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Procedimento Esta Norma substitui e cancela a sua revisão anterior. Cabe à CONTEC - Subcomissão Autora, a orientação quanto à interpretação do texto desta Norma. A Unidade da PETROBRAS usuária desta Norma é a responsável pela adoção e aplicação das suas seções, subseções e enumerações.
CONTEC Comissão de Normalização Técnica
Requisito Técnico: Prescrição estabelecida como a mais adequada e que deve ser utilizada estritamente em conformidade com esta Norma. Uma eventual resolução de não segui-la (“não-conformidade” com esta Norma) deve ter fundamentos técnico-gerenciais e deve ser aprovada e registrada pela Unidade da PETROBRAS usuária desta Norma. É caracterizada por verbos de caráter impositivo. Prática Recomendada: Prescrição que pode ser utilizada nas condições previstas por esta Norma, mas que admite (e adverte sobre) a possibilidade de alternativa (não escrita nesta Norma) mais adequada à aplicação específica. A alternativa adotada deve ser aprovada e registrada pela Unidade da PETROBRAS usuária desta Norma. É caracterizada por verbos de caráter não-impositivo. É indicada pela expressão: [Prática Recomendada].
SC - 26 Soldagem
Cópias dos registros das “não-conformidades” com esta Norma, que possam contribuir para o seu aprimoramento, devem ser enviadas para a CONTEC - Subcomissão Autora. As propostas para revisão desta Norma devem ser enviadas à CONTEC Subcomissão Autora, indicando a sua identificação alfanumérica e revisão, a seção, subseção e enumeração a ser revisada, a proposta de redação e a justificativa técnico-econômica. As propostas são apreciadas durante os trabalhos para alteração desta Norma. “A presente Norma é titularidade exclusiva da PETRÓLEO BRASILEIRO S. A. - PETROBRAS, de aplicação interna na PETROBRAS e Subsidiárias, devendo ser usada pelos seus fornecedores de bens e serviços, conveniados ou similares conforme as condições estabelecidas em Licitação, Contrato, Convênio ou similar. A utilização desta Norma por outras empresas/entidades/órgãos governamentais e pessoas físicas é de responsabilidade exclusiva dos próprios usuários.”
Apresentação As Normas Técnicas PETROBRAS são elaboradas por Grupos de Trabalho - GT (formados por Técnicos Colaboradores especialistas da Companhia e de suas Subsidiárias), são comentadas pelas Unidades da Companhia e por suas Subsidiárias, são aprovadas pelas Subcomissões Autoras - SC (formadas por técnicos de uma mesma especialidade, representando as Unidades da Companhia e as Subsidiárias) e homologadas pelo Núcleo Executivo (formado pelos representantes das Unidades da Companhia e das Subsidiárias). Uma Norma Técnica PETROBRAS está sujeita a revisão em qualquer tempo pela sua Subcomissão Autora e deve ser reanalisada a cada 5 anos para ser revalidada, revisada ou cancelada. As Normas Técnicas PETROBRAS são elaboradas em conformidade com a Norma Técnica PETROBRAS N-1. Para informações completas sobre as Normas Técnicas PETROBRAS, ver Catálogo de Normas Técnicas PETROBRAS. PROPRIEDADE DA PETROBRAS
108 páginas, Índice de Revisões e GT
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Sumário 1 Escopo ............................................................................................................................................... 12 2 Referências Normativas .................................................................................................................... 12 3 Termos e Definições.......................................................................................................................... 15 4 Condições Gerais .............................................................................................................................. 17 4.1 Condições Gerais de Soldagem .......................................................................................... 17 4.2 Documentos de Soldagem ................................................................................................... 18 4.3 Qualificação do Procedimento de Soldagem ....................................................................... 18 4.4 Qualificação de Pessoal ....................................................................................................... 20 4.4.1 Soldador e Operador de Soldagem ............................................................................. 20 4.4.2 Inspetores .................................................................................................................... 21 4.4.3 Supervisores ou Encarregados de Soldagem ............................................................. 22 4.4.4 Engenheiro Especialista em Soldagem Certificado e Tecnólogo em Soldagem Certificado .............................................................................................................................. 22 4.5 Processos de Soldagem e Equipamentos ........................................................................... 22 4.6 Técnica de Soldagem .......................................................................................................... 24 4.7 Consumível .......................................................................................................................... 26 4.8 Condições Ambientais ......................................................................................................... 28 4.9 Preaquecimento e Temperatura Interpasse ........................................................................ 28 4.10 Pós-aquecimento ............................................................................................................... 29 4.11 Inspeção e Controle da Qualidade..................................................................................... 30 4.12 Reparo de Soldas............................................................................................................... 30 4.13 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT)............................................................ 30 4.14 Dispositivos Auxiliares de Montagem ................................................................................ 31 4.15 Marcação das Juntas Soldadas ......................................................................................... 31 4.16 Segurança na Soldagem.................................................................................................... 32 5 Materiais ............................................................................................................................................ 32 5.1 Aços-Carbono, Aços Carbono-Manganês e Micro Ligados ................................................. 32 5.1.1 Introdução .................................................................................................................... 32 5.1.2 Soldabilidade................................................................................................................ 32
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5.1.3 Técnica Geral de Soldagem ........................................................................................ 33 5.1.4 Processos de Soldagem Aplicáveis ............................................................................. 33 5.1.4.1 SMAW .................................................................................................................. 33 5.1.4.2 GTAW .................................................................................................................. 34 5.1.4.3 GMAW.................................................................................................................. 34 5.1.4.4 FCAW................................................................................................................... 34 5.1.4.5 SAW ..................................................................................................................... 34 5.1.5 Preaquecimento e Temperatura Interpasse ................................................................ 34 5.1.6 Pós-aquecimento ......................................................................................................... 36 5.1.7 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) ..................................................... 36 5.1.8 Reparo por Soldagem .................................................................................................. 36 5.1.9 Requisitos Suplementares para Soldagem de Manutenção........................................ 36 5.1.10 Requisitos Suplementares de Inspeção .................................................................... 36 5.2 Aços de Baixa Liga Tratados Termicamente ....................................................................... 37 5.2.1 Introdução .................................................................................................................... 37 5.2.2 Soldabilidade................................................................................................................ 37 5.2.3 Técnica Geral de Soldagem ........................................................................................ 37 5.2.4 Processo de Soldagem Aplicáveis ............................................................................... 37 5.2.5 Condições Gerais para Consumíveis .......................................................................... 38 5.2.6 Preaquecimento e Interpasse ...................................................................................... 38 5.2.7 Pós-aquecimento ......................................................................................................... 38 5.2.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) ..................................................... 38 5.2.9 Reparo por Soldagem de Manutenção ........................................................................ 38 5.2.10 Requisitos Suplementares para Inspeção ................................................................. 39 5.3 Aços Cromo-Molibdênio e Aços Molibdênio ........................................................................ 39 5.3.1 Introdução .................................................................................................................... 39 5.3.2 Soldabilidade................................................................................................................ 39 5.3.3 Técnica Geral de Soldagem ........................................................................................ 40 5.3.4 Processos de Soldagem Aplicáveis ............................................................................. 40 5.3.4.1 SMAW .................................................................................................................. 40 5.3.4.2 GTAW .................................................................................................................. 40 3
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5.3.4.3 GMAW.................................................................................................................. 41 5.3.4.4 FCAW-G............................................................................................................... 41 5.3.4.5 SAW ..................................................................................................................... 41 5.3.5 Condições Gerais para Consumíveis .......................................................................... 41 5.3.6 Preaquecimento e Temperatura de Interpasse ........................................................... 43 5.3.7 Pós-aquecimento ......................................................................................................... 44 5.3.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) ..................................................... 45 5.3.9 Ensaio de Dureza em Juntas Homogêneas ................................................................ 46 5.3.10 Reparo por Soldagem ................................................................................................ 46 5.3.11 Requisitos Suplementares para Soldagem de Manutenção...................................... 46 5.3.12 Requisitos Suplementares para Inspeção ................................................................. 47 5.4 Aço Níquel ............................................................................................................................ 47 5.4.1 Introdução .................................................................................................................... 47 5.4.2 Soldabilidade................................................................................................................ 47 5.4.3 Técnica Geral de Soldagem ........................................................................................ 48 5.4.4 Processos de Soldagem Aplicáveis ............................................................................. 48 5.4.4.1 SMAW .................................................................................................................. 48 5.4.4.2 GTAW .................................................................................................................. 48 5.4.4.3 GMAW.................................................................................................................. 49 5.4.4.4 SAW ..................................................................................................................... 49 5.4.5 Condições Gerais para Consumíveis .......................................................................... 49 5.4.6 Preaquecimento e Temperatura de Interpasse ........................................................... 50 5.4.7 Pós-aquecimento ......................................................................................................... 50 5.4.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) ..................................................... 50 5.4.9 Reparo por Soldagem .................................................................................................. 51 5.4.10 Requisitos Suplementares para Soldagem de Manutenção...................................... 51 5.4.11 Requisitos Suplementares para Inspeção ................................................................. 51 5.5 Aços Inoxidáveis Austeníticos.............................................................................................. 51 5.5.1 Introdução .................................................................................................................... 51 5.5.2 Soldabilidade................................................................................................................ 52 5.5.3 Técnica Geral de Soldagem ........................................................................................ 52 4
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5.5.4 Processos de Soldagem Aplicáveis ............................................................................. 55 5.5.4.1 SMAW .................................................................................................................. 55 5.5.4.2 GTAW .................................................................................................................. 55 5.5.4.3 GMAW.................................................................................................................. 55 5.5.4.4 FCAW................................................................................................................... 56 5.5.4.5 SAW ..................................................................................................................... 56 5.5.5 Condições Gerais para Consumíveis .......................................................................... 56 5.5.6 Preaquecimento e Interpasse ...................................................................................... 58 5.5.7 Pós-aquecimento ......................................................................................................... 58 5.5.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) ..................................................... 58 5.5.9 Reparo por Soldagem .................................................................................................. 58 5.5.10 Requisitos Suplementares para Soldagem de Manutenção...................................... 58 5.5.11 Requisitos Suplementares para Inspeção ................................................................. 59 5.6 Aços Inoxidáveis Superausteníticos .................................................................................... 59 5.6.1 Introdução .................................................................................................................... 59 5.6.2 Soldabilidade................................................................................................................ 59 5.6.3 Técnica Geral de Soldagem ........................................................................................ 60 5.6.4 Processos de Soldagem Aplicáveis ............................................................................. 60 5.6.4.1 SMAW .................................................................................................................. 60 5.6.4.2 GTAW .................................................................................................................. 60 5.6.4.3 GMAW.................................................................................................................. 61 5.6.5 Condições Gerais para Consumíveis .......................................................................... 61 5.6.6 Preaquecimento e Interpasse ...................................................................................... 62 5.6.7 Pós-aquecimento ......................................................................................................... 62 5.6.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) ..................................................... 62 5.6.9 Tratamento Térmico de Solubilização ......................................................................... 62 5.6.10 Reparo por Soldagem ................................................................................................ 62 5.6.11 Requisitos Suplementares para Soldagem de Manutenção...................................... 62 5.6.12 Requisitos Suplementares para Inspeção ................................................................. 63 5.7 Aços Inoxidáveis Duplex, Superduplex e Hiperduplex ........................................................ 63 5.7.1 Introdução .................................................................................................................... 63 5
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5.7.2 Soldabilidade................................................................................................................ 64 5.7.3 Técnica Geral de Soldagem ........................................................................................ 64 5.7.4 Processos de Soldagem Aplicáveis ............................................................................. 67 5.7.4.1 SMAW ................................................................................................................... 67 5.7.4.2 GTAW ................................................................................................................... 68 5.7.4.3 GMAW.................................................................................................................. 68 5.7.4.4 SAW ..................................................................................................................... 68 5.7.5 Condições Gerais para Consumíveis .......................................................................... 68 5.7.6 Preaquecimento e Interpasse ...................................................................................... 69 5.7.7 Pós-aquecimento ......................................................................................................... 69 5.7.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) ..................................................... 69 5.7.9 Reparo por Soldagem .................................................................................................. 69 5.7.10 Requisitos Suplementares para Soldagem de Manutenção...................................... 69 5.7.11 Requisitos Suplementares para Inspeção ................................................................. 70 5.8 Aços Inoxidáveis Martensíticos ............................................................................................ 70 5.8.1 Introdução .................................................................................................................... 70 5.8.2 Soldabilidade................................................................................................................ 70 5.8.3 Técnica Geral de Soldagem ........................................................................................ 70 5.8.4 Processos de Soldagem Aplicáveis ............................................................................. 71 5.8.4.1 SMAW .................................................................................................................. 71 5.8.4.2 GTAW .................................................................................................................. 71 5.8.4.3 GMAW.................................................................................................................. 71 5.8.4.4 FCAW................................................................................................................... 72 5.8.4.5 SAW ..................................................................................................................... 72 5.8.5 Condições Gerais para Consumíveis .......................................................................... 72 5.8.6 Preaquecimento e Interpasse ...................................................................................... 73 5.8.7 Pós-aquecimento ......................................................................................................... 73 5.8.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) ..................................................... 74 5.8.9 Reparo por Soldagem .................................................................................................. 74 5.8.10 Requisitos Suplementares para Inspeção ................................................................. 74 5.9 Aços Inoxidáveis Ferríticos .................................................................................................. 74 6
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5.9.1 Introdução .................................................................................................................... 74 5.9.2 Soldabilidade................................................................................................................ 75 5.9.3 Técnica Geral de Soldagem ........................................................................................ 75 5.9.4 Processo de Soldagem Aplicáveis ............................................................................... 75 5.9.4.1 SMAW .................................................................................................................. 76 5.9.4.2 GTAW .................................................................................................................. 76 5.9.4.3 GMAW.................................................................................................................. 76 5.9.4.4 FCAW................................................................................................................... 76 5.9.4.5 SAW ..................................................................................................................... 76 5.9.5 Condições Gerais para Consumíveis .......................................................................... 76 5.9.6 Preaquecimento e Interpasse ...................................................................................... 78 5.9.7 Pós-aquecimento ......................................................................................................... 78 5.9.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) ..................................................... 78 5.9.9 Reparo por Soldagem .................................................................................................. 78 5.9.10 Requisitos Suplementares para Inspeção ................................................................. 78 5.10 Níquel e Ligas de Níquel .................................................................................................... 79 5.10.1 Introdução .................................................................................................................. 79 5.10.2 Soldabilidade.............................................................................................................. 79 5.10.3 Técnica Geral de Soldagem ...................................................................................... 80 5.10.4 Processos de Soldagem aplicáveis ........................................................................... 81 5.10.4.1 SMAW ................................................................................................................ 81 5.10.4.2 GTAW ................................................................................................................ 81 5.10.4.3 GMAW................................................................................................................ 81 5.10.4.4 FCAW................................................................................................................. 81 5.10.4.5 SAW ................................................................................................................... 82 5.10.5 Condições Gerais para Consumíveis ........................................................................ 82 5.10.6 Preaquecimento e Interpasse .................................................................................... 83 5.10.7 Pós-aquecimento ....................................................................................................... 83 5.10.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) ................................................... 83 5.10.9 Reparo por Soldagem ................................................................................................ 83 5.10.10 Requisitos Suplementares para Inspeção ............................................................... 83 7
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5.11 Cobre e Ligas de Cobre ..................................................................................................... 84 5.11.1 Introdução .................................................................................................................. 84 5.11.2 Soldabilidade.............................................................................................................. 84 5.11.3 Técnica Geral de Soldagem ...................................................................................... 84 5.11.4 Processos de Soldagem Aplicáveis ........................................................................... 85 5.11.4.1 SMAW ................................................................................................................ 85 5.11.4.2 GTAW ................................................................................................................ 85 5.11.4.3 GMAW................................................................................................................ 85 5.11.5 Condições Gerais para Consumíveis ........................................................................ 86 5.11.6 Preaquecimento e Interpasse .................................................................................... 86 5.11.7 Pós-Aquecimento ....................................................................................................... 86 5.11.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) ................................................... 86 5.11.9 Requisitos Suplementares para Inspeção ................................................................. 86 5.12 Soldagem de Chapas e Tubos Revestidos ........................................................................ 87 5.12.1 Introdução .................................................................................................................. 87 5.12.2 Tipos de Revestimentos Metálicos ............................................................................ 87 5.12.2.1 Chapa Cladeada ................................................................................................ 87 5.12.2.2 Chapa com Revestimento Depositado por Soldagem (“Weld Overlay”) ........... 87 5.12.2.3 Chapa com “Lining”............................................................................................ 87 5.12.3 Soldabilidade.............................................................................................................. 87 5.12.4 Técnica Geral de Soldagem ...................................................................................... 87 5.12.5 Processo de Soldagem Aplicáveis ............................................................................. 89 5.12.6 Condições Gerais para Consumíveis ........................................................................ 89 5.12.7 Preaquecimento e Temperatura Interpasse .............................................................. 91 5.12.8 Pós-aquecimento ....................................................................................................... 92 5.12.9 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) ................................................... 92 5.12.10 Requisitos Suplementares para Inspeção ............................................................... 92 5.13 Soldagem Dissimilar .......................................................................................................... 93 5.13.1 Introdução .................................................................................................................. 93 5.13.2 Metal de Base ............................................................................................................ 93 5.13.3 Técnica Geral de Soldagem ...................................................................................... 93 8
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5.13.4 Condições Gerais para Consumíveis ........................................................................ 93 5.13.5 Preaquecimento e Temperatura Interpasse .............................................................. 95 5.13.6 Pós-aquecimento ....................................................................................................... 95 5.13.7 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) ................................................... 95 5.13.8 Requisitos Suplementares para Inspeção ................................................................. 96 Anexo A - Instruções para Inspeção por Amostragem no Recebimento de Consumíveis ................... 97 A.1 Objetivo .......................................................................................................................................... 97 A.2 Amostragem ................................................................................................................................... 97 A.3 Roteiro para Determinação do Tamanho da Amostra e Limites de Aceitação e Rejeição ............ 98 Anexo B - Ensaio de Medição de Dureza ........................................................................................... 100 B.1 Objetivo ........................................................................................................................................ 100 B.2 Condições Gerais......................................................................................................................... 100 B.2.1 Calibração do Sistema de Medição de Bancada e Portátil ............................................ 100 B.2.2 Qualificação de Pessoal ................................................................................................. 100 B.2.3 Medição de Dureza em Laboratório ............................................................................... 101 B.2.3.1 Procedimento de Medição ...................................................................................... 101 B.2.3.2 Relatórios do Ensaio............................................................................................... 101 B.2.3.3 Corpo de Prova para Qualificação do Procedimento de Soldagem....................... 102 B.2.3.4 Medição de Dureza na Qualificação do Procedimento de Soldagem .................... 102 B.2.4 Medição de Dureza em Campo ...................................................................................... 105 B.2.4.1 Procedimento de Medição ...................................................................................... 105 B.2.4.2 Relatórios do Ensaio............................................................................................... 106 B.2.4.3 Adequação de Instrumentos Portáteis de Campo.................................................. 106 B.2.4.4 Preparação da Superfície ....................................................................................... 107 B.2.4.5 Execução do Ensaio de Medição de Dureza [Prática Recomendada]................... 108
Figuras Figura 1 - Detalhe para Definição de Espessuras ................................................................................ 35 Figura 2 - Exemplos de Trinca de Solidificação .................................................................................... 53 Figura 3 - Exemplos de Perfil de Saída de Tocha................................................................................. 53 Figura 4 - Exemplos de Contaminação em Função de Diferentes Teores Oxigênio no Gás de Purga 54 9
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Figura 5 - Aporte Térmico e Resistência à Corrosão ............................................................................ 66 Figura 6 - Preparação da Junta de Chapa com Revestimento com Acesso por Ambos os Lados ...... 87 Figura 7 - Preparação da Junta de Chapa com Revestimento com Acesso Somente pelo Lado do Substrato ............................................................................................................................. 88 Figura A.1 - Esquema de Aplicação de um Plano de Amostragem Simples ........................................ 99 Figura B.1 - Perfil de Dureza para Chanfro Duplo V ........................................................................... 103 Figura B.2 - Perfil de Dureza para Chanfro V ..................................................................................... 103 Figura B.3 - Pontos de Medição de Dureza para Perfil em Chanfro V na Face Superior .................. 104 Figura B.4 - Pontos de Medição de Dureza para Perfil em Chanfro V na Raiz .................................. 104 Figura B.5 - Pontos de Medição de Dureza em Perfil de Chapa com Revestimento Depositado por Soldagem (“Weld Overlay”) ............................................................................................. 105 Figura B.6 - Pontos de Medição de Dureza em Superfície de Junta Soldada (Metal de Solda, ZTA e Metal de Base) para Validação do Durômetro Portátil .................................................... 107 Figura B.7 - Preparação da Superfície para Medição de Dureza em Solda ....................................... 107 Figura B.8 - Pontos de Medição de Dureza na Superfície da Junta Soldada..................................... 108
Tabelas Tabela 1 - Limite de Hidrogênio Difusível em Eletrodos FCAW ........................................................... 33 Tabela 2 - Temperaturas de Preaquecimento e Interpasse Mínimas Especificadas para a Soldagem de Aços-Carbono e Carbono-Manganês ............................................................................. 34 Tabela 3 - Temperatura de Preaquecimento Interpasse Mínimo e de Interpasse Máximo para Aços de Baixa Liga Tratados Termicamente .................................................................................... 38 Tabela 4 - Designação de “P numbers” Conforme ASME BPVC Section IX ........................................ 39 Tabela 5 - Consumíveis para Aços Molibdênio e Cromo-Molibdênio ................................................... 42 Tabela 6 - Consumíveis para Soldagem Heterogênea dos Aços Molibdênio e Cromo-Molibdênio ..... 43 Tabela 7 - Preaquecimento e Temperatura de Interpasse para Aços Cromo-Molibdênio e Aços Molibdênio ........................................................................................................................... 44 Tabela 8 - Pós-aquecimento para Aços Cromo-Molibdênio e Aços Molibdênio ................................... 45 Tabela 9 - Dureza na Zona Fundida e Termicamente Afetada após TTAT .......................................... 46 Tabela 10 - Eletrodos e Varetas para Aço Níquel ................................................................................. 49 Tabela 11 - Temperatura Mínima de Preaquecimento e Temperatura Interpasse para Soldagem de Aços ao Níquel - Soldagem Homogênea .......................................................................... 50 Tabela 12 - Temperatura Mínima de Preaquecimento e Temperatura Interpasse para Soldagem de Aços ao Níquel - Soldagem Heterogênea ......................................................................... 50 Tabela 13 - Consumíveis de Aços Inoxidáveis Austeníticos................................................................. 57 10
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Tabela 14 - Eletrodo Revestido, Vareta e Arame Sólido para Soldagem de Aços Inoxidáveis Superausteníticos .............................................................................................................. 61 Tabela 15 - Composição Química (% em Peso) dos Principais Aços Inoxidáveis Duplex ................... 64 Tabela 16 - Faixa de Aporte Térmico para a Soldagem de Aços-Duplex Superduplex e Hiperduplex 66 Tabela 17 - Ensaios Adicionais ao ASME BPVC Section IX ................................................................ 67 Tabela 18 - Consumíveis de Aços Inoxidáveis Duplex e Superduplex ................................................. 69 Tabela 19 - Eletrodos e Varetas para Aços Inoxidáveis Martensíticos ................................................. 73 Tabela 20 - Eletrodos e Varetas para Aços Inoxidáveis Ferríticos ....................................................... 77 Tabela 21 - Eletrodos, Varetas e Arames Sólidos para Níquel e Ligas de Níquel ............................... 82 Tabela 22 - Varetas para Cobre e Ligas de Cobre ............................................................................... 86 Tabela 23 - Metais de Adição para Revestimento Depositado por Soldagem - “Weld Overlay” - em Chapa Base de Aços-Carbono ou Aço Baixa Liga em Equipamentos que Não Requerem TTAT .................................................................................................................................. 90 Tabela 24 - Metais de Adição para Revestimento Depositado por Soldagem - “Weld Overlay” - em Chapa Base de Aços-Carbono ou Aço Baixa Liga em Equipamentos que requerem TTAT91 Tabela 25 - Consumíveis, Temperaturas de Preaquecimento e de Pós-Aquecimento para Soldagem e Juntas Dissimilares ............................................................................................................ 93 Tabela A.1 - Plano de Amostragem Simples - Inspeção Normal Riscos do Consumidor de 5 % e 10 % .................................................................................................................................. 97
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1 Escopo 1.1 Esta Norma fixa as exigências e as práticas recomendadas para a execução da soldagem por fusão de aços e ligas não ferrosas, com as exceções dos 1.1.1 e 1.1.2. 1.1.1 Em caso de soldagem ou trepanação em equipamentos, tubulações industriais e dutos em operação com fluido interno, deve ser utilizada a PETROBRAS N-2163. 1.1.2 Em caso de soldagem submarina, deve ser utilizada a PETROBRAS N-2036. 1.2 Esta Norma se aplica aos seguintes materiais e condições: a) aço-carbono, carbono-manganês e micro ligados; b) aço de baixa liga tratados termicamente; c) aços cromo-molibdênio e aços molibdênio; d) aços níquel; e) aços inoxidáveis austeníticos; f) aços inoxidáveis superausteníticos; g) aços inoxidáveis duplex, superduplex e hiperduplex; h) aços inoxidáveis martensíticos; i) aços inoxidáveis ferríticos; j) níquel e ligas de níquel; k) cobre e ligas de cobre; l) chapa com revestimento; m) soldagem dissimilar. 1.3 Esta Norma se aplica a procedimentos iniciados a partir da data de sua edição. 1.4 Esta Norma contém Requisitos Técnicos e Práticas Recomendadas.
