O documento define vasos de pressão, descreve seus tipos, condições de uso, posicionamento e normas de projeto. Vasos de pressão são reservatórios que armazenam ou processam líquidos e gases sob pressão. Eles incluem tanques de armazenamento, torres de destilação, reatores e equipamentos de troca de calor. Sua classificação e projeto seguem normas como ASME e API, considerando fatores como pressão, temperatura, material e inspeção por raios-X.

1. VASOS DE PRESSÃO

2. DEFINIÇÃO
• São todos os reservatórios destinados ao
armazenamento e processamento de líquidos e
gases sob pressão ou sujeitos a vácuo total ou
parcial.
• São todos os reservatórios de qualquer tipo,
dimensões ou finalidade, não sujeitos a chama,
que contenham qualquer fluído em pressão
manométrica igual ou superior a 1,02 Kgf/cm²
ou submetidos à pressão externa.

3. TIPOS
• Vasos de armazenamento e acumulação;
• Torres de destilação fracionada, retificação, absorção
etc;
• Reatores diversos;
• Esfera de armazenamento de gases;
• Permutadores de calor;
• Aquecedores;
• Resfriadores;
• Condensadores;
• Refervedores;
• Resfriadores a ar.

4. CONDIÇÕES DISTINTAS
• Armazenamento de gases sob pressão
• - os gases são armazenados sob pressão
para que se possa ter um grande peso
num volume relativamente pequeno.

5. CONDIÇÕES DISTINTAS
• Acumulação intermediária de líquidos e
gases
• - isto ocorre em sistemas onde é
necessária a armazenagem de líquidos ou
gases entre etapas de um mesmo
processo ou entre processos diversos.

6. CONDIÇÕES DISTINTAS
• PROCESSAMENTO DE GASES E
LÍQUIDOS.
• - inúmeros processos de transformação
em líquidos e gases precisam ser
efetuados sob pressão.

7. DIFERENCIAÇÃO
• A diferenciação entre vasos de pressão é
determinada pela pressão e pela norma
adequada ao serviço e são as seguintes:
• 0 a 0,5 psig – API-650;
• 0 a 15,0 psig – API-620;
• 15,0 psig e vácuo – ASME, BS-5500, AD-
Merkblater etc.

8. O ASME possui três divisões a
saber:
Div. 1;
Div. 2;
Div. 3.

9. As regras da Divisão 1 foram
formuladas a partir de
considerações de projeto e
princípios de construção
aplicáveis a vasos projetados
para pressões não superiores a
3.000 psig e vasos sujeitos a
pressão externa.

10. A Divisão 1 é dividida da seguinte
forma:
três subseções;
30 apêndices obrigatórios;
19 apêndices não obrigatórios.

11. A Divisão 2 se baseia em um projeto
alternativo de vasos de pressão. Na
Divisão 2 as regras são mais
restritivas quanto ao tipo de material
a ser utilizado, mas permiti-se a
utilização de maiores valores de
intensificação de tensões de projeto
na faixa de temperaturas na qual o
valor é limitado pelo limite de
resistência ou escoamento:

12. A utilização da Divisão 2 é
admitida em um dos casos
descritos à seguir:
quando a espessura da parede do vaso
exceder a 50 mm;
Nos vasos projetados para pressões
superiores a 212 Kgf/cm²;
Nos casos de construção ou projetos
especiais, no entender da PETROBRAS.

13. Procedimentos mais precisos de
cálculos são necessários;
os procedimentos permissíveis de
fabricação são especificamente
delineados e mais completos
métodos de inspeção e teste são
exigidos.

14. A Divisão 2 é dividida da seguinte
forma:
01 seção com 8 partes;
25 apêndices obrigatórios;
11 apêndices não obrigatórios.

15. Diferenças entre as divisões
a) Espessura mínima de
parede
b) Análise de fadiga
-A Div. 1 utiliza fórmulas
de cálculo simplificadas
baseadas na teoria da
membrana;
- A Div. 2 exige uma
análise de todas as
tensões atuantes em
cada parte do vaso
(apêndice 4).
- A Div. 2 considera a
possibilidade de falha
por fadiga e fornece
regras para esta análise
(apêndice 5).

16. Diferenças entre as divisões
c) Escolha dos materiais d) Processo de fabricação
- A Div. 2 faz exigências
adicionais para a
certificação do material a
ser utilizado na fabricação
do equipamento (parte
AM);
É mais restrita na escolha
de materiais, porém
permite que sejam
atingidas tensões
admissíveis mais
elevadas.
- A Div. 2 exige requisitos
adicionais referentes a
procedimentos de
soldagem, tratamento
térmico etc (artigos AF-1
a AF-8).

