Caldeira - NR 13

1. Celso Mário Ferreira dos Santos PETROBRAS/UN-BA/ST/EMI.
Antonio Alves Gama PETROBRAS/UN-BA/APMG/SMS.
José Spínola da Rocha PETROBRAS/UN-BA/APMG/SMS.
José Roberto Malandrino Filho PASA.
Everaldo Alves Tadeu PASA.
Hérico dos Santos Tadeu PASA.
As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade dos
autores.
Trabalho apresentado na 6° Conferência Sobre Tecnologia de Equipamentos, Salvador,
agosto, 2002.
Apresentaremos um caso prático do uso da norma API RP 579, referente a perda de espessura
em uma ampola.
Essa inspeção segue a tendência do uso de novos critérios de análise dos equipamentos,
considerando os danos acumulados em serviço.
Para obter os valores de espessura de parede, foi contratada a PASA para executar a inspeção
de ensaio de ultra-som computadorizado (C-Scan).
1. INTRODUÇÃO
A aplicação da inspeção tradicional, baseado em normas de projeto é válida para a maioria dos
equipamentos.
Enquanto os cálculos baseados em normas de projeto estiverem satisfazendo, esses cálculos
poderão ser utilizados.
Alguns equipamentos requerem normas menos conservativas, orientadas para a adequação ao
uso. A norma API RP 579 é uma dessas normas com aplicação em vasos de pressão, objeto
desse trabalho.
A utilização da norma API RP 579 permite em muitos casos manter um equipamento em
operação quando a norma de projeto esteja condenando o seu uso. Permite também, limitar as
intervenções de manutenção.

2. Inspecionamos 9 ampolas com ensaio de ultra-som computadorizado (C-Scan)
Nesse trabalho, vamos apresentar o resultado de uma dessas ampolas, aplicando a norma API
RP 579 comparando os resultados com o ASME VIII, Div. 1, norma utilizada no projeto.
2. HISTÓRICO
Três ampolas possuem acesso para inspeção interna. As outras seis ampolas não possuem
acesso para inspeção.
Era do nosso conhecimento que todas as 9 ampolas estavam com corrosão interna.
Nas ampolas sem acesso interno tínhamos verificado corrosão na ocasião da retirada de
flanges (desconectados) em 1993, além de medidas de espessuras efetuadas.
Em 1999 realizamos a inspeção interna nas 3 ampolas com acesso. Nessa ocasião foram
encontradas perdas de espessura no corpo na geratriz inferior.
A perda de espessura dessas ampolas foi avaliada pelos critérios do M.P.C (Materials
Properties Council). Segundo o critério, os vasos foram aprovados para continuarem em
operação. Foi aplicado revestimento interno de fibra de vidro após a inspeção para barrar o
processo corrosivo e recomendado nova parada de um dos vasos em 2001 para avaliação do
revestimento.
Nas seis ampolas sem acesso interno precisavámos de uma técnica de inspeção que
possibilitasse um mapeamento em quase toda a extensão dos equipamentos.
Definimos o seguinte :
Ø Ampolas com acesso - q Substituição da opção de retirada de um vaso de operação para
análise do revestimento, pela inspeção dos 3 vasos pela técnica C-Scan. Evitou-se todo o
problema que o equipamento poderia sofrer após a retirada de operação (limpeza, oxidação,
etc). Foi realizada inspeção nas 3 ampolas para posterior análise pelo
API RP 579.
Ø Ampolas sem acesso - q Inspeção dos 6 vasos pela técnica C-Scan para posterior análise
pelo API RP 579.
A opção da escolha da medição de espessura ser através da técnica C-Scan foi em virtude da
maior qualidade das aquisições e das extensões dos equipamentos :
Ø Ampolas com acesso - q Comprimento entre tangentes (CET) - 24000 m Ø Ampolas sem
acesso - q Comprimento entre tangentes (CET) - 30000 m