2 Referências Normativas Os documentos relacionados a seguir são indispensáveis à aplicação deste documento. Para referências datadas, aplicam-se somente as edições citadas. Para referências não datadas, aplicam-se as edições mais recentes dos referidos documentos. PETROBRAS N-1438 - Terminologia Soldagem; PETROBRAS N-1738 - Descontinuidades em Juntas Soldadas, Fundidos, Forjados e Laminados; PETROBRAS N-1859 - Qualificação de Consumíveis de Soldagem; PETROBRAS N-2036 - Soldagem Subaquática; PETROBRAS N-2163 - Soldagem e Trepanação em Equipamentos, Tubulações Industriais e Dutos em Operação; PETROBRAS N-2301 - Elaboração da Documentação Técnica de Soldagem; PETROBRAS N-2349 - Segurança nos Trabalhos de Soldagem e Corte;
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ABNT NBR 5425 - Guia para Inspeção por Amostragem no Controle e na Certificação de Qualidade; ABNT NBR 5426 - Planos de Amostragem e Procedimentos na Inspeção por Atributos; ABNT NBR 5427 - Guia para Utilização da Norma ABNT NBR 5426 - Planos de Amostragem e Procedimentos na Inspeção por Atributos; ABNT NBR 14842 - Critérios para a Qualificação e Certificação de Inspetores de Soldagem; ABNT NBR ISO IEC 17025 - Requisitos Gerais para Competência de Laboratórios de Ensaios e Calibração; ABNT NBR NM ISO 9712 - Ensaio Não Destrutivo - Qualificação e Certificação de Pessoal; FBTS N-007 - Critérios para a Qualificação e Certificação de Engenheiro Especialista em Soldagem e Tecnólogo de Soldagem; ISO GUIDE 65 - General Requirements for Bodies Operating Product Certification Systems; ISO IEC 17024 - Conformity Assessment - General Requirements for Bodies Operating Certification of Persons; API 510 - Pressure Vessel Inspection Code: In-Service Inspection, Rating, Repair, and Alteration; API RP 582 - Welding Guidelines for the Chemical, Oil, and Gas Industries; API RP 934-A - Materials and Fabrication of 2 1/4Cr-1Mo, 2 1/4Cr-1Mo-1/4V, 3Cr-1Mo, and 3Cr-1Mo-1/4V Steel Heavy Wall Pressure Vessels for High-temperature, High-pressure Hydrogen Service; API TR 934-B - Fabrication Considerations for Vanadium-Modified Cr-Mo Steel Heavy Wall Pressure Vessels; API RP 934-C - Materials and Fabrication of 1 1/4Cr-1/2Mo Steel Heavy Wall Pressure Vessels for High-pressure Hydrogen Service Operating at or Below 825 °F (441 °C); API TR 934-D - Technical Report on the Materials and Fabrication Issues of 11/4Cr-1/2Mo and 1Cr-1/2Mo Steel Pressure Vessels; API RP 934-E - Recommended Practice for Materials and Fabrication of 11/4CR-1/2Mo Steel Pressure Vessels for Service Above 825 °F (440 °C); API TR 938-B - Use of 9Cr-1Mo-V (Grade 91) Steel in the Oil Refining Industry; ASME BPVC - Section II, Part C - Specifications for Welding Rods, Electrodes, and Filler Metals; ASME BPVC - Section V - Nondestructive Examination; ASME BPVC - Section VIII - Division 1 - Rules For Construction of Pressure Vessels; ASME BPVC - Section IX - Qualification Standard for Welding and Brazing Procedures, Welders, Brazers, and Welding and Brazing Operators; ASTM A 262 - Standard Practices for Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in Austenitic Stainless Steels; ASTM A 370 - Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products;
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ASTM A 380 - Standard Practice for Cleaning, Descaling, and Passivation of Stainless Steel Parts, Equipment, and Systems; ASTM A 1038 - Standard Test Method for Portable Hardness Testing by the Ultrasonic Contact Impedance Method; ASTM E 140 - Standard Hardness Conversion Tables for Metals Relationship Among Brinell Hardness, Vickers Hardness, Rockwell Hardness, Superficial Hardness, Knoop Hardness, and Scleroscope Hardness; ASTM E 340 - Standard Test Method for Macroetching Metals and Alloys; ASTM E 384 - Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials; ASTM E 562 - Standard Test Method for Determining Volume Fraction by Systematic Manual Point Count; ASTM G 48 - Standard Test Methods for Pitting and Crevice Corrosion Resistance of Stainless Steels and Related Alloys by Use of Ferric Chloride Solution; AWS A3.0 - Standard Welding Terms and Definitions Including Terms for Adhesive Bonding, Brazing, Soldering, Thermal Cutting, and Thermal Spraying; AWS A4.2 - Standard Procedures for Calibrating Magnetic Instruments to Measure the Delta Ferrite Content of Austenitic and Duplex Ferritic-Austenitic Stainless Steel Weld Metal; AWS 4.3 - Standard Methods for Determination of the Diffusible Hydrogen Content of Martensitic, Bainitic, and Ferritic Steel Weld Metal Produced by Arc Welding; AWS A5.01 - Procurement Guidelines for Consumables - Welding and Allied Processes Flux and Gas Shielded Electrical Welding Processes; AWS A5.1 - Specification for Carbon Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding; AWS A5.4 - Specification for Stainless Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding; AWS A5.5 - Specification for Low-Alloy Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding; AWS A5.6 - Specification for Copper and Copper-Alloy Electrodes for Shielded Metal ArcWelding; AWS A5.7 - Specification for Copper and Copper-Alloy Bare Welding Rods and Electrodes; AWS A5.9 - Specification for Bare Stainless Steel Welding Electrodes and Rods; AWS A5.11 - Specification for Nickel-Alloy Welding Electrodes for Shielded for Metal Arc Welding; AWS A5.12 - Specification for Tungsten and Oxide Dispersed Tungsten Electrodes for Arc Welding and Cutting; AWS A5.14 - Specification for Nickel and Nickel-Alloy Bare Welding Electrodes and Rods; AWS A5.17 - Specification for Carbon Steel Electrodes and Fluxes for Submerged Arc Welding; AWS A5.18 - Specification for Carbon Steel Electrodes and Rods for Gas Shielded Arc Welding; AWS A5.22 - Specification for Stainless Steel Flux Cored and Metal Cored Welding Electrodes and Rods; AWS A5.23 - Specification for Low-Alloy Steel Electrodes and Fluxes for Submerged Arc Welding; 14
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AWS A5.28 - Specification for Low-Alloy Steel Electrodes and Rods for Gas Shielded Arc Welding; AWS A5.29 - Specification for Low-Alloy Steel Electrodes for Flux Cored Arc Welding; AWS A5.32 - Welding Consumables - Gases and Gas Mixtures for Fusion Welding and Allied Processes; AWS A5.34 - Specification for Nickel-Alloy Electrodes for Flux Cored Arc Welding; AWS A5.36 - Specification for Carbon and Low-Alloy Steel Flux Cored Electrodes for Flux Cored Arc Welding and Metal Cored Electrodes for Gas Metal Arc Welding; AWS C4.1 SET - Oxygen Cutting Surface Roughness Gauge and Chart for Criteria Describing Oxygen Cut Surfaces Gauge; AWS C5.5 - Recommended Practices for Gas Tungsten Arc Welding; AWS D1.1 - Structural Welding Code-Steel; AWS D10.8 - Recommended Practices for Welding of Chromium-Molybdenum Steel Piping and Tubing; AWS D10.10 - Recommended Practices for Local Heating of Welds in Piping and Tubing; NORSOK M-601 - Welding and Inspection of Piping; WRC 452 - Recommended Practices for Local Heating of Welds in Pressure Vessels.
3 Termos e Definições Para os efeitos deste documento aplicam-se os termos e definições PETROBRAS N-1438, N-1738, API RP 582, AWS A3.0.e os seguintes. 3.1 deposição controlada técnica de deposição com controle do aporte térmico em cada passe com uma razão entre aportes segundo uma sequência preestabelecida de soldagem 3.2 EGW - “Electrogas Welding” processo de soldagem por eletro-gás 3.3 eletrodos não ressecáveis eletrodos básicos que não necessitam e não devem sofrer tratamento de secagem ou ressecagem e que comprovadamente apresentem nível extra baixo de hidrogênio difusível no metal de solda depositado (H4R) 3.4 ERW - “Eletrical Resistence Welding” processo de soldagem por resistência elétrica 3.5 ESW - “Electroslag Welding” processo de soldagem por eletro-escória 15
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3.6 FCAW-G - “Gas-Shielded Flux Cored Arc Welding” processo de soldagem por arame tubular com proteção gasosa 3.7 FCAW-S - “Self-Shielded Flux Cored Arc Welding” processo de soldagem por arame tubular autoprotegido 3.8 GMAW - “Gas Metal Arc Welding” processo de soldagem ao arco com gás de proteção, com alimentação automática do arame. Também conhecido como “MIG/MAG” 3.9 GMAW-P - “Pulsed Gas Metal Arc Welding” processo de soldagem GMAW em que a transferência metálica se faz com arco pulsado 3.10 GMAW-S - “Short Circuit Gas Metal Arc Welding” processo de soldagem GMAW em que a transferência metálica se faz por curto-circuito 3.11 GTAW - “Gas Tungsten Arc Welding” processo de soldagem ao arco com gás de proteção com eletrodo de tungstênio não consumível. Também conhecido como “TIG” 3.12 inspetor de soldagem nível 2 profissional certificado pelo Sistema Nacional de Qualificação e Certificação - Pessoal (SNQC-PS), como inspetor de soldagem nível 2, na norma de projeto aplicável ao serviço 3.13 nível alto de hidrogênio difusível no metal de solda hidrogênio maior que 16 mL de hidrogênio por 100 g de metal de solda depositado 3.14 nível baixo de hidrogênio difusível no metal de solda hidrogênio maior que 4 mL e menor ou igual a 8 mL de hidrogênio por 100 g de metal de solda depositado (H8) 3.15 nível extra baixo de hidrogênio difusível no metal de solda hidrogênio menor ou igual a 4 mL de hidrogênio por 100 g de metal de solda depositado (H4) 3.16 nível médio de hidrogênio difusível no metal de solda hidrogênio maior que 8 mL e menor ou igual a 16 mL de hidrogênio por 100 g de metal de solda depositado (H16) 3.17 passe oscilante a oscilação do eletrodo supera o diâmetro da alma do eletrodo revestido em mais de três vezes 16
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3.18 passe retilíneo passe reto e sem oscilação significativa, com o objetivo de assegurar determinados requisitos de resistência à corrosão e tenacidade. Em alguns casos, em função do material de base, pode ser admitido que o cordão atinja largura até três vezes o diâmetro da alma do eletrodo revestido 3.19 PAW - “Plasma Arc Welding” processo de soldagem por plasma 3.20 responsável técnico pela soldagem da PETROBRAS profissional das Unidades Operacionais da PETROBRAS e responsável técnico pela soldagem designado pela Unidade Operacional capacitado a avaliar o comportamento da junta soldada em relação à aplicação e exposição ao meio. A seleção da Especificação do Procedimento de Soldagem / Registro de Qualificação do Procedimento de Soldagem (EPS / RQPS) que melhor atenda às condições de serviço será atribuição deste profissional, que deve possuir registro no Conselho Regional de Engenharia e Arquitetura (CREA), experiência e sólido embasamento na área de soldagem 3.21 SAW - “Submerged Arc Welding” processo de soldagem por arco submerso 3.22 SMAW - “Shielded Metal Arc Welding” processo de soldagem por eletrodo revestido 3.23 soldagem multipasse solda por fusão produzida por mais de uma progressão de arco, chama ou fonte de energia (passe) ao longo da junta 3.24 supervisor ou encarregado de soldagem profissional líder da equipe de soldadores, responsável pelo desempenho da equipe de soldadores baseado nos seus conhecimentos sobre critérios de qualificação de soldador e operador de soldagem, EPS, Instrução para Execução e Inspeção de Soldagem (IEIS), posição de soldagem, faixa de espessuras, simbologia e terminologia de soldagem e desenho técnico 3.25 SW - “Stud Welding” processo de soldagem de pinos
4 Condições Gerais 4.1 Condições Gerais de Soldagem 4.1.1 Esta Norma deve ser empregada em conjunto com as normas de projeto, normas de fabricação e montagem, normas pós-fabricação e normas de requisitos adicionais relativos às condições de serviço do equipamento ou da estrutura. Os requisitos conflitantes devem ser discutidos durante a fase de esclarecimento no período de licitação, prevalecendo a decisão da PETROBRAS.
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4.1.2 Não é permitida a soldagem sem a qualificação dos soldadores e dos procedimentos de soldagem requeridos conforme código de projeto. 4.1.3 Os requisitos relativos à operação de soldagem encontram-se nesta Seção, sendo válidos para quaisquer dos materiais citados e para todos os equipamentos ou estruturas fabricados com esses materiais. 4.1.4 Na Seção 5 são apresentados os requisitos pertinentes aos vários materiais citados como, por exemplo, indicação de consumíveis, processos de soldagem, temperaturas de preaquecimento, pós-aquecimento, tratamento térmico, e condições particulares da técnica de soldagem dos materiais. 4.1.5 Todos os requisitos de soldagem que dependem das características dos equipamentos ou da estrutura como, por exemplo, o detalhamento de chanfros, a ajustagem de peças, as tolerâncias dimensionais, a necessidade de tratamentos térmicos e o modo de sua aplicação, as exigências de inspeção e os critérios de avaliação de defeitos, não constam nesta norma. Todas estas informações são definidas pelas normas de projeto, normas de fabricação e montagem, normas pós-fabricação e requisitos adicionais relativos às condições de serviço do equipamento ou da estrutura. 4.2 Documentos de Soldagem 4.2.1 Todos os documentos de soldagem devem ser elaborados de acordo com a PETROBRAS N-2301. Todos os documentos indicados na PETROBRAS N-2301 devem ser emitidos. 4.2.2 Os documentos de soldagem devem ser elaborados e qualificados de acordo as normas de projeto, fabricação, montagem e manutenção, bem como especificações técnicas e requisitos contratuais os quais podem indicar ensaios adicionais em função das condições de serviço ou material. 4.2.3 Os documentos de soldagem devem ser aprovados por profissionais de soldagem certificados conforme 4.4.2.1 ou 4.4.4, respeitadas as atribuições de cada nível de certificação, com exceção do descrito no 4.2.4. 4.2.4 Em soldagem em operação, manutenção ou obras sob gerenciamento de Unidades Operacionais da PETROBRAS a IEIS pode ser aprovada pelo responsável técnico pela soldagem da PETROBRAS. [Prática Recomendada] 4.2.5 A seleção da EPS/RQPS para soldagem em operação e manutenção, quando feita pelo profissional em soldagem da empresa contratada, deve ser endossada pelo responsável técnico pela soldagem da PETROBRAS. 4.2.6 Os procedimentos pré-qualificados de soldagem previstos na AWS D1.1 e os procedimentos padrão previstos no ASME BPVC Section IX não são aceitos pela PETROBRAS. 4.3 Qualificação do Procedimento de Soldagem 4.3.1 Os corpos-de-prova devem ser identificados na peça de teste, antes de sua retirada, e a sua identificação deve ser mantida até a realização dos ensaios.
