e a verificação da espessura. 4. Amanteigamento: (camada de solda) Para as duplas calhas que possuem um carbono equivalente CE maior do que 0,45 é necessário o amanteigamento da dupla calha. 5. Modelo matemático Para verificação da possibilidade de perfuração da parede do duto a TBG utiliza um modelo matemático para avaliação de transferência de calor alimentado com dados operacionais do duto (ex: velocidade do gás, pressão de trabalho, temperatura etc.) e dos parâmetros de soldagem (ex: diâmetro do eletrodo, amperagem, etc.). 6. Qualificação de procedimento Para qualificação do procedimento é a TBG utiliza um dispositivo (Fig.8) que simula as condições de campo compreendendo uma dupla sobre um tubo de mesmo diâmetro e material do gasoduto, com fluxo de água no seu interior, a uma taxa de resfriamento mais elevada que a produzida pelo fluxo de gás natural nas condições previstas à execução da soldagem. Os ensaios previstos para qualificação são os especificados no apêndice B da API 1104 compreendendo, tração, nick break,dobramento de face,dobramento de raiz, macrografia e dureza. Os soldadores devem estar qualificados pela norma API 1104 o que facilita o treinamento que se faz necessário para esse tipo específico de soldagem. Fig.8 Dispositivo de soldagem 4

Modelo matemático Para verificação da possibilidade de perfuração da parede do duto a TBG utiliza um modelo matemático para avaliação de transferência de calor alimentado com dados operacionais do

5 7. Montagem É muito importante a montagem, pois tem uma influência direta na qualidade da soldagem. A solda longitudinal da dupla calha deve estar defasada da solda longitudinal do duto, com abertura de raiz correta e ajuste perfeito. Fig.09 Montagem da dupla calha 8. Soldagem 8.1 Soldagem da Junta longitudinal em operação Na soldagem longitudinal deve ser utilizado um mata junta para evitar o contato com a parede do duto. Antes do inicio da soldagem longitudinal, é realizado um pré-aquecimento a 100 C utilizando maçarico tipo chuveiro, esta soldagem é realizada simultaneamente nos dois lados do duto. A utilização dos eletrodos embalados a vácuo minimiza a probabilidade de trincas e evita a utilização de estufas de secagem e manutenção, otimizando a operação de soldagem. Nesta junta com espessura de 11,0 mm utilizamos eletrodo E de diâmetro 3,2 mm, com dois soldadores um em cada lado, acompanhada de 2 inspetores de soldagem nível 1. Fig.10 - Pré-aquecimento Fig.11 - Soldagem longitudinal pronta 5

1 Soldagem da Junta longitudinal em operação Na soldagem longitudinal deve ser utilizado um mata junta para evitar o contato com a parede do duto.

6 O sentido de soldagem deve ser realizado da extremidade para o centro. Após a soldagem o comprimento excedente do mata junta deve ser removido. 8.2 Soldagem circunferencial A soldagem circunferencial requer um cuidado maior, pois há contato com o duto. A soldagem é executada por dois soldadores simultaneamente e em lados opostos. Num tramo de 32 utilizamos um total de 12 passes com eletrodo de 3,2 mm embalado a vácuo, corrente entre 125 A a 135 A e tensão entre 22 V a 24V, a velocidade de soldagem em torno de 10 cm/min, com run out de 0,37. Foram necessárias 8 horas para execução de cada solda circunferencial. Esta soldagem deve seguir os dados da EPS qualificada e principalmente o aporte de calor para evitar a perfuração do duto. A circunferência deve ser dividida em segmentos de aproximadamente de 150 mm. 8.3 Seqüência de soldagem É necessária a seqüência de soldagem conforme Fig.12 para distribuição do aporte de calor proporcionalmente ao duto. Fig.12 Progressão e sentido de soldagem Fig. 13 Soldagem circunferencial 6

Num tramo de 32 utilizamos um total de 12 passes com eletrodo de 3,2 mm embalado a vácuo, corrente entre 125 A a 135 A e tensão entre 22 V a 24V, a velocidade de soldagem em torno de 10 cm/min, com

7 9. Ensaios Não destrutivos Após soldagem devem ser realizados ensaios de partículas magnéticas e ultra-som, utilizando-se procedimentos qualificados por um inspetor N3. Fig.14 - Ensaio de Partícula Magnéticas Fig.15 - Ensaio por Ultra-som Quando a inspeção visual durante a soldagem é realizada com inspetores experientes e o acompanhamento dos parâmetros de soldagem é realizado criteriosamente, as inspeções finais não apresentam retrabalhos significantes. 7

15 - Ensaio por Ultra-som Quando a inspeção visual durante a soldagem é realizada com inspetores experientes e o

8 10. Conclusão A experiência adquirida pela TBG ao longo destes anos permite agilizar o atendimento as suas necessidades no que concerne a soldagem de dutos em operação. Recentemente em conjunto com a FBTS desenvolveu um banco de procedimentos de soldagem e de instruções de execução e de inspeção de soldagem que permitem atender a toda rede do Gasoduto Bolívia Brasil. Além disso, foi desenvolvida uma massa crítica de empresas de construção e montagem e de profissionais (soldadores e inspetores) que garantem a execução e inspeção da soldagem de dutos em operação e conseqüentemente, a melhoria da qualidade e redução do custo operacional. Fig.16 Soldagem em carga pronta 11. Referências bibliográficas API Welding of Pipelines and Related Facilities N Norma Petrobras Soldagem e Trepanação em equipamentos, tubulações industriais e dutos em carga. ASME B Gas Transmission and Distribution Piping Systems API 5L - Specification for Line Pipe BS Specification for Arc Welding of Carbon and Carbon Manganese Steels EWI Edison Welding Institute - Pipeline Repair / In service Welding. 8

Além disso, foi desenvolvida uma massa crítica de empresas de construção e montagem e de profissionais (soldadores e inspetores) que garantem a execução e inspeção da soldagem de dutos em operação e

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