Capítulo 3 - Perdas de Espessura
Capítulo 3 - Perdas de Espessura
Capítulo 3 - Perdas de Espessura
PERDAS DE ESPESSURA
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO..................................................................................................................... 2
4. PITES ................................................................................................................................ 56
4.1 – NÍVEL 1 .................................................................................................................... 59
4.2 - NÍVEL 2 ..................................................................................................................... 63
1. INTRODUÇÃO
Região de corrosão
sem caracterizar
perda de espessura Perda de
Espessura
C Localizada
tnc tn
tr
O API-510 recomenda que o intervalo entre inspeções internas, inicialmente adotado, não
seja maior do que o menor valor entre: metade da vida remanescente do vaso, calculada
pela taxa de desgaste, ou 10 anos.
O cálculo da vida remanescente do vaso deve ser feito pela expressão matemática a seguir:
VIDA = ( tmín – tmr ) / tc
Onde :ti = espessura medida no início da contagem do tempo ″t″ de exposição do metal ao
meio corrosivo;
tf = espessura medida, no mesmo ponto da medição inicial, após o tempo ″T″ de
exposição do metal ao meio.
T = tempo de exposição do metal ao meio corrosivo.
Evolução da espessura
12
10
8
t [mm]
2
10/2003
05/2001
11/1986
10/1987
08/1990
01/1997
08/1985
08/1993
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
T [anos]
A espessura mínima e a taxa de corrosão máxima das partes de um vaso devem ser
determinadas adotando-se para a medição da espessura um dos seguintes métodos:
a) Pode ser usado um exame não destrutivo, como ultra-som ou radiografia, que não
afetam a segurança do vaso.
c) A profundidade de corrosão pode ser determinada por comparação com uma superfície
vizinha não corroída.
a) Pode ser usada a taxa de corrosão calculada para outro vaso com as mesmas
condições de operação.
b) Caso não sejam disponíveis dados de vasos com a mesma condição operacional,
podem ser usados os dados de publicações de vasos, com condições de operação
similares.
c) Se nenhum dos métodos acima for possível, a taxa de corrosão deve ser determinada
após 1.000 horas de operação (aproximadamente 1,5 mês), utilizando-se aparelho
monitor de corrosão ou medir a espessura com um método não destrutivo. As medidas
devem ser feitas posteriormente em intervalos adequados.
As mudanças nas condições de operação de um vaso que possam afetar a taxa de desgaste
ou deterioração devem ser estudadas para que sejam introduzidas as modificações
necessárias nos intervalos de inspeção.
Se a localização do vaso for modificada, o vaso deve ser inspecionado antes de ser
reutilizado.
Uma vez definida a freqüência de inspeção, o vaso poderá ser inspecionado regularmente
dentro desse esquema. Isto, porém não significa que o intervalo de inspeção tenha que ser
obedecido com rigor extremo. Deve-se admitir uma certa flexibilidade a fim de se poder
ajustá-lo às necessidades do processo e à disponibilidade de mão-de-obra de manutenção e
inspeção.
Medidas no costado
18.0
16.0
14.0
12.0
Espessura [mm]
y = -0.1968x + 406.09
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
1984 1988 1992 1996 2000 2004
Ano
Diversos critérios foram desenvolvidos ao longo dos anos para avaliação de perdas locais de
espessura. Os mais utilizados são os seguintes :
• Dutos :
O método ASME B31G (ou B31G modificado e RSTRENG) para a previsão de
pressão de falha de dutos corroídos foram, predominantemente, desenvolvidos e
validados através de testes em full scale em dutos antigos (old line pipe steels). Os
novos métodos (DNV-RP-F101 e BS 7910) foram desenvolvidos e validados através
de testes em dutos com materiais recentes (modern, high toughness, line pipe steels).
• Vasos de Pressão :
O documento API RP-579 apresenta 3 níveis de avaliação e critérios descritos para
perdas de espessura Generalizada, Localizada e Pitting.
• Tanques de Armazenamento :
O documento API RP-653 apresenta critérios para a verificação de perdas de
espessuras em costados de tanques de armazenamento.
2.1 - ASME B31G:1991 / Manual for Determining the Remaining Strength of Corroded
Pipelines
O critério do procedimento ASME B31G, utiliza para avaliação a espessura nominal do duto,
sendo calculada uma pressão reduzida em função da extensão máxima axial da
descontinuidade.
Profundidade máxima
medida de corrosão
d
L = 1,12.B. D.t
2
d
Onde : B = t −1
d
1,1. − 0,15
t
Lm
Conforme a Parte 4 do procedimento do ASME B31G : A = 0,893.
D.t
2 d
1− .
3 t
Para valores de “A” menores ou iguais a 4,0 : P′ = 1,1.P.
2 d
1− .
