Figura 1. A tubulação GASTA da Petrobras atravessa
97 km, percorrendo da Planta de Tratamento de Gás
de Caraguatatuba até a Estação de Transferência
de Custódia de Taubaté e Refinaria de São José dos
Campos, para transportar o gás natural produzido no
campo brasileiro de gás de Mexilhão.
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Solda automatizada
em GASTAU
A
fornecedora brasileira de energia integrada, Petrobras, estava
trabalhando em seu projeto GASTAU quando a produção
diminuiu o ritmo devido a uma alta taxa de rejeição nas
suas soldas, o que estava afetando o cronograma geral do
projeto. Rapidamente se tornou aparente que a solda automatizada seria
necessária para concluir o trabalho a tempo para a abertura em 2011.
O projeto
Cobrindo 97 km da Usina de Tratamento de Gás de Caraguatatuba até
a Estação de Transferência de Custódia de Taubaté e Refinaria de São
José dos Campos, a tubulação - na conclusão - transportará gás natural
produzido no campo de gás de Mexilhão, localizado na Bacia de
Santos offshore. Espera-se transportar até 15 milhões de m3/d
de gás e produzir 20000 bpd de condensado de gás natural.
O projeto é de importância estratégica para o Brasil, já que
alimentará o consumo de gás natural industrial, doméstico
e automotivo nas grandes áreas metropolitanas do país.
Sua recente expansão no mercado de tubulações, o
projeto GASTAU, cobre uma região altamente desenvolvida que inclui
plantas industriais, grandes áreas metropolitanas de mais de dois
3
milhões de habitantes, grandes fazendas, uma importante
malha rodoviária e ainda uma Área de Preservação Ambiental
Federal, com estritas restrições ambientais. Com isso em
mente, a integridade e durabilidade dos tubos - e soldas
duradouras e de qualidade - foram uma necessidade neste
projeto.
A tubulação GASTAU apresenta tubo de 34 pol. de
diâmetro (863 mm), espessura de 0,748 pol. (19 mm)
grau X80. O tubo foi inicialmente soldado manualmente e
semi-automaticamente. No entanto, conforme o trabalho
progredia, os oficiais da Petrobras começaram a buscar
soluções para racionalizar o processo de solda do projeto
e ainda alcançar o mais alto nível de qualidade. As forças
Figura 2. A tubulação de GASTAU apresenta tubo com
34 pol. de diâmetro (863 mm), espessura de 0,748 pol.
(19 mm) de grau X80 e é a primeira deste grau no Brasil a
ser soldada automaticamente e a primeira a usar o novo fio
de solda Pipeliner® 80Ni1 da Lincoln Electric.
combinadas da Dyna Torque Technologies Inc. e da
Lincoln Electric Company forneceram a resposta.
"Requer um certo conjunto de habilidades para
soldar este tubo com um soldador semiautomático
ou manualmente", diz o Presidente da Dyna Torque,
Andrew Scherfenberg. "Eles estão experimentando
uma alta taxa de rejeição. Por exemplo, eles fariam
três soldas e três precisariam ser refeitas. Não estavam
progredindo tão rapidamente quanto precisariam
para ter o trabalho concluído de acordo com o
cronograma".
A Dyna Torque, uma empresa internacional de
solda de serviço completo, oferece soluções de solda
automatizada para a indústria mundial de tubulações
para óleo, gás e água planejando, gerenciando e
entregando soluções integradas de solda onshore e
offshore, nos ambientes mais exigentes e condições
extremas ao redor do mundo. Seu avançado soldador
de tubos orbital, o Sistema de Solda Automatizada
LONESTAR, é projetado para modernizar técnicas
e processos tradicionais de solda. Introduzido em
2003, o sistema oferece o que há de mais recente
em desenvolvimento de software e tecnologias
de microprocessadores com inovador projeto de
dispositivos para fornecer solda digital confiável.
Para o desafiador projeto da Petrobras, a empresa
combinou essa tecnologia com o inovador Pipeliner®
80Ni1 da Lincoln, um fio de solda a arco metálico
com gás (GMAW) desenvolvido especificamente para
satisfazer as rigorosas exigências da indústria mundial
de solda de tubos.
