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  1. 1. Rev. 0 API 5L Nov/05 Treinamento Sequi C. Cappuzzo 1 de 8API 5L – Specification for Line Pipe - 42nd Edition – July, 2000A especificação API 5L abrange tubos de aço sem costura e soldados, inclui pontas planas (plain-ends), pontasroscadas (threaded-end), extremidades tipo ponta e bolsa (belled-end). Esta norma estabelece padrões paratubos para uso em condução de gás, água e óleo para industria de óleo e gás natural.Product Specification Level (PSL)Define diferentes níveis de requisitos técnicos. PSL 2 possui requisitos mandatórios para carbono equivalente,tenacidade, limite máximo de escoamento e limite máximo de resistência.Graus (classificação)Os graus cobertos por esta especificação são: A25, A, B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70 e X80.Os graus são designações adimensionais. Os graus A e B não fazem referência ao limite de escoamentomínimo especificado, entretanto, os demais graus compostos pelas letras A e X e seguidos pelos dois primeirosdigitos do limite de escoamento minimo especificado em U.S units.Aço classe II é um aço refosforizado com melhores propriedades de rosqueamento do que o classe I.As medidas usadas são designações adimensionais, as quais são derivadas do diâmetro externo especificadoem medidas americanas (US Customary units), que fornece um conveniente método de referencia de medidasde tubos.As condições de fabricação dos tubos são (ver tabela 1): • sem costura (seamless), • soldados sem metal de adição: solda longitudinal continua por calor e pressão (continuous welding), solda continua por resistência elétrica ou por indução elétrica e solda longitudinal por laser, • soldados com metal de adição: uma ou dupla solda longitudinais ou uma solda helicoidal com processo SAW, uma ou dupla solda com processo GMAW ou combinação desses dois processos. Os processos de soldagem escolhidos são: automático (SAW) ou semi-automático (GMAW).Tratamento Térmico de Normalização (Normalizing Heat Treatment)Para tubos PSL 1 com graus maiores que X42 e tubos PSL 2, as soldas devem ser tratadas termicamentesimulando uma normalização, após devem ser passar por teste de dureza, micrografia ou ensaios mecânicos.Os tubos podem ser fornecidos nas condições: como laminado, normalizado, normalizado e revenido, comalivio de tensões subcrítico ou endurecimento subcrítico, e temperado e revenido.Expansão a Frio (Cold Expansion) (item 5.2)Tubos acabados, exceto tubos com solda contínua (continuous welding), devem ser expandidos a frio ou não, acritério do fornecedor, a menos que o contrário seja especificado na ordem de compra.Composição Química (item 6.1)Ver tabela 2A para PSL 1 e tabela 2B para PSL 2.Os elementos analisados deverão ser, no mínimo: carbono, manganês, fósforo, enxofre, cromo,nióbio, cobre, molibdênio, níquel, silício, titânio e vanádio.Heat Analysis (item 9.2.1): a usina fabricante do aço deverá fazer uma análise para cada corrida do aço usado na fabricação do tubo.Product Analysis (item 9.2.2.1): o fabricante deverá determinar a análise de 2 amostras, representando cada corrida de aço usado na produção dos tubos.Método de análise (item 9.8.1).