3 t. A 2 + 1
d
Para valores de “A” maiores que 4,0 : P′ = 1,1.P. 1 −
t
Onde :
P´ - pressão máxima admissível para operação do duto com a presença da descontinuidade
P - maior valor de diferença entre o valor da Pressão Máxima de Operação e o valor
2.S.t.F.T
encontrado através da fórmula : P =
D
F - fator de projeto (conforme norma ASME B31.4, ASME B31.8 ou ASME B31.11)
T - fator de temperatura (conforme código B31 apropriado, se não citado, T=1,0)
2
d
2
7,7
t 11,0
B= −1 = − 1 = 0,524
1,1. d − 0,15 1,1x 7,7 − 0,15
t 11,0
Como o valor de “L” é inferior à dimensão axial da descontinuidade, deverá ser calculada a
pressão reduzida.
L 600,0
A = 0,893. m = 0,893 x = 8,01 > 4,0
D.t 406,4 x11,0
d
P′ = 1,1.P. 1 − = 1,1x164,4 x[1 − 0,70] = 54,3 Kgf/cm2
t
Critério alterado que considera um perfil de corrosão menos conservativo (0,85.d.L). Possui
restrição significativa para vasos de pressão pelo fato de não considerar a dimensão
circunferencial da descontinuidade, o que poderá significar uma avaliação contra a
segurança.
A pressão de falha de uma área corroída pode ser estimada para equação seguinte.
d
1 − 0.85
2t
Pf = (σ Y + 68.95 ) t
D d 1
1 − 0.85
t M
Onde:
2 4 2
L L L
1 + 0.6275 − 0.003375 for ≤ 50.0
M= Dt Dt Dt
2 2
L L
0.032 + 3.3 for > 50.0
Dt Dt
Uma estimativa simples da pressão limite de áreas corroídas pode ser obtida admitindo-se
um comprimento infinito afetado pela corrosão, através da equação a seguir.
2t d
Pf = (σ Y + 68.95 ) 1−
D t
Pode-se adotar como fator de segurança o fator “f” definido em projeto do duto, conforme
código original
d
1 − 0.85
2t
Psop = f (σ Y + 68.95 ) t
D d 1
1 − 0.85
t M
A máxima dimensão admissível para uma área corroída pode ser determinada pela equação
abaixo.
σY
1−
d
=
1 (σ Y + 68.95 )
t 0.85 σY 1
1−
(σ Y + 68.95) M
2 2
L 600,0
= = 80,5 > 50
Dt 406,4 x11,0
2
L
M = 0.032 + 3.3 = 0,032 x80,5 + 3,3 = 5,88
Dt
d
1 − 0.85
2t
Pf = (σ Y + 68.95 ) t =
D d 1
1 − 0.85
t M
d
1 − 0.85
2t
Psop = f (σ Y + 68.95 ) t = f .Pf = 0,72x11,78 = 8,48 MPa = 86,5 kgf/cm2
D d 1
1 − 0.85
t M
Os critérios do documento somente podem ser aplicados a dutos que possuem como critério
de falha esperado o colapso plástico, assim dutos com materiais de tenacidade reduzida
devem ser avaliados de acordo com critérios mais conservativos.
Psw = F.Pf
d
2.t.UTS. 1 − 2
t l
Sendo : Pf = Q = 1 + 0,31.
(D − t ). 1 − d D.t
t.Q
F = F1.F2
2 2
l 600,0
Q = 1 + 0,31. = 1 + 0,31. = 5,10
D.t 406,4 x11,0
d 7,7
2.t.UTS. 1 − 2x11,0 x5.270,0x 1 −
t 11,0
Pf = = = 102,0 Kgf/cm2
(D − t ). 1 − d (406,4 − 11,0)x 1 − 7,7
t.Q 11,0 x5,10
ESCOPO
Uma região isolada com perda de espessura deverá atender os seguintes critérios:
Critério de Aceitação
1 tL / t ≥ 0,9
2 L ≤ √Rt
3 C ≤ 2L
4 t – tL ≤ [4,8 mm] (3/16 in)
Qualquer extremidade da região com perda de espessura deverá estar afastada de
5 uma distância mínima equivalente a 2,5.√Rt de qualquer descontinuidade
geométrica, tais como tampos e anéis enrijecedores.
A distância mínima entre a região com perda de espessura e a linha de centro de
um bocal sem reforço próximo deverá ser o diâmetro interno da abertura somada
6
ao valor √Rt. Para bocais reforçados próximos, a distância mínima entre a região
com perda de espessura e o limite do reforço deverá ser o valor √Rt.
A transição entre a região com perda de espessura e superfície do componente
mais espessa deverá possuir uma inclinação mínima de 3:1, como mostrado na
figura a seguir. O raio interno de adoçamento mínimo no fundo da região com
perda de espessura deverá ser igual ou maior que 2 vezes a profundidade da
região com perda de espessura.
Um par de regiões com perda de espessura com comprimentos L1 e L2 são aceitáveis se,
individualmente as regiões atendem aos requisitos anteriores e, pelo menos, 1 (um) dos
requisitos adicionais a seguir é atendido.
Critério de Aceitação
Quando θ ≤ 45o, a separação mínima axial deverá ser o maior valor entre:
1 • [(1,0 + 1,5.cosθ)(L1 + L2)]/2
• 2t
Quando θ > 45o, ambos os critérios abaixo devem ser atendidos:
2 • A separação mínima axial deverá ser igual ou maior que: [2,91.cosθ.(L1+L2)]/2
• A separação mínima circunferencial deverá ser igual ou maior que: 2t
Múltiplos pares de regiões com perda de espessura são aceitáveis, se cada par de
3
regiões atendem aos critérios anteriores.