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4.3.2 O limite de resistência à tração do metal depositado deve ser igual ou superior ao limite de resistência à tração mínima especificada para o metal de base na soldagem homogênea. No caso de soldagem dissimilar, o limite de resistência à tração do metal depositado deve ser igual ou superior ao limite de resistência à tração mínima especificada para o metal de base de menor resistência. 4.3.3 No ensaio de dobramento, as zonas fundidas e afetadas termicamente das juntas soldadas devem estar contidas na porção dobrada do corpo-de-prova e apresentar deformação plástica. 4.3.4 Os corpos-de-prova de ensaios mecânicos devem ser submetidos a inspeção visual dimensional antes da realização dos ensaios. NOTA
As tolerâncias dimensionais e o grau de acabamento dos corpos-de-prova do ensaio de impacto devem estar de acordo com a ASTM A 370. A inspeção do entalhe do corpo-de-prova de impacto deve ser feita em projetor de perfis.
4.3.5 Quando requerido ensaio de impacto em soldas heterogêneas e juntas dissimilares todas as zonas de composição química diferentes, como Zona Termicamente Afetada (ZTA) e zona fundida, devem ser representadas por conjunto completo de corpos-de-prova com entalhe localizado em cada uma destas zonas. 4.3.6 Quando a norma de projeto, fabricação ou montagem requerer o ensaio de dureza na qualificação do procedimento de soldagem, deve ser adotado o Anexo B desta Norma na zona fundida, zona termicamente afetada e no metal de base, devendo seus resultados ser compatíveis com a norma de referência. 4.3.7 O método de aplicação e a marca comercial do verniz protetor do chanfro devem ser avaliados na qualificação do procedimento de soldagem quando não prevista a sua remoção antes da soldagem. 4.3.8 Para chapa cladeada, na qualificação do procedimento de soldagem deve ser avaliado e aprovado o método que comprove a remoção por completo do material do revestimento. Este método não pode deixar resíduos que contaminem o metal de solda. 4.3.9 Para vaso de pressão e outros equipamentos com requisitos de tenacidade, na fase de qualificação do procedimento de soldagem, os corpos-de-prova a serem submetidos aos ensaios mecânicos, devem ser submetidos a Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) que simulem todos os TTAT efetuados nas fases de fabricação e montagem e mais um extra prevendo um futuro reparo do equipamento. 4.3.10 No TTAT da peça de teste de qualificação de procedimento deve ser observado o disposto no 4.13. 4.3.11 Os consumíveis de soldagem devem ser certificados conforme o 4.7.1. No caso da exigência de consumíveis de soldagem qualificados pela PETROBRAS N-1859 a marca comercial do consumível não constitui variável essencial nos procedimentos qualificados, a não ser que a marca comercial seja uma variável essencial requerida pelo código de projeto.
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4.3.12 Em fabricação ou montagem empregando materiais fornecidos na condição de temperado e revenido ou tratamento termo mecânico, a qualificação do procedimento de soldagem deve ser realizada com o material do mesmo processo de fabricação e tratamento térmico. Para ampliação de instalações já existentes, manutenção, ou reabilitação de dutos, os materiais empregados devem ter seu certificado de qualidade emitido pelo fabricante contendo propriedades mecânicas e composição química analisado. Nesses casos, também a dureza deve ser medida. Em serviços de manutenção, na eventual ausência do certificado de qualidade do fabricante, devem ser realizados, com acompanhamento da PETROBRAS, ensaios mecânicos e análise química para enquadramento na norma de projeto. 4.3.13 A qualificação de procedimento de soldagem e respectivos testes para juntas soldadas tubo e espelho devem estar em conformidade com a norma de projeto e ao API RP 582. 4.4 Qualificação de Pessoal 4.4.1 Soldador e Operador de Soldagem 4.4.1.1 Os soldadores e os operadores de soldagem devem ser qualificados de acordo com as normas de projeto aplicáveis. 4.4.1.2 A qualificação de soldadores e de operadores de soldagem deve ser documentada através do Relatório de Registro de Soldagem (RRS) e do Registro de Qualificação de Soldadores e Operadores de Soldagem (RQS). 4.4.1.3 Os soldadores e os operadores de soldagem qualificados devem portar identificação visível contendo o nome, o Cadastro de Pessoa Física (CPF), o número do sinete e a qualificação. Para serviços feitos no exterior, o CPF deve ser substituído por código ou numeração do documento que identifique inequivocamente os soldadores e operadores. 4.4.1.4 Deve ser emitida uma Relação de Soldadores e de Operadores de Soldagem Qualificados (RSQ). 4.4.1.5 Os corpos-de-prova devem ser identificados na peça de teste de modo a se manterem rastreáveis. A identificação deve ser mantida até a realização dos ensaios. 4.4.1.6 Na qualificação de soldador ou de operador de soldagem, os métodos de limpeza entre passes de solda, de remoção de crateras e de abertura de arco, no chanfro ou em chapa apêndice, devem ser os mesmos especificados para as soldas de produção. 4.4.1.7 A qualificação de soldador ou de operador de soldagem deve incluir a inspeção visual das soldas das peças de teste, sendo o critério de interpretação o mesmo da norma de projeto, fabricação e montagem do equipamento ou estrutura.
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4.4.1.8 O controle de desempenho de soldadores deve ser executado utilizando-se o formulário Controle do Desempenho dos Soldadores e Operadores de Soldagem (CDS) conforme metodologia de cálculo definida na PETROBRAS N-2301. Os critérios de aceitação indicados abaixo devem constar em procedimento específico da contratada, o qual deve ser avaliado e aprovado pela PETROBRAS antes do início dos serviços: a) manutenção de oficina: em radiografia um total não superior a 5 % de filmes reprovados (um filme), em um mínimo de vinte filmes radiografados ou, em ultrassom o somatório dos comprimentos defeituosos não superiores a 2,0 % (60 mm) em no mínimo 3,0 m de solda inspecionada no desenvolvimento do perímetro soldado; b) manutenção de campo: em radiografia um total não superior a 15 % de filmes reprovados (três filmes), em um mínimo de vinte filmes radiografados ou, em ultrassom o somatório dos comprimentos defeituosos não superiores a 5,0 % (150 mm) em no mínimo 3,0 m de solda inspecionada no desenvolvimento do perímetro soldado; NOTA 1 Para radiografia fica entendido que o soldador deve ser desqualificado quando obtiver a reprovação de quatro filmes para soldas de campo ou dois filmes para soldagem de oficina, independente de ter atingido a quantidade de vinte filmes no período. NOTA 2 Para ultrassom, fica entendido que o soldador deve ser desqualificado quando obtiver o comprimento mínimo de reparo de 60 mm para soldas de oficina ou 150 mm para soldas de campo independente de ter atingido o comprimento mínimo à ser inspecionado de 3,0 m. c) construção e montagem: em radiografia um total não superior a 10 % de filmes reprovados (dois filmes), em um mínimo de vinte filmes radiografados ou, em ultrassom o somatório dos comprimentos defeituosos não superiores a 2,5 % (75 mm) em no mínimo 3 m de solda inspecionada no desenvolvimento do perímetro soldado; d) fabricação: em radiografia um total não superior a 10 % de filmes reprovados (quatro filmes), em um mínimo de quarenta filmes radiografados ou, em ultrassom o somatório dos comprimentos defeituosos não superiores a 2,5 % (150 mm) em no mínimo 6 m de solda inspecionada no desenvolvimento do perímetro soldado. 4.4.1.9 A periodicidade para apresentação do CDS deve ser suficiente para assegurar que as correções necessárias sejam feitas sem dificuldade e sem comprometer o prazo de execução e a qualidade da obra ou serviço em andamento. Em todos os casos a periodicidade para apresentação do CDS deve ser aprovada previamente pela PETROBRAS. 4.4.2 Inspetores 4.4.2.1 Os inspetores de soldagem devem ser qualificados e certificados de acordo com o Sistema Nacional de Qualificação e Certificação de Inspetores de Soldagem (SNQC – IS), conforme ABNT NBR 14842. O inspetor de soldagem nível 2 deve ser qualificado e certificado na norma principal aplicável para exercer as atribuições previstas na ABNT NBR 14842 relativas à documentação de soldagem, acompanhamento e aprovação de ensaios de qualificação, supervisão de inspetores nível 1, etc. Para os serviços de soldagem executados no exterior, os inspetores de soldagem devem ser qualificados e certificados por entidades internacionais que atendam aos requisitos da ISO IEC 17024, sendo neste caso necessária a aprovação prévia pela PETROBRAS. Também, o inspetor de soldagem nível 2 utilizado no exterior deve ser qualificado e certificado na norma principal aplicável ou comprovar no mínimo um ano de experiência trabalhando com a referida norma. 4.4.2.2 Para serviços executados no Brasil, a qualificação e certificação de pessoal para ensaios não destrutivos devem ser pelo Sistema Nacional de Qualificação e Certificação em Ensaios Não Destrutivos (SNQC - END), conforme ABNT NBR NM ISO 9712, sendo que o ensaio visual também pode ser executado pelo inspetor de soldagem qualificado e certificado pelo SNQC – IS. Para os serviços de inspeção executados no exterior, os inspetores de ensaios não destrutivos devem ser qualificados e certificados por entidades internacionais independentes, acreditadas pelos organismos nacionais de seus respectivos países, que atendam integralmente aos requisitos da ISO IEC 17024 e que operem em absoluta conformidade com a ISO 9712. 21
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4.4.2.3 O acompanhamento das atividades de execução das soldagens por inspetores de soldagem certificados nível 1 e nível 2 deve ser explicitado nos contratos aplicáveis. 4.4.3 Supervisores ou Encarregados de Soldagem 4.4.3.1 Os supervisores e encarregados de soldagem devem ter os seguintes conhecimentos mínimos: a) saber interpretar as informações e os parâmetros de soldagem da IEIS; b) conhecer a sistemática de controle de qualidade, armazenamento e secagem de consumíveis especificado no procedimento da empresa contratada; c) conhecer os limites de qualificação dos soldadores; d) conhecer e instruir aos soldadores os cuidados necessários para o preaquecimento (homogeinização e medição de temperatura), controle de temperatura interpasse e pós – aquecimento. 4.4.3.2 Entendem-se como atividades do supervisor ou encarregado de soldagem, por exemplo: a) analisar as ordens de serviço, as IEIS, desenhos dos chanfros das juntas a serem soldadas para: — determinar a quantidade e tipo de consumíveis a serem requisitados; — especificar quais máquinas de solda e processos devem ser usados em cada frente de trabalho; — designar os soldadores e/ou operadores de solda para as frentes adequadas; — especificar os soldadores e/ou operadores de solda sobre os requisitos de preparação de chanfro, pré/pós-aquecimento e temperaturas de interpasse para cada frente de trabalho; b) garantir que os consumíveis corretos sejam entregues para cada frente de trabalho; c) acompanhar as frentes de trabalho para certificar-se de que: — todo soldador ou operador de solda em serviço no campo/fábrica tenha sido designado para tarefa dentro do escopo de sua certificação; — que todo serviço de soldagem de campo/fábrica seja feito dentro dos requisitos da IEIS; — que os requisitos de armazenamento de consumíveis de soldagem nas frentes de trabalho estejam sendo seguidos; d) assegurar-se de que as juntas a serem soldadas no próximo turno estejam com a correta geometria de junta e retroalimentar a supervisão de calderaria em caso contrário; e) acompanhar a montagem e ajuste de campo das máquinas de solda, assegurando-se que estão funcionando corretamente; f) ao final de cada turno assegurar que os consumíveis que retornaram para o almoxarifado sejam adequadamente tratados e armazenados; g) gerenciar a mão de obra sob sua supervisão de forma a garantir a segurança e o bom andamento dos serviços de soldagem. 4.4.4 Engenheiro Especialista em Soldagem Certificado e Tecnólogo em Soldagem Certificado Os engenheiros especialistas em soldagem e tecnólogos em soldagem devem ser certificados conforme definido pela Fundação Brasileira de Tecnologia da Soldagem (FBTS), tendo suas atribuições definidas conforme FBTS N-007. 4.5 Processos de Soldagem e Equipamentos 4.5.1 A soldagem deve ser executada empregando processos permitidos pela norma de projeto, fabricação e montagem do equipamento ou estrutura.
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4.5.2 Porta-eletrodos e cabos devem estar com seu isolamento em boas condições, sem falhas e sem regiões desprotegidas, bem como dimensionados corretamente para as condições de trabalho e segurança pessoal. Toda a soldagem deve ser realizada conforme os requisitos previstos na PETROBRAS N-2349. 4.5.3 Os instrumentos de medição presentes nas fontes de soldagem devem estar calibrados e dentro do prazo de validade. 4.5.3.1 Fonte de soldagem, cabos, garras, porta eletrodo, tochas e pistolas para soldagem, alimentadores do arame, cabos de comando, cabos de extensão, unidade de refrigeração, unidades auxiliares de comando e controle acoplados ao equipamento, unidade de alta-frequência para processo GTAW, e outros que tenham interferência direta no processo ou sejam interdependentes devem atender os requisitos das normas NEMA (“National Electrical Manufacturers Association”) ou IEC (“International Electrotechnical Commission”). 4.5.3.2 Para os processos SMAW, GTAW, GMAW, FCAW recomenda-se que sejam utilizadas fontes inversoras, principalmente para os materiais em 5.3 e 5.7. [Prática Recomendada] 4.5.4 O inspetor de soldagem deve evidenciar que a intensidade de corrente e a tensão prevista na EPS/IEIS permaneçam dentro dos limites qualificados durante toda a execução da soldagem. A tensão deve ser medida o mais próximo possível do porta eletrodo sem influenciar na operacionalidade do serviço de soldagem em execução. 4.5.5 A estufa para armazenagem ou recebimento de eletrodos revestidos, eletrodos nus, eletrodos tubulares, varetas e fluxos deve dispor de meio de aquecimento, termômetro e higrômetro, de modo a atender ao 4.7.11. Estas estufas não devem ser ligadas diretamente na fonte de soldagem. 4.5.6 As estufas para secagem de eletrodos revestidos e fluxos devem dispor de resistências º elétricas, para controlar e manter a temperatura de até 400 C, e de termômetro, termostato e respiro com diâmetro superior a 10 mm. 4.5.6.1 A estufa para secagem de eletrodos revestidos deve ter prateleiras perfuradas ou em forma de grade, afastadas das paredes verticais de, no mínimo, 25 mm. 4.5.6.2 A estufa para secagem de fluxo deve ter dispositivo agitador ou bandejas afastadas das paredes verticais de, no mínimo, 25 mm. 4.5.7 As estufas para manutenção da secagem de eletrodos revestidos e fluxos devem dispor de termômetro, termostato e de resistências elétricas, para controlar e manter a temperatura de até 200 °C. As estufas para manutenção da secagem de eletrodos revestidos devem ter prateleiras furadas ou em forma de grade. 4.5.8 Devem existir, no mínimo uma estufa de armazenamento, uma estufa para secagem e uma estufa de manutenção da secagem, podendo esta ser fixa ou portátil. 4.5.9 A estufa portátil para manutenção da secagem (cochicho) de eletrodos de revestimento básico deve dispor de resistências elétricas, para garantir a temperatura entre 80 °C e 150 °C, e ser de uso individual de cada soldador. As estufas devem estar calibradas.
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4.5.10 Os equipamentos para preaquecimento, pós-aquecimento e TTAT devem atender aos requisitos das normas de fabricação e montagem do equipamento ou da estrutura. 4.5.11 As medições das temperaturas de preaquecimento, interpasse e pós-aquecimento devem ser feitas com pirômetro de contato ou óptico, tomando o cuidado para que a regulagem do instrumento esteja correlacionada com a emissividade do material. O lápis de fusão também pode ser utilizado, desde que não contrarie a Seção 5. 4.5.12 Os instrumentos de medição e de ensaio devem ser calibrados em laboratórios Acreditados conforme a ABNT NBR ISO/IEC 17025. É aceitável a realização de calibrações empregando padrões rastreados à Rede Brasileira de Calibração (RBC) ou ao INMETRO. Para calibração realizada no exterior o laboratório deve ter seu sistema metrológico formalmente reconhecido como operando conforme a ISO/IEC 17025. A calibração dos instrumentos de medição e de ensaio deve seguir um Plano de Calibração que esteja contido no Sistema de Qualidade da unidade ou da empresa contratada. 4.5.13 Deve-se utilizar eletrodos de tungstênio especificados pela AWS A5.12. O perfil da afiação do eletrodo deve ser executado conforme a AWS C5.5. A afiação deve ser realizada no sentido longitudinal do eletrodo. 4.5.14 Recomenda-se o uso de eletrodos de tungstênio ligados ao Cério (Ce), Lantânio (La) e Zircônio (Zr). [Prática Recomendada] 4.5.15 Para a preparação da ponta dos eletrodos toriados deve ser empregado afiador de tungstênio com reservatório que evite dispersão no meio ambiente. 4.6 Técnica de Soldagem 4.6.1 Não é permitido a utilização de garras de aterramento fabricadas de ligas de cobre. Também, não deve haver contato de qualquer tipo entre peças de cobre (ou suas ligas) e as áreas aquecidas ou fundidas pela soldagem e tratamento térmico, excetuando-se as barras de cobre para proteção lateral da soldagem eletrogás ou eletroescória e cobre-juntas de cobre não consumíveis em qualquer processo. 4.6.2 O arco elétrico de soldagem deve ser aberto no chanfro ou em uma chapa-apêndice utilizada para esse fim. 4.6.3 As juntas a serem soldadas devem estar isentas de óleo, graxa, óxido, carepas, tinta, resíduos do ensaio por líquido penetrante, areia e fuligem do preaquecimento a gás, numa faixa de no mínimo 25 mm de cada lado das bordas, interna e externamente. 4.6.4 Para soldagem com proteção gasosa a limpeza do chanfro e das bordas deve ser ao metal branco, numa faixa mínima de 25 mm, nos lados interno e externo. 4.6.5 Na preparação do chanfro as irregularidades e a escória do corte, térmico ou mecânico, devem ser removidas. O grau de rugosidade máximo aceitável deve ser igual a 2, conforme a AWS C4.1 SET. 4.6.6 Depósitos de carbono, escória e cobre resultantes do corte com eletrodos de grafite devem ser removidos mecanicamente para garantir a remoção total da ZTA e dos contaminantes. 24
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4.6.7 Os materiais de aço inoxidável, níquel e suas ligas devem ser armazenados, manuseados e processados totalmente segregados dos demais materiais, de forma a evitar o risco de contaminação. 4.6.8 As ferramentas de remoção de escória e de limpeza devem ser de materiais adequados para cada metal de base. 4.6.9 O gás de proteção deve ser conforme requisitos da AWS A5.32. 4.6.10 Quando requerido na Seção 5, deve ser empregada a proteção por meio de gás inerte pelo lado interno da peça (purga), até atingir o menor valor entre: depósito (passe de raiz + enchimento) de 6,4 mm ou a espessura da junta soldada. 4.6.11 De modo geral, o martelamento controlado de soldas não é permitido, entretanto pode ser admitido desde que aprovado pela PETROBRAS e sustentado por procedimento qualificado, exceto para a primeira e última camada, o qual sempre é proibido. 4.6.12 Durante a execução da soldagem, poro, escória e descontinuidades identificados por ensaio visual devem ser removidos. 4.6.13 Quando requerido o ensaio com líquido penetrante ou partículas magnéticas, após a goivagem, a preparação da superfície para o ensaio deve ser por esmerilhamento ou outro processo de usinagem. 4.6.14 Na soldagem em ângulo de chapas o perfil do passe ou camada de acabamento deve ser ligeiramente côncavo com o objetivo de reduzir o efeito de concentradores de tensão. 4.6.15 O procedimento de soldagem de juntas de encaixe deve ser realizado com o processo GTAW, com no mínimo duas camadas, e perfil de acabamento levemente côncavo. Especial atenção deve ser dada à proteção contra as correntes de ar, umidade, chuva e poeira em função da criticidade desta configuração de junta. É exigido ensaio de líquido penetrante em 100 % das juntas não sendo admitida nenhuma indicação. 4.6.16 Condições específicas para o processo de soldagem Arame Tubular (FCAW): a) o processo auto-protegido (FCAW-S) deve der utilizado apenas para soldagem de elementos estruturais de aço-carbono. Quando a estrutura metálica apresentar requisito de impacto, somente podem ser empregadas as classificações de consumíveis que apresentem requisitos mínimos de impacto comprovados por lote e mediante aprovação prévia da PETROBRAS; b) arames tubulares identificados pelo fabricante para soldagem multipasses podem ser utilizados; c) o processo com proteção gasosa pode ser utilizado na soldagem em juntas de topo ou de ângulo de elementos estruturais e componentes sujeitos à pressão; d) não é permitida a utilização de consumíveis de soldagem de classificação AWS diferente daquela empregada na qualificação do procedimento; e) não é permitido para uso em derivações, ramais, uniões de tubo com casco (bocais) e soldas de encaixe.