  2. 2. Rev. 0 API 5L Nov/05 Treinamento Sequi C. Cappuzzo 2 de 8Carbono EquivalenteSomente para PSL 2, que pode ser CE(P cm) para teor de carbono ≤ 0,12% e CE(IIW) para teor de carbono >0,12% (ver item 6.1.3).Propriedades Mecânicas (item 6.2)Todos os graus devem atender as tabelas 3A para PSL 1 e 3B para PSL 2. Usar também o Apêndice D paravalores mínimos de alongamento (item 6.2.1).Teste de achatamento (flattenig test) (item 6.2.2, 9.3.2 e figura 5)Para tubos soldados por resistência elétrica com graus maiores que A25, e para tubos soldados por processolaser menores que 12 ¾”, e para tubos grau A25 soldados (continuous welding, electric welding e laserwelding).Teste de dobramento (bend tests) (item 6.2.3, 6.2.4, 9.3.3, 9.3.4 e 9.8.3)Tubos soldados grau A25 até Ø 2 3/8” deve ser testado conforme item 9.3.3Teste de Dobramento Guiado (guided-bend test) (item 6.2.4)Todas as bitolas de tubos soldados por SAW e GMAW, e tubos soldados por processo laser de bitola 12 ¾” emaiores, devem ser testados conforme (item 9.3.4).Teste de ductilidade de solda (weld ductility test) (item 6.2.5)Para tubos soldados por resistência elétrica de bitolas Ø 2 3/8” e maiores, e para tubos soldados por lasermenores que Ø 12 ¾”, deve ser feito o teste de ductilidadeem corpos de prova de 50,8 mm minimo decomprimento.Teste de tenacidade (fracture toughness test) (itens 6.2.6, 9.3.5 e 9.8.4)Exame metalográfico (metallographic examination) (item 6.2.7)Orientação dos Testes Mecânicos (item 9.3.1.1): ver figura 3, itens 9.3.1.3 (longitudinal), 9.3.1.4 (transversal) efigura 4.A freqüência dos ensaios deverá ser conforme tabela 13.Teste de tração de solda (item 9.3.1.5).Controle de testes de tração: 1 teste por corrida (item 9.3.1.6).Método de ensaio (item 9.8.2).Teste Hidrostático (item 9.4)Cada tubo deve ser testado, com pressão hidráulica conforme item 9.4.3 e a pressão deve ser mantida por 5 spara tubos até 18”, e por 20 s para tubos acima de 20”.Controle dimensional, peso, comprimento, defeitos e acabamento das extremidades (item 7)Dimensões especificadas (item 7.1), conforme tabelas abaixo: Tabela 4 – Tubo roscado com parede padrão (dimensões, peso e pressão de teste) Tabela 5 – Tubo roscado com parede pesada (dimensões, peso e pressão de teste) Tabelas 6A, 6B e 6C – Tubo com extremidades planas (dimensões, peso e pressão de teste em US units) Tabelas E6A, E6B e E6C – Tubo com extremidades planas (dimensões, peso e pressão de teste em SI)Controle dimensional (item 9.5): Tolerância para diametro externo (item 7.2), ver tabelas 7 (corpo tubo) e 8 (extremidades tubo). Tolerância para espessura de parede (item 7.3), ver tabela 9. Tolerância para peso (item 7.4), ver tabela 10. Tolerância para comprimento (item 7.5), ver tabela 11. Tolerância para retidão (item 7.6).
  3. 3. Rev. 0 API 5L Nov/05 Treinamento Sequi C. Cappuzzo 3 de 8Acabamento e Defeitos (item 7.8) Mossa (dents) (item 7.8.1). Desvio radial das bordas da chapa no cordão de solda (offset of plate edges) (item 7.8.2). Desalinhamento de cordão de solda (out-of-line weld bead) (item 7.8.3). Altura de reforço de solda (item 7.8.4). Lamination (item 7.8.10). Abertura de arco (arc burns) (item 7.8.11). Mordeduras (undercuts) (item 7.8.12). Deposição insuficiente (underfill) (item 7.8.13).Ensaios Não Destrutivos (item 9.7) Métodos de inspeção (item 9.7.2). Radiografia (item 9.7.3). Ultrasom (item 9.7.4). Partículas magnéticas (somente para tubos PSL 1) (item 9.7.5). Disposição dos defeitos (item 9.7.6).Marcação (item 10)Dicas de Prova • não usar combinação de unidades, as unidades padrão U.S. Units ou SI devem ser usadas separadamente. • Havendo dúvidas sobre alguma pergunta da prova, consultar o examinador para esclarecimentos. • Consultar a tabela 1 para verificar quais são os processos da fabricação aplicáveis: tipos de tubos quanto à solda, níveis de especificação, graus e limites de bitolas. • Os processos de soldagem aplicáveis são: SAW (automático) e GMAW (semi-automático ou automático). • Os tipos de cordão de solda permitidos são: cordão longitudinal sem metal de adição, cordão longitudinal por