17. Diferenças entre as divisões
e) Inspeção e testes f) Geral
- Embora os critérios de
aceitação sejam os
mesmos para as duas
divisões, a Div. 2 não
aceita as limitações de
abrangência de exames
não-destrutivos
permitidas na Div. 1.
Ex.: A Div. 2 não admite
radiografia parcial (spot)
em juntas soldadas.
- A Div. 2 não limita a
pressão máxima de
operação, enquanto a
Div. 1 a limita em 3.000
psi (212,0 Kgf/cm²).

18. POSIÇÃO DA INSTALAÇÃO
• Vertical;
• Horizontal;
• Inclinado.

19. DEFINIÇÕES
• PRESSÃO DE OPERAÇÃO
• É a pressão no topo de um vaso de
pressão em posição normal de operação,
correspondente a uma determinada
temperatura de operação. Ela não deve
exceder a PMTA do vaso, sendo mantida
abaixo da pressão de ajuste dos
dispositivos de alívio de pressão do vaso.

20. DEFINIÇÕES
• TEMPERATURA DE OPERAÇÃO
• É a temperatura da parede do vaso
quando sujeito a pressão de operação.
• Obs.: Quando num equipamento podemos
delimitar zonas com diferentes
temperaturas de operação, podemos
estabelecer condições de projeto distintas
para cada uma dessas zonas.

21. DEFINIÇÕES
• PRESSÃO DE PROJETO
• É a pressão que será utilizada no
dimensionamento do vaso, devendo ser
considerada como atuando no topo do
equipamento.

22. DEFINIÇÕES
• PRESSÃO DE PROJETO
• O Código ASME, Seção VIII, estabelece
que a pressão de projeto deverá ser
determinada considerando-se a condição
de pressão e temperatura mais severas
que possam ocorrer em serviço normal.

23. DEFINIÇÕES
• PRESSÃO DE PROJETO
• De acordo com os procedimentos adotados pela
PETROBRAS, a pressão de projeto de um
equipamento, associada a uma temperatura de
projeto, será o maior dos seguintes valores.
• - 1,1 PMO quando for utilizada válvula de alívio
de pressão convencional ou balanceada.
• - 1,05 PMO ou PMO + 0,36 Kgf/cm² quando for
utilizada válvula de segurança operada por
piloto.
• - 1,5 Kgf/cm².

24. DEFINIÇÕES
• TEMPERATURA DE PROJETO
• É a temperatura da parede do vaso
correspondente a pressão de projeto. O
Código ASME estabelece que esta
temperatura não deverá ser menor que a
temperatura média da superfície metálica
nas condições normais de operação.

25. DEFINIÇÕES
• TEMPERATURA DE PROJETO
• De acordo com o critério adotado pela
PETROBRAS, a temperatura de projeto de um
equipamento, associada a determinada pressão
de projeto, será estabelecida do seguinte modo:
• - Vasos operando entre 15ºC e 400ºC: TMO +
30ºC.
• - Vasos operando acima de 400ºC: TMO.
• - Vasos operando abaixo de 15ºC: TminO.

26. DEFINIÇÕES
• PRESSÃO MÁXIMA ADMISSÍVEL DE
TRABALHO
• É a pressão máxima, no topo do vaso, em
posição de operação normal, que acarreta no
componente mais solicitado do equipamento,
uma tensão igual a tensão admissível do
material, na temperatura considerada, corrigida
pelo valor da eficiência de exame radiográfico
adotada no projeto do equipamento.

27. DEFINIÇÕES
• PRESSÃO MÁXIMA ADMISSÍVEL DE
TRABALHO
• É calculada para a temperatura de projeto
com o vaso na condição corroída.

28. DEFINIÇÕES
• PRESSÃO DE AJUSTE DO
DISPOSITIVO DE ALÍVIO DE PRESSÃO
• O Código ASME Seção VIII, Div. 1 aborda
os requisitos para dispositivos de alívio de
pressão, em sua parte UG, parágrafos
UG-125 a UG-136 e em seu apêndice 11.

29. EFICIÊNCIA DE JUNTAS
• A tabela UW-12 fornece a eficiência de
junta “E” a ser utilizada nas fórmulas de
cálculo desta Divisão para juntas obtidas
por soldagem. O valor de “E” depende
apenas do Tipo de junta e grau de
inspeção empregado.