OBS: Múltiplas regiões com perda de espessura podem ser combinadas em uma única
região. A região interagida será aceitável se atender os critérios definidos para áreas
isoladas.
Uma região isolada com perda de espessura deverá atender os seguintes critérios:
Critério de Aceitação
1 tL / t ≥ 0,9
2 DL ≤ √Rt
3 t – tL ≤ [4,8 mm] (3/16 in)
Qualquer extremidade da região com perda de espessura deverá estar afastada de
4 uma distância mínima equivalente a 2,5.√Rt de qualquer descontinuidade
geométrica.
A distância mínima entre a região com perda de espessura e a linha de centro de
um bocal sem reforço próximo deverá ser o diâmetro interno da abertura somada
5
ao valor √Rt. Para bocais reforçados próximos, a distância mínima entre a região
com perda de espessura e o limite do reforço deverá ser o valor √Rt.
A transição entre a região com perda de espessura e superfície do componente
mais espessa deverá possuir uma inclinação mínima de 3:1. O raio interno de
6
adoçamento mínimo no fundo da região com perda de espessura deverá ser igual
ou maior que 2 vezes a profundidade da região com perda de espessura.
A região com perda de espessura em um tampo torisférico deverá estar localizada
inteiramente na parte esférica central do tampo. A região com perda de espessura
em um tampo semi-elíptico deverá estar localizada na região central do tampo,
definida por um diâmetro de 80% do diâmetro interno.
Um par de regiões com perda de espessura são aceitáveis se, individualmente as regiões
atendem aos requisitos anteriores e, pelo menos, 1 (um) dos requisitos adicionais a seguir é
atendido.
Critério de Aceitação
Múltiplas regiões com perda de espessura podem ser combinadas em uma única
1 região. A região interagida será aceitável se atender os critérios definidos para
áreas isoladas.
Múltiplas regiões com perda de espessura podem ser avaliadas individualmente se
2
a distância entre elas é igual ou superior a 2,5.√Rt.
Solução:
Uma região isolada com perda de espessura deverá atender os seguintes critérios:
Critério de Aceitação
1 tL / t ≥ 0,9 12,0 / 12,8 = 0,94 ≥ 0,9 …………….............…Ok!
2 L = 100,0 mm ≤ √Rt = √(1.000,0 x 12,8) = 113.2 mm ……...Ok!
3 C = 180,0 mm ≤ 2L = 2 x 100,0 = 200,0 mm ………………..Ok!
4 t – tL = 12,8 – 12,0 = 0,8 mm ≤ 4,8 mm ................................Ok!
Critério de Aceitação
Qualquer extremidade da região com perda de espessura deverá estar afastada de
uma distância mínima equivalente a 2,5.√Rt de qualquer descontinuidade
5 geométrica, tais como tampos e anéis enrijecedores.
Critério considerado atendido .....................Ok!
A distância mínima entre a região com perda de espessura e a linha de centro de
um bocal sem reforço próximo deverá ser o diâmetro interno da abertura somada
6 ao valor √Rt. Para bocais reforçados próximos, a distância mínima entre a região
com perda de espessura e o limite do reforço deverá ser o valor √Rt.
Critério considerado atendido .....................Ok!
A transição entre a região com perda de espessura e superfície do componente
mais espessa deverá possuir uma inclinação mínima de 3:1, como mostrado na
figura a seguir. O raio interno de adoçamento mínimo no fundo da região com
perda de espessura deverá ser igual ou maior que 2 vezes a profundidade da
região com perda de espessura.
b. A temperatura de projeto é inferior a 750°F (400°C) para aços carbono, 850°F (455°C)
para aços baixa liga e 950°F (510°C) para aços alta liga;
c. O Nível 1 pode ser utilizado se o material é considerado dúctil e não sujeito a fenômeno
de envelhecimento (embrittlement) durante operação devido a temperatura ou ação do
meio. Para situações onde ocorra a redução de tenacidade devido ao fenômeno de
embrittlement, um fator de correção poderá ser incluído em um Nível 2 de avaliação.
b. Componentes sujeitos a pressão externa e cargas adicionais não cobertas pelo Nível 2.
t mm − FCA
Rt = Rt
t min RSF =
1
1,285.s 1− .(1 − R t )
λ= Mt
D.t min
RSF
Mt = (1 + 0,48.λ2 )0.5 P′ = P.
0,9
A dimensão circunferencial desta LTA deverá ser verificada através das equações abaixo :
Rt =
− 0,73589 + 10,511. c( D)
2
Se o groove foi gerado por remoção mecânica, verificar : CET MAT + 14oC
A temperatura de referência do material (MAT), pode ser obtida através da utilização das
seguintes opções :
• Figura UCS-66 do ASME Seção VIII – Divisão 1;
• Figura AM-218.1 do ASME Seção VIII – Divisão 2;
• Tabela R.2.2 do API Standard 620 – Apêndice R
Notes:
1. Curves A through D define material specification classes in accordance with Tables 3.3
and 3.4.