3. 3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Nesse tópico vamos comentar sobre a norma API RP 579.
Inicialmente a norma define para avaliação quanto a perda de espessura o uso da seção 4
referente a perda de espessura generalizada.
O procedimento pode ser aplicado para corrosão uniforme ou localizada. Os cálculos são feitos
para verificar se o equipamento avaliado na parte corroída, pode continuar operando ou ter sua
pressão reduzida.
É um procedimento mais conservativo do que a seção 5 da norma API 579. Caso seja
necessário utilizaremos a seção 5.
A seção 4 baseia-se na espessura média corroída. Vamos utilizar o cálculo do nível 1 da seção
4 existente no API 579. Durante a descrição do trabalho vamos definir os conceitos utilizados
nos cálculos.
Para inspeção dos corpos das ampolas as mesmas foram divididas em áreas. Cada área foi
denominada como uma "varredura".
Essas varreduras procuraram cobrir toda a extensão das ampolas, exceção das regiões com
berços e bocais que impediam a movimentação/acoplamento do equipamento de inspeção.
Na ampola objeto desse trabalho, ocorreram 41 varreduras. O comprimento de cada varredura
foi de 500 m.
Foram utilizadas malhas de varredura de 49 x 49 (m) nos eixos X e Y e velocidade de 400 m/s
de varredura. Houve em alguns casos isolados a não aquisição de pontos de espessura.
sentido longitudinal

4. A varredura foi realizada na geratriz inferior. Em cada varredura o equipamento iniciava na
parte superior da meia-cana e terminava na outra parte superior. O equipamento contornava a
curvatura do corpo, enquanto o cabeçote percorria o A foto I apresenta detalhes do
equipamento durante a inspeção.
Foto I
5. APRESENTAÇÃO DOS DADOS DO EQUIPAMENTO
Dados do vaso de pressão :
Código de projeto - ASME VIII Div. 1 Diâmetro interno - 1,2 m Comprimento entre tangentes -
24,0 m
Fluido - gás natural com condensado contendo enxôfre e água. Pressão de operação normal -
34 kPa (34,1 kgf/cm²)
Temperatura de operação (°C) - ambiente
Pressão de projeto (P) - 3677 kPa (37,5 kgf/cm²)
Pressão de ajuste da PSV - 3677 kPa (37,5 kgf/cm²) Temperatura de projeto (°C) - ambiente
Sobre-espessura de corrosão (C) - 3 m Eficiência de soldas (E) - casco e tampos - 100%
Radiografia - casco e tampos - total
Material de casco e tampos - ASTM-A 516 Gr. 60 Tensão admissível (S) - 103421 kPa (15000
psi)
Tipos de tampos - esféricos Fabricante - Usiminas
N° de série - 6179 Ano de fabricação - 1987 Pressão de teste hidrostático - 5521 kPa (56,3
kgf/cm²)
Espessura nominal do casco - 25 m Espessura nominal das calotas - 16 m
6. RESULTADOS
CÁLCULO UTILIZANDO O ASME VIII DIV. 1 E A MENOR ESPESSURA ENCONTRADA
Iremos analisar o corpo do vaso que é a região que contêm corrosão.

5. Considerando a menor espessura encontrada no corpo nessa inspeção (16,13 m) na varredura
12 o valor da PMTP (pressão máxima de trabalho permitida) pelo ASME VIII, será :
=(1)
P = 2693 kPa (27,46 kgf/cm²)
Portanto, utilizando o ASME e a menor espessura encontrada, a PMTP é inferior a pressão de
operação.
AVALIAÇÃO PELA SEÇÃO 4 DO API RP 579
Cálculo das espessuras mínimas requeridas do corpo (tmin) O cálculo para as condições de
projeto é de acôrdo com o ASME VIII div. 1 :
P 0,6 - SE
FCA)] (R [P t .....................................(2) tmin = 25,3 m
A corrosão futura (FCA) poderia ser zero devido ao vaso ser revestido, porém consideramos :
0,1875 m.
Estabelecimento da Espessura Média , Desvio Padrão das Medidas e do Coeficiente de
Variação.
Estabelecemos com a contratada uma distância de 49 m entre os pontos para realização de
medição de espessura.
As varreduras que apresentaram problemas de baixa espessura foram : 12, 13, 14, 15, 24, 26,
30 e 37.
Utilizando as espessuras nas proximidades da região corroída, obtemos as seguintes tabelas
das varreduras citadas.
pontos de baixa espessura
Tabela I - Espessuras da varredura 12 próximas aos
Eixo x/y (m)
outro ponto de baixa espessura