processo SAW ou GMAW ou por combinação dos processos SAW + GMAW, duplo cordão longitudinal por processo SAW ou GMAW ou combinação SAW + GMAW e cordão helicoidal por processo SAW. • Cold Expansion: • Atenção que os requisitos de análise química, ensaios de tração, teste de achatamento, teste de dobramento e teste de tenacidade (Charpy test) estão descritos nos títulos 6 (Material Requirements), 9 (Inspection and Testing) e 9.8 (Test Methods). • As dimensões especificadas estão listadas nas tabelas 4, 5, 6A, 6B, 6C, E-6A, E-6B e E-6C, que informam: diâmetro externo, espessura de parede, peso, diâmetro interno calculado e a pressão mínima de teste hidrostático. • Atenção que as tolerâncias para diâmetro podem ser para o diâmetro no corpo do tubo (tabela 7) e diâmetro nas extremidades do tubo (tabela 8), esta última incluindo: tolerância entre os diâmetros médios das extremidades e tolerâncias na ovalização. As medidas podem estar escritas na forma de perímetro (usar π = 3,14). • Atenção com as tolerâncias para peso, que estão agrupadas por quantidade (tabela 10). • Atenção que o critério de aceitação de dupla laminação (laminations) no corpo do tubo, estabelece como defeito se ambas as condições existirem, isto é, dimensão mínima de 19,0 mm e área igual ou maior que 7742 mm2. • Orientação dos corpos de prova de tração: • Freqüência de ensaios de tração > ver tabela 13. • O ensaio de tração para controle da matéria prima (aço) deve ser feito por corrida. • Atenção com os valores da pressão mínima de teste hidrostático nas tabelas E-6A, E-6B e E-6C: valor está em KPa e a pergunta pode estar em MPa. É necessário tomar o valor da tabela em KPa, multiplicar por 100 para transformar para MPa e fazer a comparação. Cada tubo deve ser testado (100%). • END > soldas de tubos ≥ 2 3/8” deve ser 100% testado por radiografia ou ultrasom, conforme item 9.7.2.
  4. 4. Rev. 0 API 5L Nov/05 Treinamento Sequi C. Cappuzzo 4 de 8 • As imperfeições (inclusões de escória ou porosidades) devem ser analisadas, considerando-se principalmente o tamanho, espaçamento entre as descontinuidades e a soma dos diâmetros das mesmas. Provas Sequi1 – Dado tubo API 5LB, com costura, PSL 1, Ø = 14”, espessura = 0,375”, comprimento = 6000 mm, reforço solda 1,6 mm, padrão radiográfico 2%, processo SAW. Verifique se os ensaios abaixo estão aceitáveis. a) 100% RX = Aceitável (itens 9.7.2, 9.7.2.1) b) radiografia em 102 mm das extremidades e restante por ultrasom Inaceitável, a radiografia deve ser feita numa distância minima de cada borda do tubo de 203 mm (9.7.2.1), restante por UT.c) penetrômetro ISO 10/16, arame 12 visivel na imagem radiográfica = Inaceitável, deve ser arame 13 (9.7.3.6 e tabela 18)2 – Dado tubo API 5L-B, com resultados de medidas de alinhamento, 2 medidas de diâmetro nas extremidades, uma medida do perímetro e 3 medidas de espessura. Pergunta-se se os resultados atendem a norma. a) alinhamento = ≤ 0,2% do comprimento (item 7.6) b) 2 medidas de diâmetros nas extremidades = item 7.2, tolerâncias da tabela 8 c) perímetro (corpo do tubo) = calcular Ø ext > item 7.2, tolerâncias tabela 7 d) medidas de espessura = item 7.3, tabela 93 – Dado tubo API 5L-B, PSL 1, pede-se para analisar se os resultados de análise química e ensaios mecânicos atendem a norma. a) composição química = item 6.1, tabela 2A b) ensaios mecânicos = item 6.2, tabela 3A4 – Dado lote de 500 tubos API 5L-B, Ø 20”, recebidos na obra. Foram retirados 5 corpos de prova para ensaio de tração de solda. Pergunta-se se é aceitável? a) 5 CP’s = Aceitável, freqüência de ensaio (item 9.3.1.2, tabela 13)5 – Dado 4 tubos API 5L-A, Ø 18” (457,0 mm), espessura = 3/8” (9,5 mm), PSL 1, processo SAW. Pergunta-se: a) Foi retirado corpo de prova de tração para liberar matéria prima, é aceitável? Sim, desde que seja retirado um CP por corrida de aço (item 9.3.1.1, 9.3.1.2 e tabela 13). b) qual o reforço de solda permitido? A máxima altura do cordão de solda é 3,18 mm (item 7.8.4). c) efetuado teste hidrostático com pressão de 750 psi por 5 s. É aceitável? Considerar tubos STD. Sim, conforme 9.4.1, 9.4.3 e tabela 6C.