2. Equipment whose CET is above the appropriate material curve is exempt from further
brittle fracture assessment.
3. This figure is from the ASME Code Section VIII, Division 1, paragraph UCS-66.
4. Curve A intersects the MAT axis at -8oC (18oF), Curve B intersects the MAT axis at -
29oC (-20oF), and Curves C and D intersect the MAT axis at -48oC (-55oF).
5. These curves can also be used to evaluate piping components designed to ASME
B31.3. In this case, Curve B should be shifted to the right so that 12.7 mm (0.5 in)
corresponds to a temperature -29oC (-20oF). To account for this shift in an assessment,
an effective governing thickness equal to the actual governing thickness minus 2.69 mm
(0.106 in) can be used to determine the MAT.
6. The equations of the curves in this figure are provided in Table 3.5.
7. A reduction in the MAT is permitted for components subject to PWHT (see paragraph
3.4.2.1.e).
3. The first edition of the API Code for Unfired Pressure Vessels (discontinued in 1956)
included these ASTM carbon steel plate specifications. These specifications were
variously designated for structural steel for bridges, locomotives, and rail cars or for boilers
and firebox steel for locomotives and stationary service. ASTM A 149 and A 150 were
applicable to high-tensile-strength carbon steel plates for pressure vessels.
4. The 1934 edition of Section VIII of the ASME Code listed a series of ASME steel
specifications, including S1 and S2 for forge welding; S26 and S27 for carbon steel plates;
and S25 for open-hearth iron. The titles of some of these specifications are similar to the
ASTM specifications listed in the 1934 edition of the API Code for Unfired Pressure
Vessels.
5. These two steels were replaced in strength grades by the four grades specified in ASTM A
515 and the grades specified in ASTM A 516. Steel in accordance with ASTM A 212 was
made only in strength grades the same as Grades 65 and 70 and has an accounted for
several known brittle failures. Steels in conformance with ASTM A 201 and A 212 should
be assigned to Curve A unless it can be established that the steel was produced by fine-
grain practice, which may have enhanced the toughness properties.
6. No attempt has been made to make a list of obsolete specifications for tubes, pipes,
forgings, bars and castings. Unless specific information to the contrary is available, all of
these product forms should be assigned to Curve A.
Table 3.5
Equations For The Curves Included In Figure 3.3
Figure Equation (see Note 1)
Curve A
MAT = 18 for 0 < t 0.394
(3.2)
− 76.911 + 248.85.t − 27.560.t 2
MAT = for 0.394 < t 6.0
1.0 + 1.7971.t − 0.17887 .t 2
Curve B
MAT = -20 for 0 < t 0.394
0.5 (3.3)
MAT = −135.79 + 171.56.t + 103.63.t −
for 0.394 < t 6.0
− 172.0.t 1.5 + 73.737.t 2 − 10.535.t 2.5
Curve C
3.3
MAT = -55 for 0 < t 0.394
255.50 287.86
MAT = 101.29 − + − (3.4)
t t2
for 0.394 < t 6.0
196.42 69.457 9.8082
− + −
t3 t4 t5
Curve D
MAT = -55 for 0 < t 0.5
MAT = −92.965 + 94.065.t − 39.812.t + 2 (3.5)
for 0.5 < t 6.0
+ 9.6838.t 3 − 1.1698 .t 4 + 0.054687 .t 5
Notes:
1. Units for the equations in this table are as follows:
t - The shell thickness is in inches,
MAT - The Minimum Allowable Temperature is in degrees Fahrenheit
• Premissas
- diâmetro interno do equipamento : 1.981,0 mm = 78,0 in
- espessura nominal : 24,0 mm = 0,94 in
- material do costado : SA-285 Gr.C
- temperatura de projeto : 90,0 oC
- temperatura de operação : 42,0 oC
- pressão máxima de operação corroída e quente : 19,0 Kgf/cm2
- tensão admissível do material : 13.800,0 psi = 970,0 Kgf/cm2
- tensão de escoamento do material : 30.000,0 psi = 2.109,7 Kgf/cm2
- limite de resistência do material : 55.000,0 psi = 3.868,0 Kgf/cm2
- sobrespessura de corrosão estimada até a nova parada : 0,2 mm
- eficiência de juntas do costado : 0,85
mm
θ≈30ο
s = 110,6 mm
c = 121,6 mm
D = 1.981,0 mm
tmin = 19,6 mm
tmm - FCA = 24,0 – 8,0 - 0,2 = 15,8 mm
1,285 x110,6
λ= = 0,721
1.981,0 x19,6
Mt = (1 + 0,48 x0,7212 )0.5 = 1,118
0,806
RSF = = 0,975 > 0,9
1
1− .(1 − 0,806 )
1,118
- Rt > 0,20....................................................................Ok!
- tmm - FCA > 2,5 mm...................................................Ok!