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4.6.17 Condições específicas para o processo de soldagem GMAW: a) para soldagem de raiz quando aplicado o processo GMAW-S somente é permitido fontes de curto circuito controlado; b) não é permitido para uso em soldas de encaixe; c) é permitido o processo semi automático para uso em derivações, ramais e uniões de tubo com casco (bocais) apenas para diâmetros maiores que 10”. Para o processo mecanizado ou automatizado não há restrição de diâmetro; d) os passes de enchimento e acabamento em soldas de topo ou em ângulo podem ser executados por este processo desde que a espessura de qualquer elemento não seja superior a 3/8’’ (9,5 mm) e a soldagem vertical seja executada em progressão ascendente. 4.6.18 Condições específicas para o processo de soldagem a arco submerso (SAW): a) o processo manual semi-automático não é permitido; b) exceto no caso de soldagem de aço-carbono sem requisito de impacto, a mudança da marca comercial do fluxo é uma variável essencial para o procedimento de soldagem; c) para fluxos de baixo hidrogênio, estes devem ser mantidos, durante o processo de soldagem, nas condições estabelecidas pelo fabricante. 4.7 Consumível 4.7.1 Os consumíveis aplicados no Brasil devem ser certificados por Organismo Certificador de Produtos (OCP) como Organismo de Avaliação da Conformidade (OAC) acreditado pelo INMETRO no âmbito do Sistema Brasileiro de Avaliação de Conformidade (SBAC), conforme PETROBRAS N-1859. Quando aplicados no exterior, devem ser certificados por OCP acreditado pelo INMETRO ou por OCP estrangeiro que atendam ao ISO GUIDE 65 e mediante aprovação prévia da PETROBRAS. Neste caso a marca comercial do consumível não constitui uma variável essencial nos procedimentos qualificados. No caso em que os consumíveis de soldagem não forem certificados por OCP, a mudança da marca comercial do consumível, mesmo não alterando a sua classificação, implica na requalificação do procedimento de soldagem. NOTA
Nos procedimentos cujos consumíveis estão qualificados conforme PETROBRAS N-1859 Anexo A, não é necessária a requalificação do procedimento de soldagem.
4.7.2 Uma vez que os consumíveis com sufixo G não são certificáveis por OCP, o seu uso deve ficar restrito a situações para as quais não exista classificação especifica para otimizar uma propriedade requerida para a soldagem de determinado material, referenciado em 5.1. Caso seja necessária sua utilização, a RQPS e a EPS devem conter de maneira bem definida: a marca comercial, a composição química especificada do metal de solda depositado, os requisitos especificados de tenacidade (temperatura de teste e energia de impacto), e condição pós soldagem (como soldado ou tratado). Além disto, deve apresentar controle por lote, conforme AWS A5.01 Schedule J. A soldagem com este consumível deve ser empregada apenas com aprovação prévia da PETROBRAS. Os respectivos certificados dos lotes devem apresentar os valores especificados e aceitos pela PETROBRAS. Para a utilização de consumíveis classificados de maneira genérica (ou seja, equivalente ao sufixo “G”) com especificação diferente da AWS, como por exemplo da norma européia (EN) ou da norma ISO, (permitidos somente quando previsto na norma de projeto do equipamento) os mesmos requisitos aqui descritos para os consumíveis de sufixo “G” da especificação AWS devem ser atendidos. 4.7.3 A seleção dos consumíveis deve ser feita conforme requerido na Seção 5 desta Norma. Para os processos não contemplados na Seção 5 deve ser seguida a especificação ASME BPCV Section II, Part C, correspondente.
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4.7.4 A embalagem do eletrodo revestido, vareta ou rolo de arame deve indicar, de modo legível e sem rasuras, a sua marca comercial, a sua especificação, a sua classificação, o seu diâmetro, o número de sua corrida e data de sua fabricação. 4.7.5 O eletrodo revestido deve ter identificação individual por meio de inscrição legível. A vareta deve ser identificada por tipagem em ambas as extremidades. O arame em rolo deve ser identificado no carretel. 4.7.6 São inaceitáveis irregularidades ou descontinuidades no revestimento de eletrodo revestido, tais como redução localizada de espessura, trinca, dano na extremidade, falta de aderência, bem como deficiência dimensional de comprimento e excentricidade além dos limites da especificação e sinal de oxidação da alma do eletrodo revestido. 4.7.7 Eletrodo nu ou vareta com sinal de oxidação são inaceitáveis. 4.7.8 As embalagens dos eletrodos revestidos e dos fluxos devem estar isentas de defeitos que provoquem a contaminação ou danos ao consumível. 4.7.9 O consumível, por ocasião de seu emprego, deve apresentar as mesmas condições de recebimento, no que se refere à isenção de defeitos, identificação e estado da embalagem. 4.7.10 O consumível específico de um determinado processo de soldagem não pode ser empregado em outro processo, a menos que por indicação expressa do fabricante. 4.7.11 Os eletrodos revestidos, eletrodos nus, eletrodos tubulares, varetas e fluxos em sua embalagem original devem ser armazenados sobre estrados ou prateleiras, em estufas que atendam às condições citadas no 4.5.5. As seguintes condições, no interior da estufa, devem ser observadas: a) a temperatura deve ser, no mínimo, 10 °C acima da temperatura ambiente, mas sempre igual ou superior a 20 °C e não ultrapassando 40 ºC; b) a umidade relativa do ar deve ser no máximo 50 %; c) se o fabricante do consumível indicar valores de temperatura e umidade relativa distintos que os das exigidos em a) e b), os mesmos devem ser atendidos. 4.7.12 Quando armazenadas na posição vertical, as embalagens de eletrodos revestidos devem ser posicionadas com as pontas de abertura de arco voltadas para cima. 4.7.13 A ordem de retirada de embalagens do estoque deve evitar a utilização preferencial dos materiais recém-chegados e conseqüente armazenagem prolongada de alguns lotes. 4.7.14 Os eletrodos de revestimento básico e os fluxos de baixo hidrogênio devem ser submetidos à secagem e às condições de manutenção da secagem em estufas que atendam aos requisitos citados em 4.5.5 a 4.5.9. 4.7.15 Os eletrodos não ressecáveis somente devem ser empregados em materiais de base “P number” 1 Grupo 1 e quando não houver requisito de tenacidade ou TTAT. Não é permitida a utilização destes eletrodos na soldagem de dutos. 4.7.16 Os eletrodos não ressecáveis devem ser submetidos aos testes em câmara climática e medição de hidrogênio difusível conforme requisitos estabelecidos nas AWS A5.1 A e AWS A4.3 respectivamente. 27
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4.7.17 Para efeito de aplicação dos requisitos de secagem, de modo geral, as embalagens devem ser consideradas como não estanques. A secagem pode ser dispensada nos casos de embalagens projetadas visando a estanqueidade e mediante aprovação prévia da PETROBRAS. 4.7.18 Na estufa de secagem, os eletrodos revestidos devem ser dispostos em prateleiras, em camada não superior a 50 mm e na estufa de manutenção da secagem em camada igual ou inferior a 150 mm. 4.7.19 Nas estufas com bandejas para secagem ou manutenção da secagem, a camada de fluxo deve ser igual ou inferior a 50 mm. 4.7.20 A secagem e a manutenção da secagem de eletrodos revestidos e fluxos devem obedecer aos parâmetros especificados pelo fabricante. Caso não haja uma recomendação específica do fabricante, devem ser utilizados os seguintes parâmetros: a) eletrodos revestidos de baixo hidrogênio devem ser submetidos às seguintes condições; — estufa de secagem: temperatura de 350 °C ± 30 °C durante 1 hora; — estufa de manutenção da secagem: temperatura de 150 °C a 180 °C; b) fluxos de baixo hidrogênio devem ser submetidos às seguintes condições: — estufa de secagem com bandejas: temperatura de 250 °C ± 20 °C durante 2 horas; — estufa de secagem com agitador: temperatura de 250 °C ± 20 °C durante 1 hora; — estufa para manutenção da secagem: temperatura de 150 °C ± 15 °C. 4.7.21 Os eletrodos de revestimento básico, quando de sua utilização no campo, devem ser mantidos entre 80 °C e 150 °C, em estufas portáteis (cochicho), conforme definido em 4.5.9. 4.7.22 Os eletrodos de revestimento básico que, fora da estufa de manutenção de secagem, não forem utilizados após uma jornada de trabalho devem ser identificados e separados, retornando à estufa de armazenagem para posterior ressecagem. Permite-se apenas uma ressecagem. 4.7.23 O fluxo de arco submerso que não se fundir durante a soldagem deve ser peneirado e ressecado, desde que não tenha sofrido qualquer tipo de contaminação. Posteriormente deve ser misturado com fluxo novo na proporção recomendada pelo fabricante. 4.7.24 Eletrodos revestidos devem ser ressecados e mantidos nas temperaturas recomendadas pelo fabricante. 4.8 Condições Ambientais 4.8.1 A soldagem não deve ser executada sob chuva, vento forte ou poeiras em geral, como por exemplo, as provenientes de jato abrasivo, aplicação ou remoção de isolamento térmico e refratário, a menos que a junta esteja protegida. 4.8.2 Para todos os processos de soldagem, meios de proteção devem ser empregados para evitar a ação de correntes de ar que possam alterar as condições de soldagem. 4.9 Preaquecimento e Temperatura Interpasse 4.9.1 O preaquecimento deve ser aplicado, quando requerido na Seção 5.
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4.9.2 A soldagem não deve ser executada quando a superfície da peça, numa faixa de 150 mm, centrada na junta a ser soldada, estiver úmida ou abaixo da temperatura de pré-aquecimento estabelecida para o material conforme condições específicas na Seção 5. 4.9.3 Caso o preaquecimento não seja requerido, a temperatura da superfície a ser soldada não pode ser inferior a 10 °C, neste caso, a superfície deve ser aquecida a 50 ºC com o objetivo de eliminar a umidade. 4.9.4 O preaquecimento deve ser realizado através de resistência elétrica, indução ou chama. O preaquecimento manual por chama com maçarico tipo chuveiro pode ser empregado desde que não haja restrição ao seu uso na Seção 5. Os profissionais encarregados do aquecimento manual à chama devem receber treinamento prévio e também devem ser orientados sobre os possíveis danos metalúrgicos para os diferentes materiais a serem soldados se esta operação for mal executada. Por segurança, a realização do preaquecimento a gás e a distribuição de gás devem estar no lado oposto onde o soldador está trabalhando. Não é permitido o uso de maçarico de bico de corte no preaquecimento. 4.9.5 De forma geral, a temperatura de preaquecimento deve ser medida no metal de base, em todos os membros da junta, do lado oposto à fonte de aquecimento, a uma distância de 75 mm das margens da solda. Devem ser elaborados procedimentos de preaquecimento e controle de temperatura. Esta condição não se aplica para ligações soldadas tubo x espelho. NOTA
No caso de aquecimento com chama, na qual a temperatura só possa ser medida pelo lado da fonte, o aquecimento deve ser interrompido pelo menos por 1 minuto, para cada 25 mm de espessura da peça, antes de sua medição.
4.9.6 A temperatura de interpasse deve ser medida no metal de solda, na região em que será depositado o passe seguinte. No caso de uso de lápis de fusão, quando permitido na Seção 5, a medição deve ser feita em uma zona adjacente para evitar contaminação do passe seguinte. 4.10 Pós-aquecimento 4.10.1 O pós-aquecimento deve ser aplicado quando requerido na Seção 5. 4.10.2 O pós-aquecimento deve ser realizado através de resistência elétrica, indução ou chama. O pós-aquecimento manual por chama com maçarico tipo chuveiro pode ser utilizado desde que não haja restrição ao seu uso na Seção 5. Os profissionais encarregados do pós-aquecimento manual à chama devem receber treinamento prévio e também devem ser orientados sobre os possíveis danos metalúrgicos para os diferentes materiais a serem soldados se esta operação for mal executada. Não é permitido o uso de maçarico de bico de corte no pós-aquecimento. 4.10.3 O pós-aquecimento, quando requerido, deve ser aplicado imediatamente após a conclusão da soldagem. Para tal, o ciclo de resfriamento deve ser interrompido na temperatura de pós-aquecimento indicada para a liga na Seção 5. 4.10.4 A temperatura de pós-aquecimento deve ser medida no metal de base, em todos os membros da junta, do lado oposto à fonte de aquecimento, a uma distância de 75 mm das margens da solda. Se a espessura do metal de base for maior que 75 mm então deve ser apresentado um plano de pósaquecimento e controle de temperatura para aprovação prévia da PETROBRAS. NOTA
No caso de aquecimento com chama, na qual a temperatura só possa ser medida pelo lado da fonte, o aquecimento deve ser interrompido pelo menos por 1 minuto, para cada 25 mm de espessura da peça, antes de sua medição.
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4.11 Inspeção e Controle da Qualidade 4.11.1 A inspeção das juntas soldadas e das soldas de revestimento, assim como a interpretação de seus resultados, deve atender aos requisitos das normas de projeto, de fabricação e montagem do equipamento ou da estrutura, bem como às indicações constantes da Seção 5. 4.11.2 Os ensaios aplicáveis para cada junta, bem como suas respectivas extensões, devem ser indicados no documento IEIS, elaborado de acordo com a PETROBRAS N-2301. 4.11.3 Todas as soldas devem ser 100 % inspecionadas visualmente e avaliadas com os critérios de aceitação da norma de fabricação aplicável. A inspeção visual deve preceder aos demais ensaios não destrutivos e abranger quando acessível a raiz da junta. 4.11.4 Os ensaios não destrutivos requeridos nesta Norma, devem ser conduzidos de acordo com procedimento de inspeção qualificado conforme as normas PETROBRAS aplicáveis. 4.11.5 Os consumíveis de soldagem devem ser inspecionados no recebimento, por amostragem, devendo ser realizada nos moldes de uma inspeção por atributos e verificada sua conformidade com os 4.7.5 a 4.7.9. A amostragem deve ser executada conforme instruções constantes no Anexo A. 4.11.6 O desempenho dos soldadores e operadores de soldagem deve ser controlado. O documento “Controle de Desempenho dos Soldadores e Operadores de Soldagem” deve ser elaborado de acordo com a PETROBRAS N-2301. 4.12 Reparo de Soldas 4.12.1 O reparo de defeitos de soldagem deve ser executado de acordo com o documento IEIS aplicável ao reparo, elaborado de acordo com a PETROBRAS N-2301, com base em procedimento de soldagem qualificado. 4.12.2 Os mesmos requisitos de inspeção requeridos para as juntas soldadas devem ser aplicados aos seus reparos. Sempre deve ser realizado ensaio não destrutivo em 100 % da superfície na região escavada antes da liberação do enchimento do reparo. 4.12.3 Os requisitos de reparos para cada material estão detalhados na Seção 5 desta Norma. Reparos adicionais precisam de aprovação prévia da PETROBRAS. A execução de cada reparo deve ser registrada, para soldas de fabricação ou manutenção. Neste caso, deve ser emitido o documento Relatório de Registro de Soldagem (RRS) de acordo com a PETROBRAS N-2301. 4.12.4 O processo SAW não deve ser utilizado em reparos de soldagem, exceto no caso de reparo de fabricação envolvendo equipamentos de grandes dimensões e espessuras. 4.13 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) 4.13.1 O TTAT deve ser aplicado, quando requerido pela norma de projeto ou de fabricação e montagem do equipamento ou estrutura, e atendendo as condições prescritas por essas normas. 4.13.2 O TTAT deve ser realizado através de resistência elétrica, indução ou em forno. 30
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4.13.3 A zona a ser aquecida à temperatura de TTAT deve abranger as áreas de soldas provisórias, referentes aos dispositivos auxiliares de montagem, mesmo quando removidos. 4.13.4 Recomenda-se fixar os termopares às peças por descarga capacitiva, de modo a garantir o contato elétrico por soldagem entre os fios do termopar e a superfície aquecida. [Prática Recomendada] 4.13.5 A execução do TTAT deve ser documentada. O documento Relatório de Registro de Tratamento Térmico (RRTT) deve ser elaborado conforme a PETROBRAS N-2301. 4.13.6 Requisitos de TTAT para cada material, quando aplicáveis, estão detalhados na Seção 5 desta Norma. 4.13.7 Para execução do TTAT localizado em soldas circunferenciais, ou no qual o componente tenha a liberdade de dilatação durante o tratamento, devem ser atendidas as condições estabelecidas na AWS D 10.10 ou WRC 452. 4.13.8 Outras configurações de TTAT localizado não são permitidas, exceto quando aprovado pela PETROBRAS, com base em análise do gradiente térmico gerado por simulação computacional. 4.14 Dispositivos Auxiliares de Montagem Os dispositivos auxiliares de montagem, quando permitidos pela norma de fabricação e montagem do equipamento ou estrutura, devem atender aos requisitos da Seção 5 e às seguintes condições: a) a soldagem do dispositivo auxiliar de montagem, ponteamento e outras soldas provisórias devem ser consideradas como soldas definitivas para efeito de aplicação dos requisitos desta Norma, inclusive quanto à qualificação de pessoal; b) o número de dispositivos auxiliares de montagem que impedem a contração transversal de solda deve ser minimizado, sendo preferíveis os dispositivos que limitam a deformação angular da junta soldada e que permitem a contração transversal; c) os dispositivos auxiliares de montagem não devem ser removidos por impacto e a área da solda provisória, após remoção, deve ser inspecionada por ensaio de líquido penetrante ou partículas magnéticas e não apresentar mordedura, poro, trinca, redução de espessura ou remoção incompleta; d) a soldagem dos dispositivos auxiliares de montagem deve ser depositada, no mínimo, distante 25 mm das margens do chanfro ou diretamente sobre as faces do chanfro; e) a parte do dispositivo auxiliar de montagem em contato ou soldado no equipamento deve ser de material de mesmo “P number” do metal de base, segundo a classificação do ASME BPVC Section IX, ou revestido com o consumível especificado para soldagem do metal de base com no mínimo duas camadas. NOTA
A reposição de material para corrigir a redução de espessura, se necessária, quando permitida pela norma de projeto, fabricação e montagem, pode ser feita por soldagem, observando o disposto no 4.12, após a aprovação prévia da PETROBRAS.
