INSPEÇÃO EM OPERAÇÃO DE TUBULAÇÕES ATRAVÉS DE TÉCNICAS
CONVENCIONAIS E NÃO CONVENCIONAIS DE END.
Autores*: Glaydston E. Evangelista
(PETROBRAS/FAFEN/MISE/PIE-SE)
Juvêncio Vieira Santos
(PETROBRAS/ENGENHARIA/IEABAST/IERN/CMCO)
Trabalho apresentado no III PANNDT -, realizado no período de 02 a 06 de junho de 2003,
no Rio de Janeiro-RJ-Brasil.
Palavras-chaves : Inspeção de tubulações em operação: Emissão Acústica, LP a quente.
“As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade do
(s) autor(es).”
02 a 06 de Junho de 2003 / June 2 to 6 2003
Rio de Janeiro - RJ - Brasil
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SINOPSE
Palavras-chaves : Corrosão Sob Tensão (CST) em tubulações; Inspeção em operação
por Emissão Acústica e LP a quente.
A FAFEN-SE iniciou em julho de 1999, inspeção em operação, usando a técnica da
Emissão Acústica (EA), associada às técnicas de inspeção visual e por líquido
penetrante (LP) a quente, em algumas das principais tubulações de aço inoxidável
isoladas com silicato de cálcio, da planta de Uréia, com o propósito de identificar
previamente aquelas que apresentavam problemas de trincas por corrosão sob tensão
(CST), e que ofereciam riscos à segurança, à continuidade operacional e ao meio
ambiente.
A adoção da técnica de inspeção em operação por EA, associada à do LP a quente,
ocorreu em virtude do interesse da FAFEN-SE em encontrar um meio eficiente e mais
rápido para inspecionar em operação os sistemas de tubulações, que viabilizasse o
diagnóstico prévio de problemas e o planejamento e execução de manutenção
preventiva, a fim de reduzir ao máximo possível as possibilidades de perda de produção
e ocorrências de acidentes causados por falhas (vazamento,) das tubulações durante a
campanha operacional. A redução do volume de serviço em parada foi outro forte
motivo para a busca de técnica alternativa para realização de inspeção em operação.
1 – INTRODUÇÃO
A Unidade de Uréia da FAFEN-SE entrou em operação em 1982, e ao longo de sua
campanha operacional tem apresentado um baixo índice de ocorrência de falhas nas
suas tubulações que, em grande parte, é construída de aço inoxidável revestido com
silicato de cálcio, operam sob temperatura entre 40 ºC e 180 ºC, pressão entre 2,0 e 210
kg/cm² e diâmetros entre 4,0” e 22”.
Nos últimos anos, algumas das tubulações têm falhado (trincas, fraturas, vazamentos)
por corrosão sob tensão (CST) causada pelo isolamento térmico de silicato de cálcio,
provocando perda de produção devido a redução da capacidade e até parada da unidade
para reparos.
A FAFEN-SE iniciou em julho de 1999, inspeção em operação das principais
tubulações, usando a técnica da Emissão Acústica (EA). Ver descrição da técnica no
item 2.2, associada às técnicas de inspeção visual e por líquido penetrante a quente, com
os objetivos de obter um diagnóstico das condições físicas das tubulações, e detectar o
maior número possível de pontos afetados pela CST, a fim de repará-los ou substituí-los
preventivamente em parada programada, reduzindo ao máximo possível as
possibilidades de ocorrência de falhas futuras.
O objetivo desse trabalho é: apresentar de forma comparativa os resultados obtidos
através das três técnicas de inspeção acima citadas; destacando a eficácia das técnicas
de inspeção visual e por LP na detecção e diagnóstico de CST causada por isolamento
térmico de tubulações; bem como, proporcionar um debate que traga divulgação e
esclarecimento sobre a aplicação da EA e das demais técnicas e ferramentas de inspeção
em serviço de tubulações de aço inoxidável.
2
2– INSPEÇÃO
2.1 - CRITÉRIOS PARA REALIZAÇÃO DA INSPEÇÃO
Devido às dificuldades em se efetuar inspeção em operação em 100% das tubulações,
foi selecionada uma amostra utilizando critérios, tais como: importância operacional
das tubulações (se interrompe ou não a produção), diâmetro, pressão e temperatura
de operação.
Apesar de ter sido definido também priorizar a inspeção dos pontos inferiores após
longos trechos verticais devido à maior probabilidade de contaminação pelo contato
com águas de chuvas, foram inspecionados também trechos horizontais e inclinados.