Os defeitos estão localizados a 20,0 in de distância entre eles. Cada groove está localizado
a uma distância mínima de 36,0 in para a descontinuidade geométrica mais próxima. Ambos
os grooves foram causados por erosão.
s = gl = 8,0 in
c = gw = 1,5 in
λ = 1,225
c / D = 1,5 / 90 = 0,0167
Rt = 0,448
s = gl = 8,0 in
c = gw = 1,5 in
O groove não é aceitável. Como opção seria a avaliação do dano como uma trinca
equivalente.
RSF
P ′ = P.
0 ,9
ETAPAS DESCRIÇÃO
Passo 1 Determinar o Perfil Crítico de Corrosão
Determine a espessura mínima requerida do componente, tmín, baseado nas
condições de avaliação (pressão e temperatura). Os valores a serem
Passo 2 utilizados podem estar representando uma condição de projeto, máxima de
operação ou uma condição de alívio do equipamento. Esta definição deverá
estar claramente indicada na avaliação realizada no equipamento.
Determinar a espessura mínima medida (tmm), razão de espessuras (Rt),
Passo 3 dimensões da região com a perda localizada (s, c) e o parâmetro da
geometria (λ).
Verificar os limites dimensionais do procedimento.
- Rt > 0,20
Passo 4
- tmm - FCA > 2,5 mm
- λ ≤ 5,0.
Se a região de perda de espessura é categorizada como uma perda
localizada de espessura, na ausência de groove ou gouge, proceder ao
Passo 5
Passo 6. Na presença de groove ou gouge, verificar os critérios adicionais
para esse tipo de geometria.
Determinar o fator remanescente de resistência para o perfil crítico
longitudinal. Se existem variações significativas no perfil, então o
Passo 6
procedimento a seguir deve ser utilizado para determinação de um valor de
RSF menos conservativo quando comparado com o Nível 1 de avaliação.
6.1 Ordenar as espessuras medidas em ordem ascendentes.
Definir o ponto inicial de avaliação como sendo a localização da máxima perda de
6.2 material, onde a espessura tmm é registrada. Os pontos subseqüentes seguirão o
ordenamento definido no item 6.1.
Para o ponto em consideração, subdividir o perfil em subseções, conforme figura a
6.3 seguir. O número e extensão de subseções devem ser escolhidos baseados na
acurácia e deverá representar as variações de perda de material descritas no perfil.
ETAPAS DESCRIÇÃO
Para cada subseção, determinar o fator remanescente de resistência utilizando a
equação abaixo. Alternativamente, o valor de RSF pode ser calculado utilizando
equações do Apêndice D, parágrafo D.2.3.3, onde RSFi = 1,0 / (MsNS)i.
M =
i ( ) + 0,006124 .(λ )
1,02 + 0,4411 . λi
2 i 4
para costados cilíndricos
1,0 + 0,02642 .(λ ) + 1,533 x10 (λ )
t
i 2 −6 i 4
6.4
Mit =
( ) ( )
1,0005 + 0,49001 . λi + 0,32409 . λi
2
Inspeção de um vaso de pressão cilíndrico indica uma região de corrosão localizada. O vaso
foi projetado e construído pelo ASME B&PV Code, Section VIII, Division 1. Realizar uma
avaliação Nível 2 do API RP-579 para avaliar a aceitabilidade para a operação.
Dados do vaso:
Dados da inspeção
D = 60,0 in
FCA = 0,0 in
gr não é requerido para análise da perda de espessura
Lmsd = 72 in
PMA = 572 psig
RSFa = 0,90
Passo 2 : Calcular a espessura mínima requerida, tmin, baseado nas condições de pressão e
temperatura de projeto
Rc = 60,0 / 2 = 30,0 in
tmm = 0,30 in
s = 20,0 in
c = 20,0 in
Passo 5 : Como a perda de espessura não possui groove ou gouge, essa etapa não é
necessária.
6.4 – A tabela a seguir apresenta os valores de RSF calculados para cada seção do perfil,
considerando o ponto 6 como o inicial. Procedimento similar deve ser realizado em ordem
ascendente, para os demais pontos como o inicial do cálculo.
6.5 – O valor mínimo de RSF, dentre todas as seções do perfil, equivale à seção 5, sendo:
RSFmin = 0,767
6.6 – Os passos 6.3 a 6.5 devem ser repetidos para todos os pontos como o inicial de
cálculo, obedecendo-se a ordenação disposta no item 6.1.
6.7 – Após o cálculo para todos os pontos, determinar o valor de RSF, que corresponderá ao
mínimo obtido.
Passo 7 – Como RSF = 0,767 < RSFa = 0,90, a extensão longitudinal do dano não é
aceitável para as condições de projeto. O valor aceitável para a pressão de operação do
equipamento é calculada como:
Ensaios complementares devem ser utilizados para confirmação do perfil e extensão da área
corroída do componente, citando-se como aplicáveis: Inspeção Visual, Inspeção
Radiográfica e outros métodos de inspeção capazes de identificar e delimitar regiões com
perda de espessura.