"É o primeiro projeto grau X80 no Brasil a ser feito
em um sistema automatizado e o primeiro nesse país
também a usar o novo produto Pipeliner da Lincoln",
observa Sherfenberg. "O fio satisfez nossas exigências
e adapta-se à aplicação de forma excelente".
Os testes
Figura 3. Porque a tubulação percorre uma região altamente
desenvolvida que incluir plantas industriais e grandes áreas
metropolitanas de mais de dois milhões de habitantes, a
integridade e durabilidade dos tubos - e soldas duradouras e
de qualidade - foram uma necessidade neste projeto.
4
BRASIL2011
A Petrobras realizou testes adicionais do consumível
Pipeliner 80Ni1 da Lincoln - como ela faz com todos os
consumíveis para verificar as propriedades mecânicas
antes do seu uso em um projeto.
Essa verificação incluiu soldar uma junta
semelhante prescrita na AWS A5.28 - Especificação
para Eletrodos e Hastes de Aço de Baixa Liga
para Solda a Arco em Atmosfera Inerte e depois
verificar para garantir que a resistência, propriedades
mecânicas e análise química satisfazem os requisitos.
Como parte do processo de qualificação, um
inspetor de solda certificado pela FBTS (Fundação
Brasileira de Tecnologia de Soldagem) foi requerido
para testemunhar toda a soldagem e testes. O
monitoramento também foi conduzido pela equipe de
engenharia da Petrobras.
A soldagem foi realizada no Centro de Tecnologia
de Solda da Lincoln Electric no Brasil e os testes
foram realizados em um laboratório aprovado. Toda a
soldagem e teste seguiram as normas aplicáveis.
Scott Funderburk, Director - Global Marketing Pipeline
Segment, Lincoln Electric USA, describes how a Brazil pipeline
project overcame timetable and rejection rate challenges using
heavy-duty GMAW consumables and an automated welding
process.
Petrobras was working on its GASTAU project when
production slowed due to a high rejection rate on its welds,
which was affecting the overall project schedule. It quickly
became apparent that automated welding would be needed to
complete the job on time to open in 2011.
The GASTAU pipeline features 34 in. diameter (863 mm),
0.748 in. thick (19 mm) X80-grade pipe. The pipe was initially
welded manually and semi-automatically. However, as the
job progressed, Petrobras officials began seeking solutions to
streamline the project’s welding process and still achieve the
highest level of quality. The combined forces of Dyna Torque
Technologies Inc. and The Lincoln Electric Company provided
the answer.
Dyna Torque’s advanced orbital pipe welder, the
LONESTAR Automated Welding System, is designed to
modernise traditional welding techniques and processes.
Introduced in 2003, the system offers the latest in software
development and microprocessor technologies with innovative
device design to deliver reliable digital welding. For the
challenging Petrobras project, the company combined this
technology with Lincoln’s innovative Pipeliner® 80Ni1, a gas
metal arc welding (GMAW) wire developed specifically to meet
the rigorous demands of the global pipe welding industry.
This was the first X80-grade project in Brazil to be done on
an automated system.
Os resultados do metal soldado foram os seguintes:
Teste de tensão
xxUTS: 700 MPa (101,5 ksi).
xxYS: 625 MPa (90,6 ksi).
xxAlong.: 20%.
Teste de impacto
xxResistência de impacto de entalhe em V de Charpy:
Média de 146 joule a 0 ºC.
Análise química
xxC - 0,08%
xxMn - 1,29%
xxSi - 0,66%
xxNi - 0,80%
xxS - 0,009%
xxP - 0,006%
xxCu - 0,16%.
O consumível
Desenvolvido para soldagem semiautomática ou
automatizada de passagens raiz, de enchimento e da
tampa em tubo de grau até X80 e passagens raiz de
tubo de grau até X100, o Pipeliner 80Ni1 é capaz de
produzir propriedades de alta resistência CVN e VTOD
para temperaturas muito baixas, para satisfazer as
exigências de difíceis aplicações de tubulações. Ele é
fabricado para normas de controle em lote e testado
conforme a AWS A5.01 Classe S4 Anexo H.
"Este fio aumenta a produtividade com
características de arco ampliado e fornece colocação
de fio da melhor qualidade nas configurações de junta
de entalhe estreito comumente usadas para soldagem
automática de tubulações", observa Scott Funderburk,
Diretor do Segmento de Negócios Globais da Lincoln.