  5. 5. Rev. 0 API 5L Nov/05 Treinamento Sequi C. Cappuzzo 5 de 8 d) 50% dos tubos foram testados (TH), isto libera o lote? Não, os tubos devem ser testados 100% (9.4.1)6 – Dado tubo API 5L-B, Ø 12 ¾”, espessura 0,250”, comprimento 6m, sem costura, PSL 1, extremidades preparadas para solda de topo, quantidade de 200 unidades, reforço de solda de 1,6 mm, sensibilidade do filme radiográfico 2%. Resultados da inspeção e comente se é aceitável: a) foi retirado 1 amostra para corpo de prova de tração referente à corrida da usina. É aceitável, a norma permite um CP por corrida (9.3.1.2 e tabela 13) b) retirado do lote dos tubos acabados uma amostra para corpo de prova para ensaio de tração longitudinal. Reprovado (9.3.1.1 e fig. 3) c) resultados do ensaio mecânico referente ao item acima: LR = 397,1 MPa e LE = 243,2 MPa. Não aceitável, pois o valor especificado para LR minimo é 414 MPa (6.2.1, tabela 3A)7 – Dado tubo API 5L-X70, com costura, PSL 2, processo SAW, Ø 30”, espessura = 0,610”, comprimento 12 m, extremidade do bisel soldada, requisito suplementar SR-18, sensibilidade filme radiográfico 2%. a) Qual END é requerido, qual sua localização e sua extensão? 100% de RX ou RX em 203 mm de cada extremidade e restante UT (9.7, 9.7.2, 9.7.2.1) b) o tubo apresentou laminação medindo 100 x 200 mm. Emitir parecer e comentar. Reprovado, a máxima dimensão aceita é de 19,0 mm e área maior que 7742 mm2. (7.8.10) c) foram encontrados escorias conforme descrito abaixo. Podem ser aceitas? Tamanho das escorias: A = 1,6 x 6,4 mm B = 0,5 x 0,8 mm C = 1,1 x 3,6 mm D = 1,6 x 10,0 mm Distancias das escorias: centro A para centro B = 160 mm centro C para centro D = 142 mm margem B para margem C = 80 mm (da borda direita para borda esquerda)8 – Dado tubo API 5L-X70, Ø 24”, espessura = 8,7 mm, comprimento 12 m, soldado por resistência elétrica, PSL 2. a) teste de achatamento: qual procedimento, dimensional e critério de aceitação? Achatar até 2/3 do diametro nominal (609,6 x 2/3 = 406 mm): sem trincas na solda. Continuar achatando até 1/3 Ø = 203 mm (pois D/t = 609,6/8,7 = 70 > 10): sem trincar ou romper fora da solda. Continuar achatando até as paredes opostas do tubo se encontrarem: não devem surgir laminações. Ver itens 6.2, 6.2.2, 9.3.2, figura 5 b) ensaio de ductilidade: qual o procedimento, dimensional, critério de aceitação e valor de S?