4.15 Marcação das Juntas Soldadas 4.15.1 A junta soldada deve ser marcada com o número de identificação do soldador ou operador de soldagem. 4.15.2 Em juntas soldadas por mais de um soldador ou operador de soldagem, a marcação deve distinguir quem executa cada um dos passes. 31
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4.15.3 A marcação por meio de puncionamento só deve ser permitida para espessura nominal maior que 6,4 mm a uma distância mínima de 25 mm da margem da solda em aço-carbono, aço molibdênio e aço cromo-molibdênio. Os demais materiais devem ser identificados por meio de marcador industrial desde que a sua composição não contamine o material. NOTA
Para oleodutos e gasodutos não deve ser permitida a marcação por meio de puncionamento.
4.16 Segurança na Soldagem 4.16.1 Qualquer serviço de soldagem deve ser realizado somente se observados os requisitos de segurança previstos na PETROBRAS N-2349 e procedimentos de Segurança, Meio-ambiente e Saúde (SMS) aplicáveis. 4.16.2 Recomenda-se o uso de máscaras foto sensível no serviço de soldagem. [Prática Recomendada] 4.16.3 Em trabalhos de soldagem em espaço confinado deve ser efetuada uma avaliação suplementar pela equipe de SMS com relação a proteção da equipe de soldagem.
5 Materiais 5.1 Aços-Carbono, Aços Carbono-Manganês e Micro Ligados 5.1.1 Introdução 5.1.1.1 Para efeito desta Norma são considerados aços de baixa resistência aqueles que apresentam limite de resistência mínima a tração especificado inferior a 490 MPa (71 ksi ) e “P number” 1 Grupo 1 ou 2. São considerados aços de alta resistência mecânica aqueles que apresentam limite de resistência a tração especificado igual ou superior a 490 MPa (71 ksi) e “P number” 1 Grupo 3 ou 4, além dos aços ligados de “P number” 3 (exceto os aços molibdênio C1/2Mo e 1/2Cr1/2Mo incluídos nesta Norma na família CrMo), “P number” 10 (exceto grupos H, I, J) e “P number” 11B. 5.1.1.2 Estes aços não devem ser empregados em temperaturas superiores a 400 ºC em regime de trabalho contínuo. 5.1.1.3 Devem ser observados os requisitos adicionais das normas e especificações para os aços de Alta Resistência e Baixa Liga – ARBL, microligados e temperados e revenidos, enquadrados segundo os “P number” 1 grupo 3 ou 4, 10 (exceto H, I, J) e 11B. 5.1.2 Soldabilidade 5.1.2.1 Estes aços normalmente apresentam boa soldabilidade quando o teor de carbono é menor que 0,20 % e carbono equivalente (CEIIW) inferior a 0,44 %, entretanto, podem ser suscetíveis a trinca induzida pelo hidrogênio (trinca a frio), especialmente quando a composição química é enriquecida em elementos de liga e/ou na soldagem de chapas grossas. 5.1.2.2 O preaquecimento pode ser necessário para reduzir a velocidade de resfriamento e favorecer a liberação do hidrogênio, uma vez que em alguns casos é inevitável a formação de microestruturas suscetíveis à trinca a frio. 32
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5.1.2.3 O pós-aquecimento geralmente não é necessário, entretanto deve ser avaliado quando envolver a soldagem de juntas de grande espessura e restrição. 5.1.3 Técnica Geral de Soldagem 5.1.3.1 A preparação da junta soldada pode ser feita por usinagem, corte a frio, esmerilamento, oxicorte, plasma, laser ou hidrocorte. Para os aços de alta resistência a ZTA formada pelos processos de corte deve ser removida por usinagem ou esmerilhamento. 5.1.3.2 Quando exigido requisito de impacto, a soldagem multipasse deve ser realizada com passes retilíneos e de pequena espessura, não devendo exceder a três vezes ao diâmetro da alma do eletrodo revestido no processo SMAW. 5.1.3.3 Os revestimentos de tipo básico dos consumíveis e dos fluxos devem apresentar hidrogênio difusível de no máximo 8 mL de hidrogênio por 100 g de metal de solda depositado (H8), exceto nos casos onde é exigido ou especificado maior controle do hidrogênio. 5.1.3.4 Para o processo FCAW devem ser seguidos os limites de hidrogênio difusível estabelecidos na Tabela 1.
Tabela 1 - Limite de Hidrogênio Difusível em Eletrodos FCAW Tensão mínima nominal de resistência do metal base
Designação do hidrogênio difusível máximo (conforme AWS A5.36, AWS A5.29 ou API RP 582)
≤ 70 ksi (483 MPa)
H16
> 70 ksi (483 MPa) e ≤ 85 ksi (587 MPa)
H8
> 85 ksi (587 MPa)
H4
5.1.3.5 Na soldagem dissimilar ou heterogênea dos aços carbono em equipamentos que operam abaixo de 315 ºC podem ser utilizados os consumíveis ER309 e E309. Para temperatura de operação acima de 315 ºC devem ser utilizados os consumíveis de ligas de níquel. 5.1.4 Processos de Soldagem Aplicáveis São permitidos os processos SMAW, GTAW, GMAW, FCAW-G, FCAW-S, SW e SAW. Outros processos podem ser aplicados mediante aprovação prévia da PETROBRAS. Os processos de soldagem aplicados devem estar de acordo com o código de projeto. Processos não previstos no código devem ser aprovados pela PETROBRAS. 5.1.4.1 SMAW a) os consumíveis devem ser especificados de acordo com as AWS A5.1 ou AWS A5.5; b) os eletrodos de classificação AWS EXX12, EXX13, EXX14, EXX24 e EXX27 não devem ser empregados na soldagem de estruturas metálicas marítimas e de componentes sujeitos a pressão; c) os eletrodos de classificação AWS EXX10 e EXX11 não devem ser empregados na soldagem de estruturas metálicas, componentes sujeitos a pressão e fundidos de qualquer espessura, exceto para oleodutos e gasodutos; d) em soldas em ângulo de tanques de armazenamento, com espessura menor ou igual a 12,5 mm, os consumíveis listados em b e c acima podem ser empregados quando permitido pela norma de projeto e com aprovação prévia da PETROBRAS. 33
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5.1.4.2 GTAW a) os consumíveis devem seguir as especificações da AWS A5.18; b) não é obrigatório o uso de gás de purga para proteção da raiz de solda pelo lado interno da peça. 5.1.4.3 GMAW a) os consumíveis devem seguir as especificações da AWS A5.18; b) não é obrigatório o uso de gás de purga para proteção da raiz de solda pelo lado interno da peça; c) o modo de transferência por curto circuito convencional não pode ser usado em espessura maior do que 10 mm; d) é permitido o uso do GMAW com curto-circuito controlado para realização de passe de raiz em dutos ou tubulações, exceto em derivações, ramais abaixo de 10” e soldas de encaixe. 5.1.4.4 FCAW a) os consumíveis devem seguir as especificações da AWS A5.36. Nos equipamentos fabricados conforme ASME, os consumíveis devem estar de acordo com o ASME Section II Parte C; b) o processo auto-protegido (FCAW-S) deve der utilizado apenas para soldagem de elementos estruturais de aço-carbono. Quando a estrutura metálica apresentar requisito de impacto, somente podem ser empregadas as classificações de consumíveis que apresentem requisitos mínimos de impacto comprovados por lote e mediante aprovação prévia da PETROBRAS; c) o processo com proteção gasosa adicional (FCAW-G) pode ser utilizado na soldagem em juntas de topo ou de ângulo de elementos estruturais e componentes sujeitos à pressão; d) o processo FCAW não é permitido para uso em derivações, ramais, uniões de tubo com casco (bocais) e soldas de encaixe; e) devem ser consideradas as possíveis variações de propriedades de impacto entre as diferentes marcas comerciais ou até mesmo entre lotes do mesmo fabricante, sendo assim, devem ser observados os requisitos mínimos de impacto estabelecidos para o metal de solda. 5.1.4.5 SAW Os consumíveis devem seguir as especificações da AWS A5.17 ou AWS A5.23. 5.1.5 Preaquecimento e Temperatura Interpasse 5.1.5.1 As juntas devem ser preaquecidas a temperatura igual ou superior às indicadas na Tabela 2.
Tabela 2 - Temperaturas de Preaquecimento e Interpasse Mínimas Especificadas para a Soldagem de Aços-Carbono e Carbono-Manganês Carbono equivalente - CE (ver Nota 1 do 5.1.5.2) CEIIW ≤ 0,41 % 0,41 % < CEIIW ≤ 0,43 % 0,43 % < CEIIW ≤ 0,45 % 0,45 % < CEIIW ≤ 0,47 % 0,47 % < CEIIW ≤ 0,50 %
Espessura calculada da junta soldada, e [mm] (ver Nota 2 do 5.1.5.2) e ≤ 20 20 < e ≤ 30 e > 30 10 ºC (mín.) 10 ºC (mín.) 10 ºC (mín.) (75 ºC) 10 ºC (mín.) 10 ºC (mín.) (50 ºC) 100 ºC 10 ºC (mín.) (50ºC) 10 ºC (mín.) (100 ºC) 100 ºC (125 ºC) 10 ºC (mín.) (100 ºC) 100 ºC (125 ºC) 125 ºC (150 ºC) 100 ºC (125 ºC) 125 ºC (150 ºC) 150 ºC (175 ºC) 34
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5.1.5.2 As seguintes indicações devem ser observadas na aplicação da Tabela 2: a) os valores entre parênteses aplicam-se às estruturas metálicas marítimas AWS D1.1 e aços de alta resistência; b) quando a temperatura ambiente for inferior a 10 ºC deve ser realizado o aquecimento até 50 ºC com o objetivo de retirar umidade; c) as temperaturas de pré-aquecimento das normas de projeto e fabricação podem ser aplicadas, a critério da PETROBRAS, em substituição aos valores apresentados na Tabela 2. NOTA 1 O carbono equivalente (CEIIW) deve ser calculado segundo a Equação 1 com base nos valores obtidos nos certificados de fabricação (análise química). Na ausência de certificado do material, identificar a composição química do material através de um dos seguintes ensaios: coletas de amostra para analise via úmida ou equipamento portátil de espectroscopia ótica de emissão. Quando isto não for possível ou viável recorre-se ao CEIIW máximo especificado na norma de fabricação do material. CEIIW % C
% Mn % Cr % Mo %V % Cu % Ni 6 5 15
(1)
NOTA 2 A espessura da junta soldada deve ser calculada conforme a Figura 1.
T3 = 0
37,5 mm
e = 0,5 (T1 + T2)
37,5 mm
T1
T2
T1
T3 = T2 T2
NOTA
e = 0,5 (T1 + 2T2)
T3
Pode haver soldagem dos dois lados ou de um único lado.
Figura 1 - Detalhe para Definição de Espessuras 35
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5.1.5.3 Quando houver requisito de tenacidade, a temperatura interpasse não deve exceder 250 °C. Quando não houver requisito de tenacidade a temperatura não deve exceder 315 °C. 5.1.5.4 Recomenda-se que o aquecimento manual por chama oxigás (maçarico tipo chuveiro) seja limitado em tubos ou cascos com espessura até 25,4 mm e diâmetro nominal de até 10’’. [Prática Recomendada] 5.1.6 Pós-aquecimento Normalmente não é requerido, exceto quando há risco de fissuração por hidrogênio, como em casos de chapas grossas e alta restrição. Neste caso, utilizar temperatura na ordem de 200 ºC e com tempo de patamar de 1 min/mm de espessura de junta, porém igual ou superior a 15 minutos. 5.1.7 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) O TTAT deve atender ao respectivo código de projeto e especificação técnica aplicável, inclusive o número de ciclos de tratamento. 5.1.8 Reparo por Soldagem 5.1.8.1 O procedimento de reparo de solda deve ser previamente qualificado quando houver requisito de tenacidade. 5.1.8.2 A mesma área de solda não pode ser reparada mais do que duas vezes, quando houver requisito de tenacidade. Quando não há requisito de tenacidade o número máximo de reparos fica limitado a três vezes. 5.1.8.3 O reparo deve ser executado em multipasse buscando o revenimento dos passes anteriores. 5.1.9 Requisitos Suplementares para Soldagem de Manutenção 5.1.9.1 Em equipamentos encharcados de hidrogênio deve ser avaliada a necessidade de tratamento prévio de desidrogenação (na faixa de 300 °C a 400 °C por no mínimo 4 horas), podendo variar em função do material de base, complexidade e espessura do equipamento. A temperatura não deve exceder 480 °C. 5.1.9.2 No caso da aplicação de técnicas de deposição controlada, em serviço de manutenção, o procedimento deve ser previamente qualificado e aprovado pela PETROBRAS. 5.1.10 Requisitos Suplementares de Inspeção Para os aços com resistência superior a 490 MPa (71 ksi) e “P number” 1 Grupo 3 ou 4, além dos aços ligados de “P number” 3 (exceto os aços molibdênio C1/2Mo e 1/2Cr1/2Mo), “P number” 10 (exceto grupos H, I, J) e “P number” 11B, caso não seja previsto TTAT, a inspeção final prevista pelo código de projeto ou fabricação deve ser realizada no mínimo 48 horas após a soldagem. No caso de soldagem de manutenção este tempo de espera pode ser reavaliado pelo responsável técnico pela soldagem da PETROBRAS.
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5.2 Aços de Baixa Liga Tratados Termicamente 5.2.1 Introdução 5.2.1.1 São aços da família Cromo-Molibdênio e Cromo-Niquel-Molibdênio. Estes aços são empregados geralmente na indústria do petróleo e petroquímica como partes ou componentes de máquinas. A maior parte destes aços contém teor de carbono compreendido entre 0,28 % a 0,45 % e adição de elementos de liga conferindo grande temperabilidade. NOTA
Os materiais Cromo-Molibdênio citados no 5.3 não estão contemplados no 5.2.
5.2.1.2 Para efeito desta norma serão considerados Cromo-Molibdênio os aços AISI 4130/4140 e Cromo-Niquel-Molibdênio os aços AISI 4340/8630. 5.2.2 Soldabilidade 5.2.2.1 Estes aços apresentam melhor soldabilidade na condição de recozido ou superrevenido (tratados acima das temperaturas típicas de revenimento). Independente do estado inicial da microestrutura, estas juntas necessitam sofrer tratamento térmico para enquadramento da resistência mecânica após a soldagem. 5.2.2.2 A microestrutura da ZTA destes materiais quando submetidos a “altas taxas de resfriamento” será constituída de martensita ou martensita e bainita. 5.2.2.3 Por serem aços de alta temperabilidade se torna necessário na soldagem o controle da taxa de resfriamento, através do controle da temperatura de preaquecimento e interpasse. 5.2.3 Técnica Geral de Soldagem 5.2.3.1 A preparação da junta soldada pode ser feita por usinagem, oxi-corte, plasma, laser ou hidrocorte. A ZTA formada pelos processos de corte deve ser removida por usinagem ou esmerilhamento. 5.2.3.2 A soldagem multipasse deve ser realizada com passes retilíneos e de pequena espessura, não devendo exceder a três vezes ao diâmetro da alma do eletrodo revestido no processo SMAW. 5.2.3.3 Deve ser utilizado consumíveis com teor de hidrogênio difusível máximo de 4 mL de hidrogênio por 100 g de metal de solda depositado (H4) e resistência mecânica compatível com o metal de base. 5.2.3.4 Os procedimentos de soldagem devem ser realizados de acordo com a classe de dureza dos materiais. Nesses procedimentos, os materiais são descritos com base na classificação AISI e com a dureza requerida para os elementos mecânicos a serem soldados. 5.2.4 Processo de Soldagem Aplicáveis São permitidos os processos de soldagem SMAW, GMAW e GTAW.
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5.2.5 Condições Gerais para Consumíveis 5.2.5.1 Devido aos diferentes tratamentos térmicos que estes aços podem ser submetidos na sua fabricação, para a escolha do consumível deve ser observada a resistência mecânica do material de base a ser soldado. 5.2.5.2 Sempre que possível, a composição química do metal de adição deve se aproximar do metal de base. 5.2.6 Preaquecimento e Interpasse O preaquecimento e interpasse devem ser executados por resistência elétrica, indução ou chama, sendo o aquecimento manual por chama permitido apenas na soldagem de tirantes e peças auxiliares de montagem não sujeitas à pressão interna. As temperaturas de preaquecimento e interpasse devem atender à Tabela 3.
Tabela 3 - Temperatura de Preaquecimento Interpasse Mínimo e de Interpasse Máximo para Aços de Baixa Liga Tratados Termicamente AISI 4130 4140 4340 8630
Preaquecimento para faixas de espessura (mm) < 12,7 ≥ 12,7 a 25,4 ≥ 25,4 150 ºC 200 ºC 230 ºC 175 ºC 230 ºC 250 ºC 230 ºC 250 ºC 300 ºC 100 ºC 120 ºC 150 ºC
Interpasse máximo 315 ºC 350 ºC 320 ºC 250 ºC
5.2.7 Pós-aquecimento Deve ser realizado o pós-aquecimento de 250 °C a 300 ºC com tempo de patamar de 1 min/mm de espessura de junta, porém igual ou superior a 30 minutos. NOTA
Recomenda-se que no final do pós-aquecimento o resfriamento seja controlado com taxa de resfriamento inferior a 95 ºC/h até 80 ºC e isolamento térmico da junta até a temperatura ambiente. [Prática Recomendada]
5.2.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) O TTAT deve atender ao respectivo código de projeto e especificação técnica aplicável. 5.2.9 Reparo por Soldagem de Manutenção 5.2.9.1 A mesma área de solda não pode ser reparada mais do que duas vezes quando houver requisito de tenacidade. Quando não há requisito de tenacidade o número máximo de reparos fica limitado a três vezes. 5.2.9.2 O reparo deve ser executado em multipasse buscando o revenimento dos passes anteriores. 5.2.9.3 No caso da aplicação de técnicas de deposição controlada o procedimento deve ser previamente aprovado pela PETROBRAS.
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5.2.10 Requisitos Suplementares para Inspeção 5.2.10.1 Na preparação do bisel deve ser realizado ensaio por líquido penetrante. 5.2.10.2 Após a soldagem as soldas devem ser 100 % inspecionadas por líquido penetrante. 5.2.10.3 A inspeção final deve ser realizada 48 horas após a soldagem. No caso de soldagem de manutenção este tempo de espera pode ser reavaliado pelo responsável técnico pela soldagem da PETROBRAS. 5.3 Aços Cromo-Molibdênio e Aços Molibdênio 5.3.1 Introdução 5.3.1.1 Os aços ferríticos Cr-Mo costumam ser empregados em temperaturas superiores a 400 ºC pela boa resistência a quente. Estas ligas apresentam baixa taxa de deformação a quente e boa resistência ao hidrogênio, sendo algumas especificações empregadas a temperatura de até 650 ºC. Para efeito desta norma são considerados aços cromo-molibdênio e cromo-molibdênio modificado as ligas com teor de cromo compreendido entre 0,5 % e 11,5 % e molibdênio com teor entre 0,44 % e 1,1 %. 5.3.1.2 Além do cromo e molibdênio, algumas ligas podem sofrer adição de outros formadores de carbetos (V, Nb, W, Ti) e neste caso é comum a presença dos elementos Ni, Al, N e/ou B. O aço molibdênio por familiaridade foi incluído nesta subseção. 5.3.2 Soldabilidade 5.3.2.1 Estes aços apresentam boa soldabilidade quando o teor de carbono é menor que 0,15 %, entretanto, são sensíveis à trinca induzida pelo hidrogênio (trinca a frio), especialmente quando a composição química é enriquecida em elementos de liga e/ou na soldagem de chapas grossas. No caso do ASME BPVC Section IX estes aços são designados pelos seguintes “P number” conforme a Tabela 4.