Dano
Dano
C1 C1
Tampos C2 C2
esféricos e
C3 C3
conformados
Dano
M1
M1 M2 M3 M1 M2 M3
M2
Costado Cilíndrico Costado Cônico
M3
C1
C2
C3 C3 M1
Geratriz externa M2
C2 M3
C1
Dano
Geratriz interna
Curva
Onde :
Ls – espaçamento mínimo recomendado entre pontos de medição;
D – diâmetro interno do componente;
tmín – espessura mínima requerida do componente para a condição de cálculo avaliada;
tnom – espessura nominal do componente.
Identificação do Equipamento :
Tipo de Equipamento :
Componente :
Plano de Inspeção
no : ____ no : ____ no : ____ no : ____ no : ____ no : ____
Ponto t [mm] Ponto t [mm] Ponto t [mm] Ponto t [mm] Ponto t [mm] Ponto t [mm]
b – Direção circunferencial é obtida pela mínima espessura a cada projeção ao longo dos
planos de inspeção C1-C5. O comprimento da perda de espessura ao longo da direção
circunferencial, denominado de “c”, é determinada utilizando o Plano Crítico e a espessura
mínima requerida do componente.
Costado Cilíndrico M5
C1 C2 C3 C4 C5
M4
M3
M2
M1
t tmin
t t mín
Plano Crítico Circunferencial
3.2.1.1 – NÍVEL 1
ETAPAS DESCRIÇÃO
Determine a espessura mínima requerida do componente, tmín, baseado nas
condições de avaliação (pressão e temperatura). Os valores a serem utilizados
Passo 1 podem estar representando uma condição de projeto, máxima de operação ou
uma condição de alívio do equipamento. Esta definição deverá estar
claramente indicada na avaliação realizada no equipamento.
Utilizar os seguintes critérios:
ETAPAS DESCRIÇÃO
Passo 1 Conforme descrito para o Nível 1
Utilizar os seguintes critérios:
3.2.2.1 - NÍVEL 1
ETAPAS DESCRIÇÃO
Determine a espessura mínima requerida do componente, tmín, baseado nas
condições de avaliação (pressão e temperatura). Os valores a serem utilizados
Passo 1 podem estar representando uma condição de projeto, máxima de operação ou
uma condição de alívio do equipamento. Esta definição deverá estar
claramente indicada na avaliação realizada no equipamento.
Passo 2 Definir as dimensões da área com perda de espessura.
Calcular a relação de espessura remanescente : Rt = (tmm – FCA) / tmín
Passo 3
Onde : tmm – espessura mínima medida na região de perda de espessura;
ETAPAS DESCRIÇÃO
Determinar o valor do comprimento máximo admissível da região de perda de
espessura, L.
L = Q.[D.tmín]1/2
Onde :
RSFa – fator remanescente de resistência (valor recomendado : RSFa = 0,90).
Utilizar o critério abaixo.
ETAPAS DESCRIÇÃO
Utilizar opcionalmente os critérios a seguir, baseados nos Perfis Críticos de
Corrosão, no caso de não atendimento aos critérios definidos no item anterior.
CRITÉRIO DE ACEITAÇÃO :
Passo 7
tamC – FCA ≥ tminC
tamL – FCA ≥ tminL
Onde : tam – menor valor entre os obtidos pelos Planos de Inspeção definidos
para o componente.
3.2.2.2 - NÍVEL 2
ETAPAS DESCRIÇÃO
Passo 1 Conforme descrito para o Nível 1
Passo 2 Conforme descrito para o Nível 1
Passo 3 Conforme descrito para o Nível 1
Passo 4 Conforme descrito para o Nível 1
Passo 5 Conforme descrito para o Nível 1
Utilizar opcionalmente os critérios a seguir, no caso de não atendimento aos
critérios definidos no item anterior.
ETAPAS DESCRIÇÃO
Utilizar opcionalmente os critérios a seguir, baseados nos Perfis Críticos de
Corrosão, no caso de não atendimento aos critérios definidos no item anterior.
CRITÉRIO DE ACEITAÇÃO :
Passo 7
tamC – FCA ≥ RSFa.tminC
tamL – FCA ≥ RSFa.tminL
Onde : tam – menor valor entre os obtidos pelos Planos de Inspeção definidos
para o componente.
Determine se o costado cilíndrico com características definidas a seguir está apto para
operação normal avaliando uma perda de espessura generalizada detectada na inspeção.
Critérios de aceitação :
tam – FCA ≥ tmin 10,07 < 10,13......................Não !
Como os critérios não foram atendidos, as seguintes opções devem ser analisadas :
Critérios de aceitação :
tam – FCA ≥ RSFa.tmin 10,07 < 0,9 x 10,13 = 9,12 mm......................Ok !
Como os critérios foram atendidos, o equipamento está apto para a operação normal.
Uma corrosão em uma junta longitudinal em um costado cilíndrico foi detectada pela
inspeção. Avaliar se o equipamento poderá operar em suas condições normais.