  6. 6. Rev. 0 API 5L Nov/05 Treinamento Sequi C. Cappuzzo 6 de 8 Uma amostra de secção completa de 50,8 mm de comprimento deve ser achatada com a solda posicionada a 90o da direção das forças aplicadas, até uma distancia S = 294 mm. Não devem surgir trincas acima de 3,18 mm em qualquer direção da solda nem no metal base S = 3,05 t/0,05 + 3t/D = 3,05 x 8,7/0,05 + 3x8,7/609,6 = 26,5/0,05 + 0,043 = 26,5/0,09 = 294 mm Ver itens 6.2, 6.2.5 c) teste de retilinearidade (flecha = 2 mm). É aceitável? Aceitável, pois o desvio máximo = 0,2% x comprimento = 0,002 x 12000 = 24 mm (7.6)9 – Verificar se os resultados da inspeção no material abaixo são aceitáveis. Dados de compra: tubos Ø 14”, espessura parede 12,7 mm Aço carbono API 5L X42, sem costura, PSL 1 Comprimento = 6m Resultados da inspeção: a) inspeção dimensional 1. espessura parede = 10,9 mm 2. diametro externo no meio do tubo = 13 ¾” 3. comprimento = 5,9 m 4. empenamento = 2 mm 5. ângulo de bisel = 39o a.1 – tolerancia = + 15% e - 12,5% = 14,6 e 11,1 mm = reprovado (7.3 e tabela 9) a.2 – tolerancia = ± 0,75% = 14 in x 25,4 = 355,6 mm x 0,0075 = 2,67 mm > 355,6 – 2,67 = 352,9 mm resultado 13,75 in x 25,4 = 349,2 mm > reprovado (7.2, tabela 7) a.3 – tolerancia = 4,88 a 6,86 m > aprovado (7.5 e tabela 11) a.4 – tolerancia = max 0,2% = 6000 x 0,002 = 12 mm > aprovado (7.6) a.5 – tolerancia = 30o + 5o e – 0o = max 35o > reprovado (7.9.3)b) identificação pintada na superficie externa, a 12” da extremidade do tubo, a marcação AB CO API 72.09 X42 S, não tem faixa colorida pintada internamente. Localização da marcação = entre 18” a 30” da extremidade do tubo > reprovado (10.2b) Sequencia da marcação = AB CO API 5L 14 0,5 X42 S > reprovado (10.3) c) resultado dos ensaios limite de resistencia à tração = 61.000 psi limite de escoamento = 43.000 psi alongamento em 50,8 mm para CP com 1 ½’ de largura por ½” de espessura = 30% Limite resistencia minimo especificado = 60.000 psi > aprovado (6.2, 6.2.1, tabela 3A) Limite escoamento minimo especificado = 42.000 psi > aprovado (6.2, 6.2.1, tabela 3A) Alongamento minimo especificado = 30% > aprovado (6.2, 6.2.1, tabela 3A, tabela D-1 do Ap. D) d) análise quimica da corrida C = 0,28% Mn = 1,30% P = 0,04% S = 0,05% Composição quimica especificada = 0,28% C max 1,30% Mn max 0,030% max P 0,030% max S > reprovado (6.1, 6.1.1, tabela 2A) Laudo final > os tubos não são aceitáveis, pois não atenderam todos os requisitos.