6. ao ponto de baixa espessura
Tabela IV - Espessuras da varredura 14 próximas
ao ponto de baixa espessura
próximas aos pontos de baixa espessura
na varredura 15.
Tabela V - Espessuras das varreduras 15 e 14
VARREDURA 15 VARREDURA 14
Eixo x/y (m)
147 27,3127,64 27,48 27,70
Tabela VI - Espessuras da varredura 24 próximas
aos pontos de baixa espessura
Eixo x/y (m)
Tabela VII - Espessuras da varredura 26 próximas
ao ponto de baixa espessura
Eixo x/y (m)
151927,15 27,20 27,20

7. Tabela VIII - Espessuras da varredura 26 próximas
a outro ponto de baixa espessura
Eixo x/y (m)
Tabela IX - Espessuras da varredura 30 próximas
a ponto de baixa espessura
Eixo x/y
(m)
próximas ao ponto de baixa espessura
na varredura 37.
Tabela X - Espessuras das varreduras 37 e 38
Eixo x/y
(m)
Com os valores das tabelas acima podemos obter os valores de espessura média, desvio
padrão das medidas e o coeficiente de variação das medidas (COV).
Tabela XI - Valores para obtenção do COV
Ponto Espessura medida [m]
1
2
…

8. …
N
i iFCAtS22
(3) (4)
avg =-(5)
sd N t þ ý tCOV sd
(7)
onde :
tavg – espessura média medida [m]; FCA – corrosão futura = 0,1875 m;
N – número de pontos medidos; tSD – desvio padrão das espessuras medidas [m]; COV –
coeficiente de variação das espessuras medidas.
Com os valores das tabelas de I a X aplicados na tabela XI obtemos os resultados citados na
tabela XII:
Tabela XII - Resultados
Como todos os valores de COV foram inferiores a 10% (COV < 0,10), utilizaremos a espessura
média ( tavg ) para avaliação das perdas de espessura.
Não foi necessário estabelecer os perfis críticos de corrosão, pois os COV's foram inferiores a
10%.
Analisando pelo nível 1 da seção 4, vamos verificar o critério de aceitação :
Critério 1 - Tam - FCA = tavg - FCA ‡ tmin ...........(8)

9. Critério 2 - Tm - FCA ³ ( máx [ 0,5 tmin, 2,5 m](9) Tmm - menor valor medido em cada tabela (I
a X)
Tabela XIII - Verificação do critério de aceitação
Critério 1 Critério 2
I 26,37 > 25,3 19,89 > 12,67 I 25,91 > 25,3 15,94 > 12,67
I 26,43 > 25,3 16,93 > 12,67 IV 26,31 > 25,3 18,30 > 12,67 V 26,4 > 25,3 16,27 > 12,67
VI 26,51 > 25,3 17,37 > 12,67 VII 26,5 > 25,3 18,03 > 12,67 VIII 26,95 > 25,3 18,74 > 12,67
IX 25,60 > 25,3 16,27 > 12,67
X 25,72 > 25,3 17,59 > 12,67
Conforme os resultados da tabela XIII os critérios 1 e 2 são satisfeitos em todas as varreduras
analisadas.
7. CONCLUSÃO
O API RP 579 Seção 4, nível 1 permite a operação do vaso nas condições atuais sem
necessidade de redução da PMTP, resultado diverso do ASME VIII div. 1 utilizando a menor
espessura que reduziria a PMTP do equipamento.
comprometer a pressão de operação
A utilização da norma API RP 579 será disseminada na UN-BA para os casos que a PMTP do
equipamento seja rebaixada no cálculo do ASME VIII principalmente se 8. REFERÊNCIAS
BIBLIOGRÁFICAS