Tabela 4 - Designação de “P numbers” Conforme ASME BPVC Section IX Designação básica C-Mo
Cr-Mo
Cr-Mo-V
Composição básica C-0,5Mo 0,50Cr-0,50Mo 1,0Cr-0,5Mo 1,25Cr-0,5Mo 2,25Cr-1,0Mo 3,0Cr-1Mo 5,0Cr-0,50Mo 7,0Cr-0,5Mo 9,0Cr-1,0Mo 2,25Cr-1,0Mo-V 9,0Cr-1,0Mo-V 39
“P number” 3 3 4 4 5A 5A 5B 5B 5B 5C 15E
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5.3.2.2 O preaquecimento geralmente é necessário para reduzir a velocidade de resfriamento e favorecer a liberação do hidrogênio, uma vez que em alguns casos é inevitável a formação de microestrutura bainítica e/ou martensítica. 5.3.2.3 O pós-aquecimento geralmente é realizado para os aços Cr–Mo após soldagem. 5.3.3 Técnica Geral de Soldagem 5.3.3.1 A soldagem multipasse deve ser realizada com passes retilíneos de baixa espessura, visando o revenimento das regiões de grãos grosseiros proveniente dos passes anteriores. 5.3.3.2 Na união entre dois aços Cr-Mo com composições químicas diferentes, o consumível indicado para o metal base de menor teor de liga deve ser preferido em função da menor susceptibilidade a trinca induzida pelo hidrogênio. 5.3.3.3 De um modo geral, na união entre dois aços Cr-Mo de composições químicas diferentes, a temperatura de preaquecimento mínima deve ser a especificada para o aço de maior teor de liga. 5.3.3.4 É recomendável que o ciclo de soldagem nos aços Cr-Mo não seja interrompido até a conclusão completa da soldagem conforme procedimento qualificado. No caso de tubos de parede relativamente fina e teor de cromo menor que 4 %, o ciclo de soldagem pode ser excepcionalmente interrompido desde que pelo menos duas camadas de solda estejam depositadas ou 1/3 do chanfro preenchido, o que for maior, respeitando o pós-aquecimento especificado. [Prática Recomendada] NOTA
Em caso de interrupção do ciclo de soldagem as recomendações da AWS D10.8 devem ser seguidas.
5.3.3.5 O aquecimento manual por chama oxigás (maçarico tipo chuveiro) deve ser limitado a tubos com espessura abaixo de 13 mm e diâmetro nominal de até 10’’. 5.3.4 Processos de Soldagem Aplicáveis São permitidos os processos SMAW, GTAW, GMAW, FCAW-G e SAW. Outros processos podem ser aplicados mediante aprovação prévia da PETROBRAS. O processo FCAW-S não é permitido. 5.3.4.1 SMAW a) não é permitido o uso de consumíveis sintéticos; b) não é permitida a soldagem de raiz pelo processo SMAW. 5.3.4.2 GTAW a) a purga da raiz com gás inerte é obrigatória na soldagem de componentes para aços com teor de cromo igual ou superior a 3 %, com a finalidade de evitar a oxidação interna na face da raiz, exceto quando há a remoção completa do passe de raiz pelo lado oposto; b) para aços com teor de 2,25Cr-1Mo é recomendável purga com gás inerte; [Prática Recomendada] c) o gás inerte de proteção na soldagem do aço 9Cr-1Mo-V-Nb (Gr. 91) deve apresentar 99,998 % de argônio (alta pureza); d) purga com o nitrogênio durante a soldagem não é permitida. 40
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5.3.4.3 GMAW a) somente são permitidos os modos de transferência por spray, para a posição plana, e pulsado para todas as posições; b) quando o gás de proteção na soldagem pelo processo GMAW apresenta característica ativa, o arame deve apresentar elementos desoxidantes. Não é permitido utilização de CO2 puro, entretanto podem ser empregadas misturas de argônio até 25 % de CO2; c) não é permitida a soldagem de enchimento de derivações, ramais, soldas de encaixe e uniões de tubo com o casco, porém é permitida a soldagem de juntas de topo; d) não é permitida a soldagem do passe de raiz. 5.3.4.4 FCAW-G a) o processo não deve ser empregado em equipamento pressurizado e sujeito a fragilização pelo revenido; b) as propriedades mecânicas dos depósitos em arame tubular são sensíveis a variações no processo de fabricação e composição das matérias primas, portanto os consumíveis devem ser adquiridos com ensaios no lote que deve ser empregado, conforme AWS A5.01 “schedule” J, Classe T3; c) não é permitida a soldagem de enchimento de derivações, ramais, soldas de encaixe e uniões de tubo com o casco, porém é permitida a soldagem de enchimento em juntas de topo. 5.3.4.5 SAW a) o fluxo não deve conter elementos de liga; b) no caso de mudança de fornecedor ou em alguma variável de fabricação o depósito deve ser testado novamente, especialmente nos aços 2,25Cr-1Mo e família; c) cuidado especial deve ser dado ao fluxo quanto ao risco de contaminação por impurezas e umidade; d) em soldagem multipasse, com ou sem requisito de impacto ou TTAT, não é permitida a redução significativa do número de passes. Somente é permitida a redução se nenhum passe possuir dimensão maior que 12 mm, caso contrário, deve ser feita nova qualificação de procedimento. 5.3.5 Condições Gerais para Consumíveis 5.3.5.1 Os consumíveis devem ser selecionados de acordo com a Tabela 5 e estar conforme as seguintes indicações: a) para equipamentos fabricados em aço Cr-Mo, sujeitos a fragilização pelo revenido ou que apresentem controle de impurezas, para metais de base e consumíveis especificados em documentos contratuais, devem ser atendidos os requisitos mínimos das API RP 934 A/B/C/D/E e API TR 938-B. Restrições de composição química e controle de impurezas como Fator de Bruscato (Fator X), Fator de Watanabe (Fator J), Fator K e Fator Komizo/Sugiyama (Fator PE), percentual máximo de ferrita e de tenacidade ao impacto, quando aplicável, devem ser observados. Nestes casos, os consumíveis devem ser adquiridos conforme AWS A5.01, Schedule J, segundo a especificação de projeto; b) na soldagem dos aços Cr-Mo os eletrodos com revestimentos de tipo básico e fluxos para arco submerso devem apresentar hidrogênio difusível de no máximo 8 mL de hidrogênio por 100 g de metal de solda depositado (H8), exceto os consumíveis de resistência maior ou igual a 90 ksi, onde o teor máximo 4 mL de hidrogênio por 100 g de metal depositado (H4) é exigido ou quando independente da resistência, valores abaixo de H8 são especificados no projeto do equipamento; c) outros processos devem apresentar no máximo 4 mL de hidrogênio por 100 g de metal de solda depositado. 41
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Tabela 5 - Consumíveis para Aços Molibdênio e Cromo-Molibdênio
Material tipo
Espec. AWS
Eletrodo revestido (SMAW) classificação AWS Fabricação e manutenção
0,5Mo 0,5Cr-0,5Mo 1Cr-0,5Mo 1,25Cr-0,5Mo
A5.5 A5.5 A5.5
E7018-A1 E8018-B1 E8018-B2
Alternativa para manutenção E8016-B1 E8016-B2 E701X-B2L
Espec . AWS
A5.28 A5.28
ER80S- D2 ER80S-G
Alternativa para manutenção ER70S- A1 -
A5.28
ER80S-B2
ER70S-B2L
Fabricação e manutenção
2,25Cr–1Mo
A5.5
E901X-B3
-
A5.28
5Cr–0,5Mo
A5.5
E801X-B6
E801X-B6L
A5.28
9Cr–1Mo
A5.5
E801X-B8
E801X-B8L
A5.28
9Cr–1Mo-V
A5.5
E901X-B9
-
A5.28
Material tipo
Espec. AWS
Arame tubular (FCAW) classificação AWS
A5.29 A5.29
E8XT1-A1M E8XT1-B1M
Alternativa para manutenção -
A5.29
E8XT1-B2M
A5.29 A5.29 A5.29 A5.29
E9XT1-B3M E8XT1-B6M E8XT1-B8M E9XT1-B9M
Fabricação e manutenção 0,5Mo 0,5Cr-0,5Mo 1Cr-0,5Mo 1,25Cr-0,5Mo 2,25Cr–1Mo 5Cr–0,5Mo 9Cr–1Mo 9Cr–1Mo-V
Eletrodo nu e vareta (GMAW / GTAW) classificação AWS
Espec . AWS
ER90S-B3 ER80S-B6 ER80S-B8 ER90S-B9
ER80S-B3L -
Arco submerso (SAW) classificação AWS
A5.23 A5.23
EA1 EB1
Alternativa para manutenção -
E7XTX-B2L
A5.23
EB2
-
E9XTX-B3L E8XTX-B6L E8XTX-B8L -
A5.23 A5.23 A5.23 A5.23
EB3 EB6 EB8 EB9
-
Fabricação e manutenção
5.3.5.2 As seguintes indicações e restrições devem ser observadas na aplicação da Tabela 5: a) os consumíveis alternativos para manutenção só devem ser empregados após aprovação prévia da PETROBRAS; b) para fabricação de tambores de coque, os consumíveis E 7018-B2L e ER 70S-B2L podem ser indicados, desde que as propriedades mecânicas e composição química sejam compatíveis com a especificada em projeto; c) o consumível ER80S-G deve apresentar composição química similar e propriedades mecânicas compatíveis com o aço 0,5Cr-0,5Mo. Os certificados devem ser previamente apresentados e aprovados pela PETROBRAS; d) o sufixo M na classificação de consumível para arame tubular indica que o gás de proteção é constituído por 80 % Ar + 20 % CO2 ou 75 % Ar + 25 % CO2; e) para os equipamentos fabricados com consumíveis de composição 1,25Cr-0,5Mo, 2,25Cr-1Mo e 2,25Cr-1Mo-V, nos quais é exigido pelo código de projeto requisito de impacto, o tempo total (mínimo) de patamar para o TTAT deve atender a especificação de projeto. Neste caso, a aquisição destes consumíveis deve ser conforme AWS A5.01 Schedule J e os lotes devem ser especificados conforme os seguintes critérios mínimos: — aço 1,25Cr-0,5Mo (Gr 11): o ensaio de impacto deve apresentar média de 55 J e individual mínimo de 47 J a uma temperatura de -18 °C após TTAT; — aço 2,25Cr-1Mo (Gr 22): o ensaio de impacto deve apresentar média de 55 J e individual mínimo de 47 J a uma temperatura de -30 °C após TTAT;
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f) para o aço 9Cr-1Mo-V-Nb (Gr 91) os requisitos mínimos de impacto abaixo devem ser atendidos: — média de 34 J (25 ft-lbs) com nenhum valor abaixo de 22 J (16 ft-lbs) a 20 °C (70 °F) após TTAT por no mínimo 2 horas para todos os processos, exceto para o processo GMAW. O processo GMAW não é permitido. O processo FCAW não deve ser empregado em tubos e equipamentos sujeitos a pressão conforme API TR 938-B, entretanto, pode ser empregado em equipamentos não pressurizados desde que aprovado previamente pela PETROBRAS, quando a média dos valores de impacto for no mínimo de 22 J (16 ft-lbs), com nenhum valor abaixo de 15 J (11 ft-lbs); NOTA
Outros requisitos das especificações de projeto e normas aplicáveis à fabricação do equipamento devem também ser especificadas e atendidas na requisição dos consumíveis de soldagem como, por exemplo, TTAT simulado para ensaio de Charpy. g) no caso de soldagem heterogênea, quando não proibida pela norma de projeto ou de fabricação e montagem do equipamento, o consumível deve ser especificado como estabelecido, considerando-se os processos de soldagem SMAW e GTAW e as condições operacionais conforme Tabela 6.
Tabela 6 - Consumíveis para Soldagem Heterogênea dos Aços Molibdênio e CromoMolibdênio Condições operacionais Meio
Temperatura
Temperatura máxima de aplicação (°C) ≤ 315 GTAW SMAW
Sem significativa Cíclica ou ERNiCr-3 presença de não enxofre Sem significativa ER309 Não cíclica presença de ER309Mo enxofre
> 315 (preferível) GTAW SMAW
> 315 GTAW SMAW
ENiCrFe-3 ENiCrFe-3 ERNiCr-3 ENiCrFe-2 ERNiCr-3 ENiCrFe-2 (Nota 1) E309-XX E309MoXX
-
-
-
-
NOTA 1 ENiCrFe-3 temperatura máxima de operação 480 ºC. NOTA 2 As limitações de temperatura para as composições químicas (consumíveis) indicados na tabela devem ser respeitadas para os demais processos de soldagem ao arco elétrico admitidos na soldagem dos aços Cr-Mo.
5.3.6 Preaquecimento e Temperatura de Interpasse As temperaturas de preaquecimento e interpasse devem estar de acordo com a Tabela 7.
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Tabela 7 - Preaquecimento e Temperatura de Interpasse para Aços Cromo-Molibdênio e Aços Molibdênio Temperaturas de preaquecimento e interpasse mínima para a soldagem de aços Cr-Mo de diferentes espessuras (ver Notas 1, 2 e 3). Espessura (mm) Material - “P number” (PN) ≤ 12 > 12 C-0,5Mo - (PN 3) Não requerido 150 ºC 0,5Cr-0,5Mo - (PN 3) 1Cr-0,5Mo - (PN 4) 1,25Cr-0,5Mo - (PN 4) 150 ºC 200 ºC 2Cr-0,5Mo - (PN 4) 2,25Cr-1Mo - (PN 5A) 2,25-3Cr-Mo-V - (PN 5C) 200 ºC 250 ºC 3Cr-1Mo - (PN 5A) 5Cr-0,5Mo - (PN 5B) 7Cr-0,5Mo - (PN 5B) 200 ºC 250 ºC 9Cr-1Mo - (PN 5B) 9Cr-1Mo-V-Nb - (PN 15E) 200 ºC 250 ºC NOTA 1 NOTA 2 NOTA 3
NOTA 4
NOTA 5
Temperatura máxima de interpasse (ver Nota 4) Todas as espessuras 250 ºC
300 ºC
350 ºC
350 ºC 330 ºC
Para soldagem GTAW, as temperaturas indicadas na Tabela 7 podem ser reduzidas em até 50 oC no passe de raiz quando a espessura é menor ou igual a 12 mm. Soldas heterogêneas, qualquer teor de cromo e espessura da junta: 150 ºC, exceto para os aços carbono-molibdênio com espessura da junta igual ou inferior a 12 mm, para o qual não é requerido o preaquecimento. Na deposição por soldagem de revestimento anti-corrosivo (“weld overlay”) o preaquecimento mínimo deve ser de 150 ºC para os aços Cr-Mo independente da espessura. Preaquecimento de 100 ºC é necessário para o aço carbono-molibdênio com espessura superior a 12 mm. A temperatura interpasse máxima em soldas heterogêneas ou de revestimento deve ser inferior a 175 ºC, entretanto, em fabricação pode ser admitido até 220 ºC desde que aprovado pela PETROBRAS e que comprovadamente não acarrete dano ao revestimento, através de ensaios de corrosão conforme ASTM A 262 aplicável ao aço inoxidável austenítico. Após a realização de operações de corte térmico e goivagem a ZTA do corte deve ser integralmente removida antes da soldagem (preparação do bisel).
5.3.7 Pós-aquecimento 5.3.7.1 Deve ser requerido nas seguintes condições, em função do material e da espessura da junta conforme Tabela 8.
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Tabela 8 - Pós-aquecimento para Aços Cromo-Molibdênio e Aços Molibdênio Denominação básica C-Mo Cr-Mo Cr ≤ 2 % Cr-Mo 2 %
Composição básica C-0,5Mo 0,50Cr-0,50Mo 1,0Cr-0,5Mo 1,25Cr-0,5Mo 2,25Cr-1,0Mo 5,0Cr-0,50Mo 7,0Cr-0,5Mo 9,0Cr-1,0Mo 9,0Cr-1,0Mo-V 2,25Cr-1Mo-V e 1Mo-V
Espessura (mm) > 25 > 20
3Cr-
Temperatura (°C)
Tempo
200 300
> 12
300
>6
300
> 12
350 - 400
1 min/mm (mínimo 15 min)
4 a 6 horas
5.3.7.2 O pós-aquecimento não é requerido para soldas heterogêneas, exceto nos casos de junta com alta restrição e/ou espessura, porém não deve ultrapassar a 175 °C. 5.3.7.3 Quando não for requerido pós-aquecimento, a junta soldada deve ser protegida do resfriamento rápido através de manta cerâmica isolante. 5.3.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) 5.3.8.1 O TTAT deve atender ao respectivo código de projeto e especificação técnica aplicável, inclusive o número de ciclos de tratamento. 5.3.8.2 Para os aços Cr-Mo de “P number” 5A, 5B, 5C e 15E o TTAT somente deve ser iniciado após a junta soldada ter resfriado abaixo de 50 °C. NOTA
para os materiais de “P number” 5C na soldagem das juntas com alta restrição, como no exemplo de soldagem de bocais no equipamento, deve ser prevista a necessidade de fazer o TTAT ou pelo menos o TTAT Intermediário imediatamente após a soldagem, sem deixar resfriar o componente/ peça / equipamento abaixo da temperatura interpasse.
5.3.8.3 As juntas soldadas em Cr-Mo que serão submetidos ao TTAT devem ser movimentadas com todo o cuidado no período compreendido entre o término da soldagem e a realização do tratamento. NOTA
Recomenda-se que antes de qualquer movimentação seja realizado o pós aquecimento. [Prática Recomendada]
5.3.8.4 Previamente ao TTAT, deve ser verificado a necessidade de suportação ou escoramento do componente para evitar deformação plástica sem controle. 5.3.8.5 Os ensaios não destrutivos requeridos devem ser realizados após o TTAT. 5.3.8.6 Recomenda-se que seja realizado ensaios não destrutivos antes do TTAT. [Prática Recomendada] 5.3.8.7 Para materiais temperados e revenidos a temperatura máxima de TTAT deve ser inferior a de revenido do material de base em no mínimo 15 °C.
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5.3.8.8 A temperatura de TTAT em juntas dissimilares deve ser especificada em função do aço com maior teor de elemento de liga. 5.3.9 Ensaio de Dureza em Juntas Homogêneas De forma geral, a dureza na zona fundida e termicamente afetada após TTAT não deve exceder ao limites da Tabela 9. Valores mais restritivos devem ser empregados quando indicados pela norma de projeto.