  7. 7. Rev. 0 API 5L Nov/05 Treinamento Sequi C. Cappuzzo 7 de 810 – Dado tubos API 5L-B, com costura, PSL 1, extremidades para solda de topo, Ø 12 ¾”, espessura 0,250”, Standard, comprimento de 6 m, lote de 200 tubos, reforço de solda de 1,6 mm, sensibilidade radiográfica de 2%. Verifique se a inspeção abaixo é aceitável. a) teste hidrostático em 50% do lote. Reprovado, pois é exigido teste hidrostático em 100% dos tubos (9.4.1). b) pressão de teste de 820 psi por 5 s. Aprovado, ver 9.4.1, 9.4.3 e tabela 6C. c) foi retirado um corpo de prova de tração referente à corrida do material. Considerar os 200 tubos como uma corrida. Aceito (9.3.1.2, tabela 13)11 – Dado tubo API 5L-X70, com costura, expandido a frio, PSL 2, processo SAW, Ø 24”, espessura 0,344”, comprimento de 12 m, biselados para solda, SR-18 e padrão radiográfico 2%. Verificar se o resultado da inspeção abaixo está de acordo com a norma. a) pressão de teste hidrostático de 12,0 MPa por 15 s. Reprovado, a pressão deve ser de 12,4 MPa, conforme 9.4.3 e tabela E-6C. b) limite de resistência = 570 MPa limite de escoamento = 490 MPa alongamento em 50,8 mm, corpo de prova retangular de 38 mm (strip specimen) = 20% Reprovado, os limites de resistência e de escoamento atendem a norma, mas o alongamento deve ser 21% mínimo. Ver 6.2.1, tabela 3B e tabela D-2. c) qual a freqüência de ensaio de tração para lote de 500 tubos. Deve ser 5 CP’s para teste de tração do tubo, 5 CP’s para teste de tração de solda e 1 CP por corrida de aço, conforme 9.3.1.2 e tabela 13.12 – Dado tubo API 5L X65, com costura, PSL 2, processo SAW, Ø 30” (762 mm), espessura 0,610” (15,5 mm), comprimento de 12 m, pontas biseladas, SR-18 e padrão radiográfico de 2%. Verificar se os resultados da inspeção dimensional e das extremidades atendem à norma.Tubo comp. Perímetro (mm) ovalização espessura bisel face raiz (mm) corpo extremidade (mm) (mm) (o) (mm)01 11680 2391 A 2394,0 A 0,70 max 14,3 31 1,8 B 2393,5 B 8,0 max02 12200 2405 A 2404,0 A 0,5 max 16,0 28 2,0 B 2403,5 B 0,8 maxTubo pesagem (kg)01 xxxxx02 yyyyy
  8. 8. Rev. 0 API 5L Nov/05 Treinamento Sequi C. Cappuzzo 8 de 8Dimensional: a) comprimento (7.5, tabela 11) = de 6,71 a 13,72 m > aprovado (11,68 e 12,20 m) b) diâmetro corpo (7.2, tabela 7) = + 0,75%, - 0,25% = 762,0 (760,1 a 767,7 mm) tubo 01 = aprovado (2391/3,14 = 761,5 mm) tubo 02 = aprovado (2405/3,14 = 765,9 mm) c) diâmetro extremidade (7.2 e tabela 8) = 762 – 0,79 = 761,2 mm e 762 + 2,38 = 764,4 mm tubo 01 = aprovado (A = 2394/3,14 = 762,4 e B = 2393,5/3,14 = 762,3 mm) tubo 02 = reprovado (A = 2404/3,14 = 765,6 e B = 2403,5/3,14 = 765,4 mm) d) ovalização (7.2 e tabela 8) = ± 1% x 762,0 = 754,38 a 769,62 mm tubo 01 = reprovado (A = 762,4 + 0,7 = 763,1 e B = 762,26 + 8,0 = 770,3 mm) tubo 02 = aprovado (A = 765,6 + 0,5 = 766,1 e B = 765,4 + 0,8 = 766,2 mm) e) espessura (7.3 e tabela 9) = + 19,5% e – 8,0% = 14,3 a 18,5 mm tubo 01 = aprovado (14,3 mm) tubo 02 = aprovado (16,0 mm) f) bisel (7.9.3) = 30º (+ 5º, - 0o) = 30º a 35º tubo 01 = aprovado (31º) tubo 02 = reprovado (28º) g) face raiz (7.9.3) = 1,59 ± 0,79 mm = 0,80 a 2,38 mm tubo 01 = aprovado (1,8 mm) tubo 02 = aprovado (2,0 mm)Pesagem: Peso (7.4, tabela E-6C, tabela 10) = + 10% e - 3,5% tubo 01 = 11,68 m x 292,54 kg/m = 3416,87 kg (3297,23 a 3758,56 kg) > comparar com resultado tubo 02 = 12,20 m x 292,54 kg/m = 3568,99 kg (3444,07 a 3925,89 kg) > comparar com resultado

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