Assim sendo, foram priorizadas e selecionadas para inspeção por emissão acústica,
tubulações de grande importância operacional, com diâmetro maior ou igual a 4”,
que operassem com pressões mais elevadas e sob temperatura entre 40 ºC e 120ºC
(faixa em que a literatura diz ser mais favorável para a ocorrência de CST).
A inspeção foi efetuada com as tubulações operando em condições normais de
pressão e temperatura, na seguinte seqüência: inspeção por EA; inspeção visual após
remoção do isolamento térmico, cobrindo toda a extensão inspecionada, com
especial atenção aos pontos indicados para reavaliação pela EA; e inspeção com LP a
quente nos pontos indicados pela EA ou pela inspeção visual.
Foram inspecionadas 10 tubulações, perfazendo um total de aproximadamente 222
metros, com diâmetros entre 4” e 20”. Ver tabela 2 anexa.
2.2 - DESCRIÇÃO DAS TÉCNICAS EMPREGADAS
2.2.1 - LP a Quente
Utilizou-se
procedimento
elaborado
e
qualificado
PETROBRAS/ENGENHARIA/SL/SEQUI a pedido da FAFEN-SE.
utilizados materiais conforme tabela 1 abaixo:
pela
Foram
Tabela 1
FABRICANTE
REFERÊNCIA
COMERCIAL
PENETRANTE
MÉTODO DE
APLICACÃO
PENETRANTE
REMOVEDOR
REFERÊNCIA
COMERCIAL
REVELADOR
MÉTODO
APLICAÇÃO
REVELADO
R
Metal-chek
VP - 302
Pincelamento
R - 502
D - 702
Aerossol
A faixa de temperatura para aplicação do procedimento é de 60 a 120ºC.
2.2.1 – Emissão Acústica (EA)
A técnica empregada, baseada no Código ASME, Sec. V, Artigo 13, foi a seguinte:
“Monitoramento da linha sem alteração na condição de serviço, em trechos de até
20m, através de um sistema portátil de 2 sensores, com recurso de ajuste automático
do limite de referência, com monitoramento periódico. Implementando-se além da
aquisição de parâmetros convencionais de EA, o registro do espectro de freqüência
dos sinais e; análise através da atividade registrada em cada trecho monitorado”.
O monitoramento de cada região durou cerca de 2 horas gerando arquivos
armazenados em meio magnético e posteriormente enviados à PASA para análise.
Foi realizado treinamento pela PASA de pessoal da FAFEN-SE, para a aquisição e
armazenamento dos dados gerados pelo ensaio através da utilização de software
específico.
3
2.3 – Avaliação dos resultados
A Emissão Acústica indicou 40 pontos para avaliação complementar, segundo uma
ordem de prioridade definida em função da intensidade e características das
atividades das indicações detectadas pelo ensaio.
A inspeção visual confirmou que apenas 3 dos 40 pontos indicados pela EA
apresentavam sinais e evidências de CST. Constatou também a existência de mais 10
pontos com indícios de CST dentro da região inspecionada pela EA, que não foram
detectados por esta técnica.. Detectou-se também outros 3 pontos fora da região
inspecionada pela EA,
A inspeção por LP a quente, revelou-se muito eficaz e confirmou a presença de
descontinuidades lineares ramificadas típicas de CST nos pontos indicados pela
inspeção visual. Ver fotos 1 e 2.
Em função da inspeção visual e por LP, foram recomendadas substituições de 4
curvas e 3 niples em 4 tubulações.
2.3 – Reinspeção por EA
Face ao grande interesse da FAFEN-SE em dispor de técnicas eficientes de inspeção
para todos os seus equipamentos, inclusive tubulações, e devido aos resultados
insatisfatórios apresentados pelo ensaio por EA na primeira etapa dos trabalhos, e em
função dos bons resultados apresentados por esta técnica em outras inspeções
anteriores em vasos de pressão da FAFEN-SE, e ainda devido ao interesse da
empresa executante do ensaio (PASA) em aprimorar esta técnica, foi efetuada
reinspeção por amostragem em algumas das regiões que apresentaram resultados
conflitantes. Dessa vez, a seleção das tubulações foi realizada levando-se em conta as
seguintes características: tubulação inicialmente testada pela EA, que apresentou
indicações lineares durante a inspeção visual/LP, e que não foram detectadas pela EA
nem indicadas para inspeção complementar; tubulação com pequeno vazamento por
descontinuidade linear e; tubulação indicada para inspeção complementar pela
primeira EA. Como os resultados da reinspeção não foram informados pela PASA
consideramos como conclusivos os resultados aqui apresentados.