30. DEFINIÇÕES

32. EFICIÊNCIA DE JUNTAS
• O valor de “E” não superior ao fornecido
pela coluna (a) da Tabela UW-12 deverá
ser utilizado no projeto de juntas de topo
totalmente radiografadas, exceto quando
os requisitos de UW-11 (a)(5) não são
cumpridos, quando se utiliza o valor da
coluna (b) da Tabela UW-12.

33. EFICIÊNCIA DE JUNTAS
• Um valor de “E” não superior ao
apresentado na coluna (b) da Tabela UW-
12 deve ser utilizado no dimensionamento
de vasos baseado em exame radiográfico
por pontos.

34. EFICIÊNCIA DE JUNTAS
• Um valor de “E” não superior ao
apresentado na coluna (c) da Tabela UW-
12 deve ser utilizado no dimensionamento
de vasos sem exame radiográfico.

35. EFICIÊNCIA DE JUNTAS
• Seções do casco ou tampos sem costura
são considerados como tendo uma junta
de categoria A, Tipo 1. Para efeito de
cálculo, para a tensão circunferencial, o
valor de E = 1,0 quando os requisitos de
11 (a)(5)(b) são atendidos, e E = 0,85
quando não o são.

36. EFICIÊNCIA DE JUNTAS
• No apêndice L, encontram-se vários
diagramas de bloco orientado quanto ao
tipo de exame radiográfico e valores de
eficiência de juntas que podem ser
adotadas no projeto de um vaso de
pressão.

39. A espessura de parede de um vaso
de pressão, dimensionado de
acordo com as regras
estabelecidas pela Div. 1, deve ser
tal que:
a tensão máxima primária geral de
membrana, resultante dos
carregamentos a que está sujeito o
equipamento;

40. Espessura mínima é o valor
determinado com as fórmulas
constantes no código de projeto
do vaso, considerando-se a
pressão e temperatura de
projeto, sem adicionar a sobre-
espessura de corrosão.

41. Sobre-Espessura de corrosão ©
é o valor determinado com base
na corrosão prevista e na vida
útil especificada no projeto do
vaso.

42. A norma PETROBRAS indica os
seguintes valores mínimos para a
sobre-espessura de corrosão para
as partes construídas em aço
carbono ou baixa liga:
Torres, vasos e permutadores em
geral para serviços com
hidrocarbonetos: C = 3,0 mm;

43. Potes de acumulação (botas)
para os vasos: C = 6,0 mm;
Vasos em geral para vapor e ar:
C = 1,5 mm;
Vasos de armazenamento de
gases liquefeitos de petróleo: C
= 1,5 mm;

44. Espessura de projeto:
é a soma da espessura mínima
e da sobre-espessura para
corrosão. Independente do
valor calculado para a
espessura de projeto, em vasos
de aço carbono e baixa liga.

45. Espessura de projeto:
a PETROBRAS admite como valor
do casco e do tampo os seguintes
valores:
EP >= 4,8 mm;
EP >= 2,5 + 0,001 Di + C;
onde: Di = diâmetro interno em
milímetros;
C = sobre-espessura para corrosão
em milímetros.

46. Espessura de projeto:
em vasos de aços inoxidáveis
austeníticos e metais não
ferrosos a espessura de projeto
mínima de 2 mm.

47. Durante sua operação normal, não
exceda os limites de tensão
admissível do material do vaso e
que, excetuando-se alguns casos
especiais, os carregamentos aos
quais o vaso esteja sujeito, não
provoquem uma tensão primária de
membrana, mais flexão, superior a
1,5 a tensão máxima admissível do
material do vaso.

52. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Consiste em aquecer uniformemente o
equipamento de modo que o limite de
escoamento do material fique reduzido a
valores inferiores às tensões residuais.
Nesta condição, as tensões residuais
provocam deformações plásticas locais e
diminuem de intensidade.

53. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Os métodos podem ser divididos em:
• - tratamentos realizados no interior de
fornos;
• - tratamento utilizando o vaso como forno;
• - tratamento localizado.

54. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Os principais efeitos do tratamento térmico de
alívio de tensões em temperatura ou tempo
acima dos especificados pelos códigos de
construção, ou a repetição do tratamento várias
vezes, mesmo dentro dos valores especificados
são os seguintes:
• - progressiva redução do limite de escoamento;
• - aumento da temperatura crítica de transição,
do comportamento dúctil para frágil (redução da
tenacidade);
• - redução da resistência a fluência para
materiais que deverão operar acima de 400ºC,
após o tratamento.

55. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• O parâmetro de Larson-Muller (LMP),
permite expressar com um único valor, as
características de um ciclo térmico
considerando todas as variáveis. Este
parâmetro está descrito a seguir:

56. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• LMP = T. (C + log t) .10-³
• Onde: LMP = parâmetro de Larson-Muller;
• T = temperatura do tratamento térmico (ºK);
• t = tempo equivalente de tratamento (horas),
calculado pela expressão t = te + ta + tr;
• te = tempo de encharque (horas);
• ta = tempo de aquecimento (horas), calculado
pela expressão: ta = T / [ 2,3.Ka.(C – log Ka)];

57. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Ka = velocidade de aquecimento (ºK / hora);
• C = constante, igual a 20 para os aços C e C-
Mn;
• tr = tempo de resfriamento (horas), calculado
pela expressão tr = T / [ 2,3.Kr.(C – log Kr)];
• Kr = velocidade de resfriamento (ºK / hora);
• C = constante, igual a 20 para os aços C e C-
Mn;

58. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Trabalhos técnicos recomendam que o
valor de LMP seja sempre inferior a 19,5,
mesmo após vários tratamentos
sucessivos.
• Conforme os requisitos dos códigos de
construção, o limite de escoamento do
material cai de 5 para 10% por tratamento
realizado.
• Obs.: é recomendável um máximo de três
tratamentos nos equipamentos.

59. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Conforme os requisitos dos códigos de
construção, a temperatura de transição
pode aumentar até 30ºC. Essa queda
progressiva da tenacidade ao entalhe é
explicada pela migração do carbono e das
impurezas para os contornos de grãos
ferrita.

60. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Segue abaixo a relação dos benefícios
mais importantes:
• - Redução dos picos de tensão em cerca
de 10 a 20% do seu valor residual;
• - Promove a estabilidade dimensional da
peça ou componentes;
• - Elimina ou reduz a tendência a corrosão
sob tensão do material;
• - Reduz a dureza e restaura a ductilidade
e a tenacidade da junta soldada;

61. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Segue abaixo a relação dos benefícios
mais importantes:
• - Melhora a resistência à fratura frágil;
• - Elimina o hidrogênio dissolvido na solda.

62. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Segue abaixo a relação de alguns
inconvenientes:
• - Queda da resistência mecânica com a
temperatura, pode ensejar a propagação
de fissuras preexistentes;
• - Relaxamento das tensões compressivas
que impediam a propagação de trincas;

63. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Segue abaixo a relação de alguns
inconvenientes:
• - Redução da tensão de escoamento e o
aumento da temperatura crítica de transição
dúctil/frágil, do material tratado termicamente,
comparativamente ao metal base, sem solda;
• - Risco de reação, do hidrogênio dissolvido, na
estrutura do metal, com o carbono, gerando o
gás metano com conseqüente fragilização do
material.

64. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Exigências do Código ASME para soldas
novas em aço carbono:
• - Espessuras maiores do que 38 mm;
• - Espessuras maiores do que 31 mm a
menos que se faça pré-aquecimento de
100ºC durante a soldagem;
• - Qualquer espessura para vaso em
serviço letal;
• - Qualquer espessura para vaso em
serviço à temperatura inferior a -45ºC.

65. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Exigências do Código ASME para reparos em
soldas em aço carbono:
• - Qualquer profundidade de reparo para vasos
em serviço letal;
• - Qualquer profundidade de reparo para vasos
em serviço à temperatura inferior a -45ºC;
• - Qualquer profundidade de reparo em bocais
com Ø inferior a 2” não precisam ser tratados,
desde que sejam pré-aquecidos a 100ºC,
durante a soldagem, não tenham: chanfro
superior a 13 mm, altura de garganta superior a
13 mm e anel de reforço;

66. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Exigências do Código ASME para reparos
em soldas em aço carbono:
• - As soldas com garganta inferior a 13 mm
não precisam ser tratadas se utilizarem
pré-aquecimento de 100ºC, durante a
soldagem;
• - Os revestimentos feitos com depósito de
solda ou solda de fixação de lining’s não
precisam ser tratados se pré-aquecidos a
100ºC, durante a soldagem;

67. ALÍVIO DE TENSÕES RESIDUAIS
COM TRATAMENTO TÉRMICO
• Exigências do Código ASME para reparos em
soldas em aço carbono:
• - Pequenas restaurações da superfície devido a
remoção dos dispositivos de soldagem não
precisam ser tratados se não houver risco de
contato com o produto a ser armazenado;
• - Quando a profundidade total do reparo de
qualquer junta soldada, que não se enquadram
nos itens acima, exceder a 38 mm (soma das
profundidades de reparos de cada lado da
solda).