" #
$
Longitudinal CTP 0,75 0,48 0,47 0,55 0,36 0,48 0,49 0,75
1− Rt 1 − 0,528
Q = 1,123. −1 = 1,123. −1 = 0,62 p/ Rt < RSFa
R 1 − 0,528
1− t 0,90
RSFa
L = Q.[D.tmín]1/2 = 0,62 x [48 x 0,492]1/2 = 3,0 in
#
# ' ( ) # *+ ,
%
&
s = 5x1,5 + [(0,492 – 0,38)/(0,65 – 0,38)] x 1,5 + [(0,492 – 0,39)/(0,65 – 0,39)] x 1,5 = 8,71 in
O perfil crítico de corrosão circunferencial não necessita ser analisado, desde que :
tmínL > tmm
PMA = t.S.E / (R + 0,6.t) = 0,38 x 17.500,0 x 0,85 / ((24,0 + 0,10) + 0,6 x 0,38) = 207 psig.
tam – FCA = 0,463 – 0,10 = 0,363 < RSFa.tmínC = 0,9 x 0,492 = 0,443......................Não !
tmm – FCA = 0,36 – 0,10 = 0,26 in > máx[0,5.tmín, 0,10”] = 0,246 in ................Ok!
4. PITES
Um único pite não pode ser responsável pela ruptura do componente, desde que o material
ao redor em regime elástico compensa localmente a ausência de material impedindo a falha
de grandes proporções. Nesse caso, a falha esperada está relacionada a vazamento do pite.
Sobrecargas no componente, tais como um teste hidrostático, podem ser insuficientes para
identificar regiões com pites e a falha por vazamento poderá ocorrer logo após o teste,
durante operação normal do equipamento.
Para avaliar uma região com pites, um número representativo de pares devem ser utilizados.
Se a distribuição de pites é uniforme, um número mínimo de 10 pares é recomendado. Se a
distribuição é não uniforme, um número adicional pode ser necessário.
σ1
σ2 σ2
θκ
σ1
. /.
0 . 0/ . 0/ .
0 . #
# '
0 0
# #
1 0 2 3 $$ # 4 $
0
0
# #
4 5 6 7 $$ 0 6 3 8 4
0
#
9 4 ## :
0
0
# #
; #4 $ < = # $
8 4 # 4# $> # #
4.1 – NÍVEL 1
ETAPAS DESCRIÇÃO
Determine a espessura mínima requerida do componente, tmín, baseado nas
condições de avaliação (pressão e temperatura). Os valores a serem utilizados
Passo 1 podem estar representando uma condição de projeto, máxima de operação ou
uma condição de alívio do equipamento. Esta definição deverá estar
claramente indicada na avaliação realizada no equipamento.
Determine a profundidade de cada pite, abaixo da espessura mínima requerida
tmín, como abaixo.
Passo 2
wi,k = wi,k – (t – FCA – tmín)
wj,k = wj,k – (t – FCA – tmín)
Passo 3 Determine a profundidade média de cada par de pites: wavg,k = (wi,k + wj,k) / 2
Determine a profundidade média, considerando todos os “n” pares de pites.
Passo 4 1 n
w avg = . w avg,k
n k =1
Passo 5 Determine o diâmetro médio de cada par de pites: davg,k = (di,k + dj,k) / 2
Determine o diâmetro médio, considerando todos os “n” pares de pites.
Passo 6 1 n
davg = . davg,k
n k =1
1 n
Passo 7 Determine a distância média entre pites. Pavg = . Pk
n k =1
Calcular o valor de RSF. Se wavg ≤ 0,0, RSF = 1,0 e o Nível 1 está satisfeito e o
Passo 11 deverá ser verificado.
CRITÉRIO DE ACEITAÇÃO :
Passo 9
Se RSF ≥ RSFa , a região é aceitável;
Se RSF < RSFa , o componente deve ser reparado ou a pressão interna
reduzida.
Se a região de pites é localizada, avaliar como uma perda de espessura
localizada com dimensões limites “s” e “c” avaliadas pela extensão do dano e
Passo 10 com a espessura mínima corrigida como a seguir.
teq = RSF.tmín
ETAPAS DESCRIÇÃO
Se um pite isolado não atender aos requisitos a seguir, o mesmo deverá ser
avaliado como uma perda localizada de espessura.
d ≤ Q.[D.tmín]1/2
Rt ≥ 0,20
1− Rt
Q = 1,123. −1 para Rt < RSFa
R
1− t
RSFa
Q = 50,0 para Rt ≥ RSFa
Uma região de pites foi detectada em um costado cilíndrico, afetando uma parte significativa
do componente. Determine se o vaso está apto para operação normal.
No Par Pk [in] di,k [in] wi,k [in] dj,k [in] wj,k [in]
1 3,5 0,5 0,5 0,6 0,4
2 4,2 1,6 0,6 1,8 0,65
3 2,7 0,9 0,5 0,9 0,75
4 2,1 1,0 0,7 1,2 0,6
5 4,6 0,7 0,6 1,2 0,5
6 3,1 1,1 0,5 2,2 0,45
7 2,9 0,8 0,65 0,5 0,6
8 3,1 0,5 0,4 1,0 0,75
9 2,6 1,3 0,5 0,8 0,2
10 2,2 0,4 0,55 0,3 0,75
11 1,8 1,5 0,4 0,8 0,5
12 2,5 0,6 0,75 0,5 0,7
13 3,8 2,4 0,5 1,6 0,75
14 1,9 0,4 0,25 0,8 0,5
15 1,8 1,0 0,7 0,8 0,5
16 1,0 0,6 0,75 0,2 0,7
17 2,5 0,9 0,3 1,2 0,4
18 1,5 0,6 0,5 0,6 0,7
19 1,3 0,8 0,4 0,5 0,7
Pavg − davg
µ avg = = (2,5842 – 0,9237) / 2,5842 = 0,6426
Pavg
3
E avg = .µ avg = 0,5565
2
ETAPAS DESCRIÇÃO
Determine a espessura mínima requerida do componente, tmín, baseado nas
condições de avaliação (pressão e temperatura). Os valores a serem
Passo 1 utilizados podem estar representando uma condição de projeto, máxima de
operação ou uma condição de alívio do equipamento. Esta definição deverá
estar claramente indicada na avaliação realizada no equipamento.