3 – CONCLUSÃO
Concluímos que os resultados obtidos, confirmaram a eficácia do procedimento e dos
produtos
para
inspeção
por
LP
a
quente,
qualificados
pela
PETROBRAS/ENGENHARIA/SL/SEQUI., possibilitando a execução da inspeção em
operação, com maior eficiência e confiabilidade.
Em função dos resultados apresentados pela inspeção visual e pelo LP a quente,
verificamos que apesar das limitações devido às dificuldades de execução em operação,
bem como da necessidade de remoção de longos trechos de isolamento térmico, essas
duas técnicas se mostraram bastante eficazes para detecção de CST externa nas
tubulações de aço inoxidável da FAFEN-SE com as unidades em operação;
especialmente pelo aspecto característico que este tipo de corrosão apresenta naqueles
materiais.
Concluímos, também, que a técnica de Emissão Acústica empregada experimentalmente
na inspeção em operação das tubulações, não apresentou os bons resultados obtidos em
outras inspeções realizadas em vasos da FAFEN-SE, através das técnicas consideradas
“convencionais” desse ensaio.
4
4 – RECOMENDAÇÃO
Embora os resultados apresentados pela EA não tenham sido satisfatórios, e em função
de sua principal proposta (detectar descontinuidades relacionadas a CST em atividade
nas tubulações, sob condições reais de operação) ser de grande interesse para a
comunidade de inspeção, recomendamos que a PASA, ou outra empresa, prossiga com
estudos e experimentos visando viabilizar esta técnica e torná-la confiável.
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ANEXO II
TABELA 2: RESULTADO DO ENSAIO DE EMISSÃO ACÚSTICA VERSOS INSPEÇÃO VISUAL E POR L.P. EXECUTADO NAS
TUBULAÇÕES DE INOX DA URÉIA.
TAG DA
DE
PARA
PRES.
TEMP.
%
COMPR.
COMP.
Nº DE
PONTOS PONTOS
TRINCAS
TUBULAÇÃO
OPERA. OPER./ INSP. INSPECIO TOTAL DA
ENSAINDACA- CONFIRNÃO
NORM/
MÁX.
E.A
-NADO
TUBULA
IOS
DOS
MADOS.
INDICAMÁX
(°C)
(mm)
ÇÃO
REALI- PELA E.A
DAS PELA
Kgf/cm2
(mm)
ZADOS
E.A.
(REVELADAS POR
E.V e L.P)
PG-14”-B2LT-401
P-431
17,5/20 127/180 64,14
25.655
39.998
1
6
0
294 001
PG-20”-B1LP-410
T-406
17,5/20 100/120 80,80
8.822
10.918
1
4
1
294 003
PG-16”-A1LT-402
LV-202
2,0/3,0
114/130 50,06
19.457
38.861
2
8
0
294 007
PG-4” A3KT-404
PG-4”-030
2,8/4,0
135/150 69,61
50.151
72.041
4
4
0
3 em regiões
294 028
E.A e 3 fora
US-22”-B2LT-401
P-403
25/28
155/180 45,65
5.426
11.879
1
1
0
294 002
US-6”-A1LT-402
LV-202
2,0/3,0
107/130 81,24
38.602
47.512
3
3
1
1
294 007
**CB-8”-B1LB-415B
CB-8”-016
24/25
100/110
100
4.147
4.147
1
2
2
2
294 017
CB-8”-B1LB-415A
B-402A
24/25
100/110
100
57.983
57.983
8
10
1
3
294 016
***CB-8’-B1L- CB-8”-014
B-415B
17/20
100/110
100
3.805
3.805
1
0
0
294 015
CB-8”-B1LP-410
B-415A
17/20
100/110
100
8.765
8.765
2
3
0
1
294 014
CB-5” M1LB-402A
CB-4”-021 200/210 100/110
*
1
2
0
294 019
TOTAL
222.813
295.909
28
43
4
13
SUBSTITUIÇÕES
1 curva
1 curva e
1 niple
1 curva e
1 niple
1 curva e
1 niple
* INSPEÇÃO POR SPOOL
**Foi confundida com a CB-8”-B1L-294014; ***Foi confundida com a CB-8”-B1L-294016
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ANEXO I – ROTEIRO FOTOGRÁFICO
Foto 1: Trincas por CST na curva 02 da tubulação CB-8”-B1L-294017.
Foto 2: Trincas por CST em curva da tubulação Cb-8”-B1L-294018.
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