Instalação, soldagem e manutenção-de longo prazo de tubos de aço ASTM A335 P22

ASTM A335 P22 é um tubo de aço de liga ferrítica sem costura com 2,25% Cr - 1% Mo usado para vapor principal, reaquecimento a quente e linhas de processo de alta-temperatura. Combina boa resistência à fluência na faixa de 540 a 590 graus C com soldabilidade razoável, mas também é implacável com atalhos. Trincas a frio induzidas por hidrogênio, tratamento térmico pós-soldagem inadequado e danos por fluência descontrolados são as três maneiras pelas quais um sistema P22 falha, portanto, a disciplina de soldagem e manutenção aplicada no local é pelo menos tão importante quanto o certificado da fábrica.

Requisitos de material básico

As verificações de aquisição seguem a mesma lógica para cada calor: verificar o certificado do moinho em relação ao grau solicitado, confirmar se o tubo é P22 e não um grau substituto, verificar os resultados radiográficos ou ultrassônicos e de partículas magnéticas fornecidos com o pedido, medir o diâmetro externo e a espessura da parede e confirmar os registros de tratamento térmico. A substituição por uma classe semelhante de cromo-molibdênio sem uma revisão do projeto altera a vida útil da linha, portanto, a identidade da classe é um ponto de inspeção-de primeira ordem.

Consumíveis e Procedimentos de Soldagem

A análise do metal de adição é compatível com o metal base para que o depósito de solda desenvolva resistência à fluência próxima à do tubo, e as versões de baixo-carbono do eletrodo reduzem o risco de trincas a frio induzidas por hidrogênio na zona mais dura-afetada pelo calor.

Os eletrodos são cozidos e mantidos em fornos aquecidos, e os eletrodos expostos são descartados de acordo com o procedimento de soldagem. O fio desencapado e o fluxo são armazenados secos e usados ​​dentro dos limites do procedimento.

O procedimento e a qualificação do soldador seguem a Seção IX da ASME BPVC. O pré-aquecimento é normalmente de 150 a 200 graus C, a temperatura entre passes é monitorada e geralmente mantida abaixo de cerca de 250 graus C, e o tratamento térmico pós{4}}soldagem é aplicado após a soldagem, normalmente na faixa de 700 a 750 graus C, com taxa de aquecimento, tempo de imersão e taxa de resfriamento retirados do código de construção.

Após a soldagem, a junta pode esfriar e o exame não{0}}destrutivo é realizado após um período de espera definido, normalmente 24 horas ou mais, para que o hidrogênio tenha tempo de se difundir antes que a solda seja aceita.

Verificações pré- e pós{1}}instalação

Antes da instalação: verifique os certificados e a identidade da classe, verifique as dimensões e os chanfros, examine as superfícies em busca de arranhões e corrosão, confirme se o tubo está limpo e seco por dentro e mantenha as tampas das extremidades no lugar durante o armazenamento.

Após a instalação: realizar um teste hidrostático de acordo com ASME B31.1 ou B31.3 conforme aplicável, geralmente a 1,5 vezes a pressão de projeto, com enchimento lento, pressurização escalonada, período de espera e verificação de vazamento de cada junta. Onde a água for impraticável, um teste pneumático a 1,1 vezes a pressão projetada com detecção sensível de vazamento pode ser usado.

Use água de qualidade controlada para o teste hidrostático e depois drene e seque completamente a linha para que a umidade residual não cause corrosão interna durante o comissionamento.

Examine todas as soldas de campo por meio de radiografia ou testes ultrassônicos na medida exigida pelo código de construção e complemente-os com testes de partículas magnéticas ou penetrantes onde defeitos de superfície forem uma preocupação.

Verifique a dureza em uma amostra de soldas e zonas{0}afetadas pelo calor após o tratamento térmico pós-soldagem para confirmar se o tratamento atingiu sua finalidade e registre todos os resultados em relação ao número da junta.

Manutenção-de longo prazo e monitoramento contínuo

Monitore a corrosão em ambas as faces do tubo: crescimento de incrustações na parte externa e corrosão interna causada por condensado, oxigênio dissolvido ou processos químicos. Meça a espessura da parede em posições fixas e compare com a linha de base.

Rastreie a fluência medindo o diâmetro e a retilinidade anualmente e instalando extensômetros ou dispositivos de monitoramento de diâmetro nos locais mais quentes e sob maior tensão.