Figura 4. A equipe de soldagem combinou um soldador
de tubos orbital, o Sistema de Soldagem Automatizada
LONESTAR da Dyna Torque, com o inovador Pipeliner® 80Ni1
da Lincoln Electric, um fio de solda a arco metálico com
gás (GMAW) desenvolvido especificamente para a indústria
mundial de soldagem de tubos.
"Ele satisfaz as exigências de tubos de resistência superior
e também aquelas de condições ambientais severas ambos os fatores presentes no projeto de tubulações
GASTAU".
A combinação do sistema LONESTAR e o consumível
Pipeliner ajudou a trazer o cronograma da construção de
GASTAU de volta à marcha, diz Scherfenberg.
"O soldador automatizado escolheu o ritmo de
produção e o consumível ajudou a fornecer a solda
durável e de boa qualidade para o trabalho", observa
ele. "Antes de eles mudarem para solda automatizada,
estavam fazendo duas soldas em um dia manualmente
e enfrentando uma alta taxa de rejeição. Com essa
combinação de produtos, nós estávamos fazendo duas em
uma hora - e ambas eram boas soldas. A vida útil à fadiga
e a qualidade foram aumentadas.
Visão Geral de GASTAU
xxÉ a mais recente expansão no mercado de gasodutos
e ideia original da fornecedora de energia integrada
brasileira, a Petrobras.
BRASIL2011
5
xxEsta tubulação percorre 97 km para o interior da linha
costeira brasileira, através de uma região altamente
desenvolvida que inclui grandes áreas metropolitanas,
fazendas, uma malha rodoviária e uma Área de
Proteção Ambiental Federal.
xxA linha conecta a Unidade de Tratamento de Gás
Natural de Caraguatatuba (UTGCA) com o gasoduto
Campinas-Rio em Taubaté, Brasil, possibilitando usar
gás no campo de Mexilhão na Bacia de Santos para
satisfazer as exigências de mercado no Rio de Janeiro
e São Paulo.
xxA tubulação transporta até 15 milhões de m3/d de gás
natural, produzindo 20000 bpd de condensado de gás.
xxUm cronograma de construção apertado levou a
Petrobras a buscar uma solução mais rápida do que
soldagem de tubos manual e semiautomática no tubo
de 34 pol. de grau X80.
xxA Dyna Torque, uma empresa internacional de
soldagem de serviço completo, e a Lincoln Electric,
uma líder mundial no projeto, desenvolvimento e
fabricação de sistemas de soldagem e produtos
relacionados, se juntaram para fornecer uma solução
de solda orbital automatizada.
xxA resposta: O Sistema de Soldagem Automatizada
LONESTAR da Dyna Torque combinado com o inovador
Pipeliner® 80Ni1 da Lincoln Electric, um fio de solda
a arco metálico com gás (GMAW) desenvolvido
especificamente para a indústria mundial de soldagem
de tubos.
6
BRASIL2011
xxGASTAU é o primeiro projeto de grau X80 no Brasil a
ser concluído com soldagem automatizada digital e o
primeiro a usar o novo consumível Pipeliner® 80Ni1 da
Lincoln Electric.
xxA força combinada do soldador orbital e do
consumível da Lincoln Electric concluiu duas juntas
soldadas por hora, contra duas juntas por dia com
soldagem manual.
xxDe acordo com aqueles envolvidos no projeto, a
mudança para soldagem orbital automática acelerou
o ritmo da produção, enquanto o novo consumível
forneceu soldas duráveis e de qualidade necessárias
para esse tipo de trabalho.
Uma observação atenta do Pipeliner® 80Ni1
Desenvolvido para soldagem semiautomática ou
automática de passagens de raiz, a quente, enchimento
e de tampa em tubos de grau até X80 e passagens raiz
em tubo de grau até X100, o fio Pipeliner® 80Ni1 MIG
(GMAW) da Lincoln Electric foi desenvolvido para atender
às rigorosas exigências da indústria de soldagem de
tubos.
Capaz de produzir propriedades de alta resistência
CVN e CTOD para temperaturas muito baixas, esse fio
aumenta a produtividade com aprimorada característica
de arco, fornecendo colocação de fio da melhor
qualidade para configurações de junta de entalhe estreito.
Ele é fabricado para normas de controle em lote e testado
conforme a AWS A5.01 Classe S4 Anexo H.