Determine as tensões principais em um estado plano, atuando no
Passo 2
componente.
Determine a profundidade de cada pite, abaixo da espessura mínima
requerida tmín, como abaixo.
Passo 3
wi,k = wi,k – (t – FCA – tmín)
wj,k = wj,k – (t – FCA – tmín)
Passo 4 Determine a profundidade média de cada par de pites: wavg,k = (wi,k + wj,k) / 2
Passo 5 Determine o diâmetro médio de cada par de pites: davg,k = (di,k + dj,k) / 2
Em adição, determinar a orientação θk dos pites medidos em relação a
Passo 6
direção da tensão σ2. Para uma análise conservativa, utilizar θk = 0,0 graus.
Determinar o valor do fator remanescente de resistência (RSF) para cada par
de pites. Se wavg,k ≤ 0,0, RSF = 1,0 e o Nível 2 está satisfeito e o Passo 9
deverá ser verificado.
(
Ψk = cos θk + sin 2θk (ρ1,k )
4 2
) 2
−
( )
3 sin 2 2θk ρ1,k .ρ 2,k
(
+ sin 4 θk + sin 2 2θk (ρ 2,k )
2
)
2
Pk − davg,k
µ avg,k =
Pk
σ1 σ2
ρ1,k = ρ 2,k =
µ avg,k µ avg,k
CRITÉRIO DE ACEITAÇÃO :
Passo 9
Se RSF ≥ RSFa , a região é aceitável;
Se RSF < RSFa , o componente deve ser reparado ou a pressão interna
reduzida.
Se a região de pites é localizada, avaliar como uma perda de espessura
localizada com dimensões limites “s” e “c” avaliadas pela extensão do dano e
Passo 10 com a espessura mínima corrigida como a seguir.
teq = RSF.tmín
Se um pite isolado não atender aos requisitos a seguir, o mesmo deverá ser
avaliado como uma perda localizada de espessura.
d ≤ Q.[D.tmín]1/2
Rt ≥ 0,20
1− Rt
Q = 1,123. −1 para Rt < RSFa
R
1− t
RSFa
Q = 50,0 para Rt ≥ RSFa
Uma região de pites foi detectada em um costado cilíndrico, afetando uma parte significativa
do componente. Determine se o vaso está apto para operação normal.
P Rc 500psig 30,08"
σ1 = σ mc = + 0,6 = + 0,6 = 17285 psi
E tc 0,85 1,045"
P Rc 500psig 30,08"
σ 2 = σlc = − 0,4 = − 0,4 = 8348 psi
2E t c 2x0,85 1,045"
P1 = 3,5 in
P1 − davg,1
µ avg,1 = = (3,5 – 0,55) / 3,5 = 0,8429
P1
σ1 17285
ρ1,k = = = 20507 psi
µ avg,k 0,8429
σ2 8438
ρ 2,k = = = 9904 psi
µ avg,k 0,8429
[ ]
Φ k = µ avg,k . max ρ1,k ; ρ 2,k ; ρ1,k − ρ 2,k = 0,8429. max [ 20507 ; 9904 ; 20507 − 9904 ] = 17285 psi
(
Ψk = cos 4 θk + sin2 2θk (ρ1,k ) − ) 2 ( )
3 sin2 2θk ρ1,k .ρ 2,k
( )
+ sin 4 θk + sin 2 2θk (ρ 2,k ) =
2
(
= cos 4 10 o + sin2 (2x10 o ) (20507 ) −
2
) (
3 sin 2 (2x10 o ) x 20507 x9904 ) +
2
( )
+ sin 4 10 o + sin2 (2x10 o ) (9904 ) = 4.207 10 8 psi 2
2
( )
Φk 17285
E avg,k = min ;1,0 = min ;1,0 = 0,8427
Ψk 4,207 10 8 ( )
0,437" 0,8427.(1,095"−0,05"+0,437"−1,032" )
RSFk = min 1,0 − + ,1,0 = 0,9441
1,032" 1,032"
O valor de RSF para avaliação do componente é o valor médio calculado para todos os
pares de pites.
1 n 1 19
RSF = . RSFk = . RSFk = 0,8491
n k =1 19 k =1
Os pites devem ser avaliados em suas dimensões para verificação das limitações do
procedimento, conforme realizado no EXEMPLO 13.