Tabela 9 - Dureza na Zona Fundida e Termicamente Afetada após TTAT Denominação básica C-Mo Cr-Mo
Cr-Mo Cr-Mo-V
Composição básica Dureza C-0,5Mo 0,50Cr-0,50Mo 225 HB (237 HV) 1,0Cr-0,5Mo 1,25Cr-0,5Mo 2,25Cr-1,0Mo 5,0Cr-0,50Mo 241 HB 7,0Cr-0,5Mo (250 HV). 9,0Cr-1,0Mo 9,0Cr-1,0Mo-V
5.3.10 Reparo por Soldagem 5.3.10.1 A mesma área de solda não pode ser reparada mais do que duas vezes em aços temperados e revenidos ou envolvendo espessuras maior que 19 mm. 5.3.10.2 Todos os reparos por soldagem devem ser realizados mediante procedimento de soldagem qualificado de acordo com o especificado na Seção 4. 5.3.10.3 O reparo deve ser executado em multipasse buscando o revenimento dos passes anteriores, independente se a peça sofrerá TTAT. A soldagem sempre deve buscar o revenimento da região de grãos grosseiros dos passes anteriores e ZTA. O procedimento de reparo de soldagem deve prever este revenimento. 5.3.10.4 O metal de base próximo ao reparo deve ser inspecionado com ultrassom para verificar a presença de trincas, de acordo com o especificado ASME BPVC Section V. 5.3.11 Requisitos Suplementares para Soldagem de Manutenção 5.3.11.1 Em manutenção, caso o TTAT seja dispensado com aprovação da PETROBRAS, além das camadas com deposição controlada e os passes de enchimento, uma camada adicional de revenimento deve ser realizada e posteriormente retirada. Esta camada de revenimento não deve tocar o metal de base. 5.3.11.2 Em serviço de manutenção, no caso da aplicação de técnicas de deposição controlada com passe final de revenimento e posterior remoção, o procedimento deve ser previamente qualificado conforme o código de projeto e com aprovação prévia da PETROBRAS. Estas técnicas demandam repetidos ensaios, verificações e treinamento de toda mão de obra. Mudança de posição de soldagem deve ser considerada como variável essencial, pois influencia no aporte térmico. Além do aporte térmico de cada passe, a relação de aporte térmico entre passes deve ser controlada. Adicionalmente, todos os demais parâmetros incorporados ao procedimento técnico devem ser registrados e fielmente cumpridos (sobreposição entre os passes, ângulo de ataque, diâmetro dos eletrodos, sequência de soldagem). 46
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5.3.11.3 Não é permitido emprego de técnicas de deposição controlada como meio de evitar o TTAT em aços 5Cr-0,5Mo ou de maior teor de liga quando o TTAT é indicado pela norma de projeto. 5.3.11.4 Na soldagem de manutenção, os parâmetros e técnicas de soldagem podem apresentar significativa diferença em relação aos materiais no estado de novo, sendo necessária avaliação do estado físico do material no estado envelhecido. Neste caso, o procedimento de reparo deve ser previamente avaliado e aprovado pela PETROBRAS. 5.3.12 Requisitos Suplementares para Inspeção 5.3.12.1 Em equipamentos encharcados de hidrogênio deve ser avaliada a necessidade de tratamento prévio de desidrogenação (na faixa de 350 °C a 450 °C por no mínimo 4 horas), podendo variar em função do material de base, complexidade e espessura do equipamento. A temperatura não deve exceder 480 °C. 5.3.12.2 Na soldagem de manutenção, o bisel no lado do material envelhecido sempre deve ser previamente inspecionado por líquido penetrante antes da soldagem. 5.3.12.3 Durômetros portáteis que utilizam esferas de 10 mm de diâmetro não devem ser aplicados para a medida de dureza na ZTA. 5.3.12.4 Caso não seja requerido TTAT, a inspeção final prevista pelo código de projeto ou fabricação deve ser realizada no mínimo 48 horas após a soldagem. No caso de soldagem de manutenção este tempo de espera pode ser reavaliado pelo responsável técnico pela soldagem da PETROBRAS. 5.4 Aço Níquel 5.4.1 Introdução 5.4.1.1 As ligas ferríticas com adição de níquel apresentam boa resistência mecânica e tenacidade, sendo empregadas em serviços criogênicos ou em sistemas que eventualmente possam ser submetidos a baixas temperaturas operacionais. A temperatura mínima de aplicação é função do percentual de níquel na liga, podendo variar de -50 °C a -196 °C. 5.4.1.2 Para efeito desta Norma são considerados aços ferríticos ao níquel aqueles que apresentam teor de níquel variando de 1 % até 9 % e que atendam à especificação de material indicada pela norma de projeto do equipamento. 5.4.2 Soldabilidade 5.4.2.1 Apresentam boa soldabilidade, entretanto quanto maior a adição de níquel, maior a temperabilidade especialmente nos aços de alto teor de níquel (≥ 5 % Ni), nos quais a ZTA é constituída por martensita com relativa tenacidade em função do teor de níquel e controle do teor de carbono. 5.4.2.2 As propriedades mecânicas e tenacidade podem ser comprometidas quando há crescimento excessivo dos grãos da ZTA em função do alto aporte térmico adotado. 5.4.2.3 Na soldagem homogênea e especialmente na heterogênea a poça de fusão dos aços C-Ni apresenta baixa fluidez quando comparada ao do aço C-Mn. 47
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5.4.2.4 Contaminantes de origem externa não devem entrar em contato com estes materiais, especialmente o enxofre proveniente de lápis térmico, graxas, sabão, etc. Os aços C-Ni são enquadrados como “P number” 9 e 11A conforme o ASME BPVC Section IX. 5.4.2.5 Porosidade pode ser evitada pelo controle do hidrogênio difusível e emprego de arco bem curto. [Prática Recomendada] 5.4.2.6 Devido a mais alta capacidade de magnetização quando comparado ao aço-carbono, cuidados adicionais devem ser tomados, principalmente no aço 9 % Ni. A desmagnetização ou anulação do campo magnético em alguns casos pode ser necessária antes da soldagem. 5.4.3 Técnica Geral de Soldagem 5.4.3.1 A soldagem deve ser multipasse, com passes retilíneos e com recomendação de perfil ligeiramente convexos. Entretanto, em soldas em ângulo, o perfil de acabamento do passe ou camada deve ser ligeiramente côncavo com o objetivo de reduzir o efeito de concentradores de tensão Os passes que apresentem convexidade excessiva devem ser reparados por esmerilhamento para evitar falta de fusão. 5.4.3.2 Os aços ao níquel e em especial os de alto níquel, como o 9 % Ni, apresentam camada de óxido relativamente aderente que deve ser retirada antes do início da soldagem. 5.4.3.3 O aporte térmico deve ser inferior a 2 kJ/mm na soldagem homogênea e 1,5 kJ/mm na heterogênea. Com o processo arco submerso, deve ser inferior a 2,8 kJ/mm e 2,5 kJ/mm respectivamente. NOTA
Para o aço 9 % Ni um aporte térmico de até 2 kJ/mm pode ser aplicado.
5.4.3.4 Na fase de qualificação de soldas heterogêneas recomenda-se o ensaio de dobramento longitudinal ao invés do transversal. [Prática Recomendada] 5.4.3.5 O aquecimento manual por chama oxigás (maçarico tipo chuveiro) deve ser limitado a tubos ou cascos com espessura até 13 mm e diâmetro nominal de até 10’’. 5.4.4 Processos de Soldagem Aplicáveis São permitidos os processos SMAW, GTAW, GMAW e SAW. Outros processos podem ser aplicados mediante aprovação prévia da PETROBRAS. O processo FCAW não é permitido com ou sem proteção gasosa. 5.4.4.1 SMAW a) b) c) d)
não é permitido o uso de consumível sintético; o revestimento deve ser básico e no máximo H8 de hidrogênio difusível; não é permitida soldagem de raiz pelo processo SMAW; a oscilação do eletrodo deve ser tal que a largura do passe não exceda a três vezes o diâmetro da alma do eletrodo revestido.
5.4.4.2 GTAW a) o gás de proteção da raiz deve ser argônio, hélio ou mistura destes gases; b) a purga da raiz deve ser mantida até a conclusão da terceira camada de solda ou 6,4 mm, o que for maior; c) purga com o nitrogênio durante a soldagem não é permitida. 48
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5.4.4.3 GMAW Não é permitido soldagem de raiz e passe de reforço da raiz pelo processo GMAW. Não é permitida soldagem de derivações, ramais, uniões de casco com tubo (bocais) e soldas de encaixe. 5.4.4.4 SAW a) o fluxo deve ser neutro ou básico e não é permitido presença de elementos de liga, e conter no máximo H8 de hidrogênio difusível; b) cuidado especial deve ser dado ao fluxo quanto ao risco de contaminação por impurezas e umidade. 5.4.5 Condições Gerais para Consumíveis 5.4.5.1 Os consumíveis devem seguir as indicações da Tabela 10.
Tabela 10 - Eletrodos e Varetas para Aço Níquel Eletrodo revestido (SMAW) Material tipo
Espec. AWS
Classificação AWS Preferida
1,5 % Ni 2,25 % Ni 3,5 % Ni 9 % Ni
A5.5 A5.5 A5.5 A5.11 A5.11
E801X-C1 E801X-C1 E801X-C2 ENiCrMo-3
Alternativa (ver Nota) E801X-C2 ENiCrMo-3 ENiCrFe-2 ENiCrFe-3 -
Eletrodo nu e vareta (GMAW / GTAW) Material tipo
Espec. AWS
1,5 % Ni 2,25 % Ni
A5.28 A5.28 A5.28 A5.14 A5.14
3,5 % Ni 9 % Ni
Classificação AWS Alternativa Preferida (ver Nota) ER80S-Ni1 ER80S-Ni2 ER80S-Ni3
ERNiCr-3
ERNiCrMo-3
-
Arco submerso (SAW) Material tipo 1,5 % Ni 2,25 % Ni
Espec. AWS
Classificação AWS Alternativa Preferida (ver Nota) EBNi2 EBNi2 -
A5.23 A5.23 A5.23 3,5 % Ni EBNi3 ERNiCr-3 A5.14 9 % Ni A5.14 ERNiCrMo-3 NOTA Estes consumíveis devem ser utilizados quando a junta soldada for submetida a temperaturas próximas ao limite inferior permitido para o material de base. 5.4.5.2 Somente é permitida a soldagem heterogênea com consumíveis ER309 e E309, como alternativa em serviços de manutenção, após análise e aprovação prévia da PETROBRAS. A análise deve levar em consideração, no mínimo, os seguintes fatores: compatibilidade com o fluido/corrosão, temperaturas de projeto e risco de fadiga térmica. 49
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5.4.6 Preaquecimento e Temperatura de Interpasse As temperaturas de preaquecimento e interpasse devem estar de acordo com as Tabelas 11 ou 12.
Tabela 11 - Temperatura Mínima de Preaquecimento e Temperatura Interpasse para Soldagem de Aços ao Níquel - Soldagem Homogênea C-Ni
Espessura (mm)
Preaquecimento e interpasse mínima (ºC)
Interpasse máxima (ºC)
≤19 e C ≤ 0,2 % 100 250 >19 ou C > 0,2 % 100 ≤ 12 e C ≤ 0,2 % 100 2,5 % Ni 250 >12 ou C > 0,2 % 150 ≤ 10 e C ≤ 0,2 % 100 3,5 % Ni 230 >10 ou C > 0,2 % 150 NOTA Empregando o processo GTAW, o preaquecimento pode ser reduzido em 40 ºC. 1,5 % Ni
Tabela 12 - Temperatura Mínima de Preaquecimento e Temperatura Interpasse para Soldagem de Aços ao Níquel - Soldagem Heterogênea C-Ni 3,5 %Ni 5 %Ni 9 %Ni
Espessura (mm) <50 ≥50 <50 ≥50 <50 ≥50
Preaquecimento e interpasse mínima (ºC) 15 100 15 100 15 100
Interpasse máxima (ºC) 150 150 150
5.4.7 Pós-aquecimento Não necessita ser realizado, a não ser quando envolver chapas grossas acima de 50 mm. Neste caso recomenda-se o pós-aquecimento a 150 ºC com 1 minuto por mm de espessura. [Prática Recomendada] 5.4.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) 5.4.8.1 Normalmente o TTAT só é indicado em grandes espessuras e deve ser realizado conforme código de projeto. De forma geral, o TTAT para os materiais com até 3,5 %Ni só é indicado a partir de 20 mm ou 35 mm, dependendo do código. 5.4.8.2 Para os aços de maior teor de liga (5 %Ni e 9 %Ni) o tratamento costuma ser requerido para espessura acima de 35 mm, entretanto, o código de projeto é mandatório. Em materiais temperados e revenidos a temperatura de TTAT deve ser 30 ºC inferior à temperatura de revenimento do material de base. Em função da adição de níquel, a temperatura crítica de transformação destes aços é sempre inferior a 723 ºC. w 5.4.8.3 O tempo de patamar excessivo reduz a tenacidade das ligas C-Ni.
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5.4.9 Reparo por Soldagem 5.4.9.1 A mesma região do metal de solda e ZTA não deve ser reparada mais do que duas vezes. 5.4.9.2 Todo reparo por soldagem, deve ser realizado com procedimento de soldagem qualificado comprovando que o ciclo térmico adicional, quando requerido não compromete a tenacidade da junta. 5.4.9.3 O reparo deve ser executado em multipasse buscando o revenimento dos passes anteriores, independente se a peça sofrerá TTAT. A soldagem sempre deve buscar o revenimento da região de grãos grosseiros dos passes anteriores e ZTA. 5.4.10 Requisitos Suplementares para Soldagem de Manutenção Na soldagem de manutenção os parâmetros e técnicas de soldagem podem apresentar significativa diferença em relação aos materiais no estado de novo, sendo necessária avaliação do estado físico do material envelhecido. Neste caso, o procedimento de reparo deve ser previamente avaliado e aprovado pela PETROBRAS. 5.4.11 Requisitos Suplementares para Inspeção 5.4.11.1 O ensaio de líquido penetrante deve ser executado no passe de raiz na soldagem de tubulação. 5.4.11.2 Não é permitido contato do aço C-Ni com enxofre, cobre, estanho, zinco, chumbo. Contato com lápis industrial, sabões e óleos em geral devem ser evitados, pois podem conter especialmente enxofre. Em nenhum caso, o material pode ser colocado em operação ou submetido ao TTAT antes da eliminação de contaminantes. 5.4.11.3 A água empregada no teste hidrostático deve apresentar controle de cloreto, devendo este ser menor que 50 ppm. 5.4.11.4 Na soldagem homogênea a inspeção final deve ser realizada 48 horas após a soldagem. No caso de soldagem de manutenção este tempo de espera pode ser reavaliado pelo responsável técnico pela soldagem da PETROBRAS. 5.5 Aços Inoxidáveis Austeníticos 5.5.1 Introdução 5.5.1.1 Esta família apresenta boa resistência à corrosão e à fluência, além de apresentar boa tenacidade em baixas temperaturas. O cromo é mantido acima de 16 % e o níquel adicionado em percentual suficiente para manter a austenita estável à temperatura ambiente, sendo a composição básica 18Cr-8Ni. 5.5.1.2 Nesta Seção estão incluídos os aços inoxidáveis austeníticos de microestrutura integralmente austenítica ou austeno – ferrítica, como: — aços da série AISI 3XX (304, 316, 317, 321, 347, 310) standard ou convencionais;
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— aços de baixo carbono da série AISI 3XXL empregados em serviços corrosivos com teor de carbono inferior a 0,04 %; — aços de carbono controlado da série AISI 3XXH empregados em serviços em alta temperatura, com teores de carbono compreendidos entre 0,04 % a 0,1 %; — aços fundidos de uso geral e para uso em altas temperaturas. 5.5.1.3 Aços inoxidáveis austeníticos da série 2XX não são considerados nesta Norma. 5.5.2 Soldabilidade 5.5.2.1 De forma geral apresentam boa soldabilidade, entretanto são susceptíveis à precipitação de carbetos (sensitização) nas ligas com maior teor de carbono. 5.5.2.2 São susceptíveis à trinca a quente (solidificação, liquação, redução da ductilidade). Este fenômeno ocorre especialmente em ligas sem ferrita delta ou com número de ferrita - FN inferior a 3, quando o material contém impurezas como S e P (entre outros) ou quando ocorre a formação de eutéticos de baixo ponto de fusão. A trinca de solidificação pode ser controlada pela presença de ferrita delta e pelo controle do modo de solidificação (composição do consumível e velocidade de resfriamento da poça de fusão). 5.5.2.3 São geralmente enquadrados como “P number” 8, conforme o ASME BPVC Section IX. 5.5.3 Técnica Geral de Soldagem 5.5.3.1 A fabricação de tubulações e equipamentos em aços inoxidáveis deve ser feita em área segregada e protegida, de preferência em galpão separado de outros materiais. 5.5.3.2 Não é permitido corte a quente com eletrodo de grafite ou oxicorte. O corte a quente deve ser realizado preferencialmente por plasma ou laser, sendo a superfície esmerilhada para remover quaisquer vestígios de oxidação e irregularidades. 5.5.3.3 A abertura da raiz deve ser um pouco mais larga que a comumente usada para os aços-carbono, pois a raiz tende a fechar mais, podendo resultar em falta de fusão. Os aços inoxidáveis austeníticos apresentam coeficiente de expansão térmica aproximadamente 50 % superior ao aço carbono e menor condutividade térmica. Esses fatores geram na junta soldada, altas tensões residuais e maior tendência à distorção (empenamento). 5.5.3.4 Na soldagem do aço inoxidável austenítico alguns detalhes de extrema importância não devem ser negligenciados para a redução do risco de trinca de solidificação, tais como: preparação da junta, limpeza superficial, quantidade de material depositado por passe objetivando a relação largura/profundidade igual a 1, ligeira convexidade dos passes e velocidade de soldagem adequada de forma a evitar poça de fusão em forma de gota. Entretanto, em soldas em ângulo, o perfil de acabamento do passe ou camada deve ser ligeiramente côncavo com o objetivo de reduzir o efeito de concentradores de tensão. A Figura 2 apresenta a formação de trincas em função da relação largura/profundidade (A) (B) (C) e concavidade (D) (E) (F).
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Profundidade de fusão
Largura da face
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Largura da face Trinca
Trinca Profundidade de fusão
Trinca
(A) Solda de topo
Trinca
(B) Solda de angulo
(C) Solda em "T"
Trinca
(D)
(E)
(F)
Errado Passe muito largo e concavo
Errado Passe finalizado muito alto e concavo
Certo Passe não muito largo e ligeiramente convexo ou plano
Figura 2 - Exemplos de Trinca de Solidificação 5.5.3.5 O risco de trincas a quente do tipo cratera pode ser amenizado através do treinamento dos soldadores na saída da tocha. O perfil deve ser ligeiramente convexo conforme Figura 3.
Metal de solda
Metal de solda
Metal de base
Metal de base
Potencial para formação de trinca de cratera
previne a formação de trinca de cratera
Figura 3 - Exemplos de Perfil de Saída de Tocha 5.5.3.6 Recomenda-se que a superfície das peças seja protegida contra a aderência de respingos e demais projeções resultantes da soldagem, especialmente quando são empregados os processos GMAW e FCAW. [Prática Recomendada] 5.5.3.7 A parte do dispositivo auxiliar de montagem em contato ou soldado no equipamento deve ser de material do mesmo “P number” do metal de base segundo a classificação do ASME BPVC Section IX ou, então, revestido com o consumível especificado para soldagem do metal de base em depósitos de, no mínimo, duas camadas. Contaminações com carbono (carbonetação seguida de precipitação), ferro e óxido de ferro são prejudiciais à resistência a corrosão. 5.5.3.8 A soldagem deve ser realizada com passes retilíneos e baixo aporte térmico. O aporte para os processos de alta densidade de corrente, como o SAW, GMAW e FCAW, não deve exceder a 2,5 kJ/mm. Para os processos GTAW, PAW e SMAW não deve exceder a 1,5 kJ/mm, exceto para o AISI 317(L), no qual o aporte deve ser inferior a 1,3 kJ/mm em função do alto teor de molibdênio.
