Fabricação de Tubos API - Curso de Engenharia de Dutos - PUC-Rio

PUC – Rio
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Departamento de Engenharia Mecânica
Laboratório de Integridade Estrutural
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE TUBOS
Prof. Ronaldo D. Vieira
[email protected]
UTILIZAÇÃO DOS TUBOS
CONDUTORES (LINEPIPES)
- TRABALHAM SOB ALTA PRESSÃO INTERNA ESTÁTICA E CÍCLICA (TENSÕES CIRCUNFERENCIAIS)
- DEVEM TER DIMENSIONAL PRECISO PARA FACILITAR A INSTALAÇÃO E TESTES POR PIGS
-O CONTROLE DE QUALIDADE DE FABRICAÇÃO É BASTANTE RIGOROSO
EXPLORAÇÃO
- UTILIZADOS NOS REVESTIMENTOS DE POÇOS DE PETRÓLEO
-A PRINCIPAL SOLICITAÇÃO É LONGITUDINAL (SUSTENTAÇÃO DA COLUNA)
- GERALMENTE TEM AS EXTREMIDADES ROSCADAS
ESTRUTURAIS
-SÃO TUBOS USADOS EM ESTRUTURAS METÁLICAS DE MÁQUINAS, PONTES, PRÉDIOS, ETC.
-GERALMENTE TÊM REQUISITOS DIMENSIONAIS, DE PROPRIEDADES E DE CONTROLE DE FABRICAÇÃO
MENOS EXIGENTES DO QUE OS LINEPIPES
SANEAMENTO
- TAMBÉM SÃO TUBOS CONDUTORES, PORÉM TRABALHAM SOB PRESSÃO INTERNA MAIS BAIXA.
- PORTANTO TÊM REQUISITOS DE PROPRIEDADES E DE CONTROLE DE FABRICAÇÃO MENOS EXIGENTES
DO QUE OS LINEPIPES
OIL COUNTRY TUBULAR GOODS
ONSHORE
PRINCIPAIS NORMAS PARA TUBOS DE PETRÓLEO
1) ANSI/API SPECIFICATION 5L - Specification for Line Pipe
FORTY-FOURTH EDITION, OCTOBER 1, 2007
2) ISO 3183:2007 - Petroleum and natural gas industries
Steel pipe for pipeline transportation systems
Tipos de tubos previstos na norma API 5L
níveis e graus
soldagem
tipo de tubo
PSL 1
PSL 2
A25
A até
X70
B até
X80
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●
sem costura
sem costura
●
soldagem
costura contínua
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sem metal
soldados por resistência elétrica (ERW)
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de adição
soldagem a laser
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costura longitudinal a arco submerso (SAW)
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soldagem a arco protegido por gás (MIG/MAG)
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soldagem
combinação MAG e SAW
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com metal
costura dupla a arco submerso
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de adição
costura dupla MIG/MAG
●
●
costura dupla combinada MAG/SAW
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costura helicoidal a arco submerso
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Observações
- PSL 1: diâmetros de 0,405” até 80” ; PSL 2: diâmetros de 4½” até 80”
- Costura dupla é permitida para diâmetros ≥ 36” e costura helicoidal é permitida para diâmetros ≥ 4½”
• SMLS seamless pipe
• CW continuous welding process for pipe during manufacturing
• LFW low-frequency electric welding process for pipe during manufacturing
• HFW high-frequency electric welding process for pipe during manufacturing
• LW laser welding process for pipe during manufacturing
• SAWL submerged-arc longitudinal welding process for pipe during manufacture
• SAWH submerged-arc helical welding process for pipe during manufacture
• COWL combination longitudinal welding process for pipe during manufacturing
• COWH combination helical welding process for pipe during manufacturing
• EW electric resistance or electric induction welding process for pipe during manufacturing
VISTA GERAL DOS PROCESSOS
CONTÍNUOS DE CONFORMAÇÃO
Etapas de produção do aço até o lingotamento contínuo
ALTO FORNO
SUCATA
CONVERSOR LD
DESSULFURAÇÃO
(a)
(b)
FORNO PANELA
(c)
HOMOGENEIZAÇÃO
COM ARGÔNIO
(g)
LINGOTAMENTO CONTÍNUO
(f)
(d)
DEGASEIFICADOR
À VÁCUO
(e)
Representação esquemática de um lingotador contínuo a arco circular
líquido
molde
○●
panela
casca sólida
funil
molde
desempeno
jatos de água
corte a quente
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conformação de redução ainda
em solidificação
Lingotador de placas: (a) desenho esquemático de um lingotador de dois
veios; (b) vista parcial das duas placas lingotadas na saída do lingotador
Laminador de chapas grossas: (a) desenho esquemático de um
laminador quádruo; b) vista geral de um laminador
cilindros
de apoio
torque
placa
cilindros
de trabalho
ASPECTOS GERAIS SOBRE
O DESENVOLVIMENTO DE
MATERIAIS PARA DUTOS
TECHNICAL CHALLENGES AND METALLURGICAL ASPECTS OF HIGH STRENGTH LINEPIPE
J. MALCOLM GRAY; W.J. FAZACKERLEY
MICROALLOIYNG INTERNATIONAL, INC.
37TH ANNUAL CONFERENCE OF METALLURGISTS – AUGUST, 1998
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
DO METAL BASE
TUBOS COM COSTURA
Etapas de fabricação de tubos por dobramento contínuo e soldagem ERW.
Cortesia da Tenaris Confab.
Velocidade: 10 A 120 m/min
Baixa Frequência
Alta
Frequência
200 a 500 kHz
Etapas de fabricação de tubos UOE-SAW. Cortesia da Tenaris Confab.
Desenhos esquemáticos das quatro etapas
de conformação a frio do processo UOE.
prensagem das bordas
▼
▲
dobramento U
SOLDAGENS
INTERNA E
EXTERNA
dobramento O
expansão
PROCESSO TANDEM – MULTI-ARAMES
Soldagem externa do tubo UOE:
arco submerso automático - processo
tandem com quatro eletrodos
(a)
(b)
Macrografias em seção transversal das soldas longitudinais, (ITUC-PUC-Rio).
(a) tubo API 5L X60, UOE-SAW, diâmetro 12¾”(323,9mm), espessura de parede 9,5mm;
(b) tubo API 5L X70, ERW, diâmetro 18”(457,2mm), espessura de parede 7,9mm.
DIMENSIONAL DA COSTURA
Etapas de conformação incremental da chapa no processo JCO.
Desenho esquemático de uma calandra piramidal: (a) início do dobramento, (b) término
(a)
(b)
Etapas de fabricação de tubos com dobramento e soldagem helicoidais.
Cortesia da TenarisConfab.
β
CORTESIA DA TSA
CORTESIA DA TSA
CORTESIA DA TSA