Use a replicação metalográfica em soldas selecionadas e no metal base para avaliar a esferoidização do metal duro e a vida útil restante, usando os intervalos de inspeção da planta para criar uma tendência de condição.

Defina limites de ação com antecedência: quando a perda medida da parede ou a deformação por fluência diametral se aproximar dos valores permitidos pela avaliação de adequação-para-o serviço, planeje o reparo ou a substituição em vez de estender o intervalo.

Controle a química do meio e o regime operacional, uma vez que as variações na temperatura e na carga cíclicam o material e consomem a vida útil de fluência mais rapidamente do que a operação estável.

Modos de falha comuns e prevenção

Ruptura por fluência: controlada pela tensão correta do projeto, monitoramento da deformação e substituição antes que o dano se transforme em uma rachadura-na parede. Depósitos internos que aumentam a temperatura do metal aceleram o processo e devem ser gerenciados.

Trincas a frio induzidas por hidrogênio em soldas: evitadas por consumíveis com baixo-hidrogênio manuseados corretamente, pré-aquecimento, temperatura entre passes controlada, tratamento térmico pós{1}}soldagem e um período de espera antes do exame.

Fissuras por fadiga térmica em locais restritos: reduzidas limitando os ciclos de início{0}}parada e melhorando o design de suporte e expansão.

Oxidação junto à lareira e adelgaçamento das paredes: gerenciado pelo controle de combustível e combustão, e pelo monitoramento da espessura das paredes nas zonas afetadas.

Defeitos de solda que se propagam em serviço: evitados pela qualificação do procedimento, qualificação do soldador e exame completo não{0}destrutivo das juntas de campo.

Perguntas frequentes

P: Quais processos de soldagem e consumíveis são usados ​​para tubos ASTM A335 P22?
Soldagem por arco de metal blindado com um eletrodo de baixo teor de hidrogênio 1,25% Cr - 0.5% Mo, como E8018-B2 ou E8018-B2L para AWS A5.5, soldagem por arco de gás de tungstênio com um fio desencapado correspondente, como ER80S-B2 para AWS A5.9, e soldagem por arco submerso com um fio desencapado correspondente fio de cromo-molibdênio e fluxo básico neutro classificado conforme AWS A5.23. O metal de adição é compatível com o metal base para que o depósito desenvolva resistência comparável a altas temperaturas.

P: Quais verificações de pré-instalação são necessárias?
Verificação de certificado e identidade de classe, confirmação química e mecânica de acordo com ASTM A335, revisão dos resultados de testes não{1}}destrutivos fornecidos, verificações dimensionais de diâmetro externo e espessura de parede, exame de superfície e confirmação de que o tubo está limpo, seco e corretamente tratado termicamente.

P: Quais testes após a instalação validam o sistema?
Um teste hidrostático conforme ASME B31.1 ou B31.3 na pressão de teste do código, exame não{2}destrutivo de soldagem de todas as juntas de campo por radiografia ou teste ultrassônico, verificações de dureza em uma amostra de soldas após tratamento térmico e uma verificação final de vazamento de flanges, válvulas e juntas soldadas.

P: Quais práticas de manutenção prolongam a vida útil do tubo P22?
Medição regular de espessura de parede, monitoramento de deformação por fluência por medição de diâmetro e deformação, replicação metalográfica de soldas selecionadas, controle de temperatura operacional e ciclo de carga e reparo ou substituição imediata quando os limites de adequação-para-serviço forem atingidos.

P: Quais são os principais modos de falha do tubo P22 em serviço?
Ruptura por fluência, trincas a frio induzidas por hidrogênio em soldas, trincas por fadiga térmica em locais restritos, oxidação à beira do fogo e afinamento da parede e propagação de defeitos de solda. Cada um tem uma rota de prevenção específica incorporada nas práticas de soldagem, operação e inspeção.

P: Por que a identidade da classe é tão importante ao aceitar o tubo P22?
Porque o conteúdo de cromo e molibdênio define a resistência à fluência e o procedimento de soldagem. Um tubo fornecido com um grau diferente de cromo-molibdênio pode atender aos requisitos de tração, mas ter uma vida útil muito diferente na temperatura operacional, portanto, a análise térmica e a marcação devem ser verificadas em relação ao pedido antes da instalação do tubo.