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5.5.3.9 Escória e resíduo de fluxo devem ser removidos após soldagem, pois comprometem a resistência a corrosão em operação (fluoreto). Contato com cloreto ou fluoreto é extremamente danoso, provocando corrosão sob tensão ou “pitting”. 5.5.3.10 As ferramentas de remoção de escória, de limpeza e de corte devem ser utilizadas apenas para estes materiais e devem atender às seguintes condições: a) as ferramentas de remoção de escória e de limpeza devem ser de aço inoxidável ou revestidas com este material; b) os discos de corte devem ser de óxido de alumínio com alma de náilon ou de fibra de vidro. 5.5.3.11 Contaminação pelo contato com enxofre, zinco, cobre, estanho, chumbo, entre outros, podem comprometer irreversivelmente os aços inoxidáveis austeníticos quando expostos a alta temperatura. 5.5.3.12 Após conclusão da soldagem e antes do inicio de operação, sabões e detergentes utilizados em ensaio de bolha, líquido penetrante e resíduo de marcador industrial devem ser eliminados. Lápis térmico não deve ser empregado, sendo recomendado termômetro de contato para controle de temperatura. 5.5.3.13 A soldagem pelos processos GTAW e GMAW deve ser realizada com gás de proteção, isento de oxigênio, na raiz da solda para proteção da zona fundida e ZTA. Esta proteção deve ser mantida até ser completada a terceira camada de solda ou 6,4 mm, o que for maior, garantindo a ausência de oxigênio. Argônio e hélio podem ser empregados como gás de purga. A efetividade da purga da raiz pode ser identificada através de avaliação visual. A Figura 4, conforme AWS C5.5, ilustra a contaminação causada pelo oxigênio em diferentes teores no gás de purga. NOTA 1 Este item não é aplicável para juntas com remoção total da raiz e quando aplicado o 5.5.3.15. NOTA 2 Em equipamentos ou tubulações com espessura menor que 6,4 mm a purga interna deve ser realizada na soldagem de componente externos, como suportes, calhas, etc. NOTA 3 Para o caso de solda de encaixe ou selagem a necessidade de purga é obrigatória até a espessura de 6,4 mm do material de base. o N 1 - 10 ppm No 2 - 25 ppm No 3 - 50 ppm No 4 - 100 ppm No 5 - 200 ppm
No 6 - 500 ppm No 7 - 1 000 ppm No 8 - 5 000 ppm No 9 - 12 500 ppm No 10 - 25 000ppm
Figura 4 - Exemplos de Contaminação em Função de Diferentes Teores Oxigênio no Gás de Purga
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5.5.3.14 A liberação para soldagem de juntas sem acesso interno deve ser realizada após verificação e comprovação do teor de oxigênio no interior do tubo. Esta medição do oxigênio residual deve ser realizada através de oxímetro com valor limite de 100 ppm ou mL/m3 (0,01 % O2). O aparelho deve possuir capacidade de detectar presença de oxigênio na faixa de 0 e 1 000 ppm ou mL/m3. NOTA
Em situações onde, pela distancia entre o ponto de injeção de gás inerte e o ponto de tomada de mediação, não for possível atender ao requisito acima a PETROBRAS deve ser comunicada para tomada de decisão.
5.5.3.15 O metal de base contaminado e as regiões de face e raiz com coloração acima de 4 devem ser tratadas após soldagem, por isso o cuidado com a purga é essencial. Em casos gerais, a camada passivada pode ser restaurada através da eliminação da camada oxidada formada a alta temperatura, seja por ataque químico controlado, lixamento ou jateamento com esferas de vidro, este último indicado para grandes superfícies. A limpeza com ácido requer cuidados quanto à contaminação do meio ambiente e a saúde do aplicador. Em aplicações nas quais é requerida resistência à corrosão é indicada passivação imediatamente após o lixamento ou ataque químico. A decapagem e a passivação devem ser conforme ASTM A 380. 5.5.4 Processos de Soldagem Aplicáveis São permitidos os processos SMAW, GMAW-P, GMAW, FCAW-G, GTAW, SAW e PAW. O processo FCAW-S não é permitido. 5.5.4.1 SMAW a) não é permitido o emprego de consumíveis sintéticos; b) a soldagem do aço AISI 321 deve ser realizada com consumível 347 em função da baixa transferência do titânio neste processo; c) sempre que na operação o material for exposto a temperatura superior a 480 ºC, o consumível deve ser adquirido conforme AWS A5.01, Schedule J garantindo que o teor de bismuto não exceda a 0,002 %. 5.5.4.2 GTAW a) além do argônio (99,99 %), pode ser empregado como gás de proteção mistura argônio + hélio ou somente hélio. A mistura argônio + H2 (1 %H2 a 3 %H2 máximo) somente pode ser usada mediante aprovação prévia da PETROBRAS; b) a purga da raiz com gás inerte é obrigatória na soldagem com a finalidade de prevenir a oxidação interna na face da raiz e ZTA; c) quando utilizado arame tubular específico para soldagem GTAW (100 % argônio) qualquer resíduo de fluxo deve ser removido, especialmente onde há contato com o fluído; d) purga com o nitrogênio durante a soldagem não é permitida. 5.5.4.3 GMAW a) a soldagem do passe de raiz pode ser realizada com curto circuito controlado desde que os soldadores sejam treinados e qualificados empregando material de base (corpos-deprova) e consumíveis em aço inoxidável austenítico; b) o processo pode ser empregado no enchimento e acabamento. Não é permitida a soldagem de derivações, ramais, uniões de casco com tubo (bocais) e soldas de encaixe; c) a soldagem pode ser realizada com gás inerte, misturas destes gases, argônio + O2 (máximo de 2 %) ou argônio + CO2 (máximo de 5 %). Outras misturas mais ricas em CO2 podem ser empregadas desde que previamente aprovada pela PETROBRAS e que adicionalmente, na qualificação do procedimento de soldagem, seja realizado o ensaio de corrosão intergranular conforme ASTM A 262; 55
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d) a purga da raiz com gás inerte é obrigatória na soldagem com a finalidade de prevenir a oxidação interna na face da raiz e ZTA. 5.5.4.4 FCAW a) somente é permitida a soldagem do aço inoxidável austenítico pelo processo FCAW com proteção gasosa; b) sempre que na fabricação (no processo de TTAT) ou na operação o material for exposto a temperatura superior a 480 ºC, o consumível deve ser adquirido conforme AWS A5.01, Schedule J garantindo que o teor de bismuto não exceda a 0,002 %; c) o gás pode ser mistura argônio + CO2 (E XXXTX -4) ou apenas CO2 (E XXXTX – 1), desde que não seja constatada carbonetação com CO2 puro durante o processo de qualificação. Neste caso, deve ser avaliado na qualicação do procedimento a susceptibilidade à corrosão intergranular conforme ASTM A 262; d) não é permitida a soldagem de enchimento de derivações, ramais, soldas de encaixe e uniões de tubo com o casco, porém é permitida a soldagem de enchimento em juntas de topo. 5.5.4.5 SAW a) sempre que na operação o material for exposto a temperatura superior a 480 ºC, o consumível deve ser adquirido conforme AWS A5.01, Schedule J garantindo que o teor de bismuto não exceda a 0,002 %; b) fluxos de soldagem devem ser armazenados e manuseados de forma a evitar contaminações. Contaminação nos inoxidáveis é crítica, pois pode reduzir a resistência a corrosão; c) fluxo empregado na soldagem do aço inoxidável austenítico deve ser neutro ou básico, sem efeito deletério para a zona fundida; d) não é permitida a utilização de fluxos ligados, exceto para compensar perda de elementos de liga na transferência metálica; e) umidade sobre as chapas ou no fluxo pode provocar porosidade. Fluxos úmidos devem ser ressecados conforme indicação do fabricante. 5.5.5 Condições Gerais para Consumíveis 5.5.5.1 Os consumíveis devem seguir as indicações da Tabela 13. Os consumíveis alternativos só devem ser empregados mediante aprovação prévia da PETROBRAS.
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Tabela 13 - Consumíveis de Aços Inoxidáveis Austeníticos Eletrodo revestido (SMAW) Material tipo
Espec. AWS
Classificação AWS
304 / CF8 304L / CF3 304H
A5.4 A5.4 A5.4
Preferida E308 E308L E308H
CH-20(~309)
A5.4
E309
310/ (CK-20) 316 CF8M (~316) 316L CF3M(~316L) 316H 317/CG-8M 317L 321 347 CF8C 347H
A5.4 A5.4 A5.4 A5.4 A5.4 A5.4 A5.4 A5.4 A5.4 A5.4 A5.4 A5.4
E310 E316 (Nota 2) E308Mo E316L E308LMo E316H E317 E317L E347 E347 E347 E347H
Alternativa E308L E347 E308 (Nota 3) E309 Mo E309MoL E310Nb E316L E316 E316L E316 (Nota 3) E385 E385 E347 (Nota 3)
HK-40
-
-
E310-H (Nota 1)
Espec. AWS
Espec. AWS
Classificação AWS
Classificação AWS
A5.9 A5.9 A5.9
Preferida ER308 ER308L ER308H
A5.9
ER309
A5.9 A5.9 A5.9 A5.9 A5.9 A5.9 A5.9 A5.9 A5.9 A5.9 A5.9 -
Arame tubular (FCAW-G) Material tipo
Eletrodo nu e vareta (GMAW / GTAW)
Alternativa ER308L ER347 ER308 (Nota 3) ER309 Mo
ER310 ER316 (Nota 2) ER316L ER308Mo ER316L ER308LMo ER316H ER316(Nota 3) ER317 ER385 ER317L ER385 ER321 ER347 ER347 ER347 ER347H ER347 (Nota 3) ER35NiER310H 25Cr- 0,4C (Nota 1) Arco submerso (SAW)
Espec. AWS
Classificação AWS
Preferida Preferida Alternativa Alternativa (ver Nota 4) (ver Nota 5) 304 A5.22 E308TX-X A5.9 ER308 304L A5.22 E308LTX-X A5.9 ER308L 304H A5.22 E308HTX-X A5.9 ER308H 310 A5.22 E310TX-X A5.9 ER310 316 A5.22 E316TX-X A5. 9 ER316H 316L A5.22 E316LTX-X A5.9 ER316L E316HTX-X 316H A5.22 A5.9 ER316 (Nota 3) 317 A5.22 E317TX-X E317LTX-X A5.9 ER317 ER317L 317L A5.22 E317LTX-X A5.9 ER317L 321 A5.22 E347TX-X A5.9 ER321 347 A5.22 E347TX-X A5.9 ER347 347H A5.22 E347HTX-X E347TX-X (Nota 3) A5.9 ER347H NOTA 1 O eletrodo e vareta não devem ser utilizados em equipamento que opere sob pressão. NOTA 2 Para temperatura de operação superior a 400 ºC e espessura qualquer, podem ser usados consumíveis cuja composição química do metal depositado seja igual à do eletrodo AWS A5.4, E16-8-2 com 1 a 5 FN. NOTA 3 Consumível com carbono mínimo de 0,04 %C. NOTA 4 A posição de soldagem é indicada pelo fabricante EXXXTX-X, se dígito 0 posição plana e horizontal (EXXXT0-X), se dígito 1 todas as posições (EXXXT1-X). NOTA 5 Apenas o consumível apresenta especificação/classificação AWS, não havendo o mesmo para o fluxo.
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5.5.5.2 Nas classificações 308, 316, 317 e 321 o teor de ferrita mínimo nos depósitos deve ser de 3 % ou 3 FN. Para a classificação 347 deve ser de 5 % ou 5 FN. 5.5.5.3 O teor máximo de ferrita deve ser inferior a 8,5 % ou 9 FN nos aços expostos à alta temperatura (≥ 370 ºC) ou que durante a fabricação sejam submetidos a pelo menos um ciclo de TTAT (revestimento / “weld overlay”). A medição da ferrita deve ser realizada antes do TTAT e a calibração do instrumento ferritoscópio realizada conforme AWS A4.2 ou através de avaliação quantitativa microestrutural. 5.5.5.4 A ferrita deve ser medida na fase de qualificação de procedimento de soldagem e quando solicitado comprovado na soldagem de fabricação. 5.5.6 Preaquecimento e Interpasse 5.5.6.1 Não deve ser permitido o preaquecimento. 5.5.6.2 A temperatura interpasse deve ser mantida o mais baixo possível, não devendo exceder a 150 ºC, exceto para o aço 317L que não deve exceder 120 ºC. 5.5.7 Pós-aquecimento Não deve ser requerido. 5.5.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) Geralmente não é requerido. 5.5.9 Reparo por Soldagem 5.5.9.1 Mais de dois reparos no mesmo local pode degradar irreversivelmente a resistência a corrosão em função da precipitação de carbetos ou fases intermetálicas. Neste caso, a junta deve ser avaliada quanto à presença de precipitados, e se comprovada a existência dos mesmos ela deve ser removida ,inclusive a ZTA, e o trecho substituído. 5.5.9.2 Antes da liberação para soldagem, as superfícies a serem soldadas devem ser inspecionadas por líquido penetrante. 5.5.10 Requisitos Suplementares para Soldagem de Manutenção 5.5.10.1 Na soldagem de manutenção os parâmetros e técnicas de soldagem podem apresentar significativa diferença em relação aos materiais no estado de novo, sendo necessária avaliação do estado físico do material envelhecido. Neste caso, o procedimento de reparo deve ser previamente avaliado e aprovado previamente pela PETROBRAS. 5.5.10.2 A purga com o nitrogênio durante a soldagem somente é permitida após análise e avaliação do responsável técnico pela soldagem da PETROBRAS. Deve ser avaliado o teor de ferrita no material de base, pureza do gás e risco de trinca a quente após soldagem.
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5.5.10.3 A remoção de material para reparo por soldagem deve ser realizada por esmerilhamento. Porém, quando autorizado pelo responsável técnico pela soldagem da PETROBRAS, é permitida a utilização de goivagem com eletrodo de grafite, neste caso, o esmerilhamento de 3 mm além da superfície goivada é obrigatório. 5.5.11 Requisitos Suplementares para Inspeção 5.5.11.1 O ensaio com líquido penetrante deve ser executado em 100 % no passe de raiz e acabamento. 5.5.11.2 Em manutenção, antes da liberação para soldagem, os biséis sempre devem ser inspecionados por líquido penetrante. 5.5.11.3 A água empregada no teste hidrostático deve apresentar controle de cloreto, devendo este ser menor que 50 ppm. 5.6 Aços Inoxidáveis Superausteníticos 5.6.1 Introdução 5.6.1.1 Os aços superausteníticos apresentam microestrutura integralmente austenítica e composição intermediária entre os aços da série 300 e as ligas de níquel. Costumam apresentar a seguinte composição: 20 a 25 %Cr, 15 a 25 %Ni, 4 a 8 %Mo, 0,01 a 0,03 %C, 0,2 a 0,6 %N e Número de Resistência Equivalente ao Pitting - “Pitting Resistance Equivalent Number” (PRENN) maior que 45 conforme a formula abaixo: PRENN = %Cr + 3,3x(%Mo + 0,5 %W) + 16x(%N) 5.6.1.2 Os aços 317 LN, 317LMN e o 904L (20Cr25NiMoCu) são incluídos neste grupo pois são precursores dos aços superausteníticos, em função do aumento do percentual de Mo e adição de N, como os 317 LN e LMN. 5.6.2 Soldabilidade 5.6.2.1 Os aços inoxidáveis superausteníticos são geralmente enquadrados como “P number” 8 ou 45, conforme o ASME BPVC Section IX. 5.6.2.2 A soldagem é realizada de forma similar ao inoxidável austenítico, sendo susceptível a trinca a quente, pois solidificam no modo austenita. Podem ocorrer microtrincas (trincas de liquação) na soldagem multipasse. 5.6.2.3 Durante a solidificação costuma haver segregação de Mo a partir de 3,5 %, tornando-se crítica quando o teor é igual ou superior a 6 %. Este fenômeno pode reduzir a resistência à corrosão localizada. O consumível deve compensar a redução de Mo devido à segregação, sendo por isso sempre mais rico neste elemento. 5.6.2.4 É recomendada a utilização de técnicas que proporcionem movimentação da poça de fusão. [Prática Recomendada]
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5.6.2.5 O soldador deve ser devidamente treinado e habituado na soldagem destes materiais com o objetivo de evitar a falta de fusão em função da menor fluidez da poça quando comparados ao açocarbono. 5.6.3 Técnica Geral de Soldagem Todos os requisitos indicados para soldagem dos aços inoxidáveis austeníticos são obrigatórios e devem ser aplicados com as alterações descritas em 5.6.3.1 e 5.6.3.2. 5.6.3.1 O aporte térmico não deve exceder 1,3 kJ/mm para os processos SMAW, PAW e GTAW. Para o processo GMAW não deve exceder a 1,5 kJ/mm. 5.6.3.2 Marcador industrial não deve ser empregado. 5.6.4 Processos de Soldagem Aplicáveis São permitidos os processos SMAW, GTAW, GMAW e PAW. O processo FCAW não é permitido com ou sem proteção gasosa. 5.6.4.1 SMAW a) não é permitido o emprego de consumíveis sintéticos; b) consumíveis básicos tendem a gerar cordões de solda ligeiramente convexos, o que ameniza o risco de trinca a quente, e apresentam maior tenacidade; c) para os aços 317LN e 317LMN o teor de bismuto no depósito não deve exceder a 0,002 % sempre que na fabricação (no processo de TTAT) ou na operação o material for exposto a temperatura superior a 480 ºC. Neste caso o consumível deve ser adquirido conforme AWS A5.01, Schedule J; d) solventes utilizados na limpeza da junta devem ser isentos de enxofre, cloro e flúor; e) todo resíduo de escória deve ser removido antes do material ser exposto a condição operacional. 5.6.4.2 GTAW a) a soldagem homogênea normalmente não é realizada sem posterior tratamento térmico de solubilização; b) além do argônio (99,99 %), pode ser empregado como gás de proteção mistura argônio + hélio ou somente hélio. A mistura argônio + H2 (1 %H2 a 3 %H2 máximo) somente pode ser usada mediante aprovação prévia da PETROBRAS; c) o gás de proteção na soldagem da liga 904L deve ser argônio 99,99 %; d) o gás de proteção na soldagem das ligas 317LN, 317LMN, 254SMO, 25-6Mo e 654SMO deve ser argônio 99,99 % ou argônio + N2 (máximo de 3 % a 5 %). Na qualificação de procedimento deve ser analisado o percentual de nitrogênio da zona fundida e termicamente afetada; e) a purga da raiz com gás inerte é obrigatória na soldagem com a finalidade de prevenir a oxidação interna na face da raiz e ZTA; f) a purga deve ser realizada com argônio + N2 (máximo de 3 % a 4 %) para os materiais 317LN, 317LMN, 254SMO, INCONEL 25-6MO e 654SMO; g) a purga da raiz deve ser mantida até ser completada a terceira camada de solda ou 6,4 mm, o que for maior, garantindo a ausência de oxigênio; h) purga com o nitrogênio durante a soldagem não é permitida; i) a soldagem deve ser realizada com passes retilíneos; j) solventes utilizados na limpeza da junta devem ser isentos de enxofre, cloro e flúor.
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5.6.4.3 GMAW a) não é permitido o emprego do processo GMAW curto circuito controlado no passe de raiz e reforço da raiz; b) a soldagem de enchimento e acabamento pode ser executada pelo processo GMAW, exceto em derivações, ramais, união do tubo com o casco (bocais) e soldas de encaixe; c) não é permitido soldagem com gás ativo ou misturas contendo gases ativos. A soldagem deve ser realizada somente com gás inerte ou misturas de gases inertes; d) o gás de proteção na soldagem da liga 904L deve ser argônio 99,99 %; e) o gás de proteção na soldagem das ligas 317LN, 317LMN, 254SMO, 25-6Mo e 654SMO deve ser argônio 99,99 % ou argônio + N2 (de 3 % a 5 %). Na qualificação de procedimento deve ser analisado o percentual de nitrogênio da zona fundida e termicamente afetada; f) a purga da raiz com gás inerte é obrigatória na soldagem com a finalidade de prevenir a oxidação interna na face da raiz e ZTA; g) a purga deve ser realizada com argônio + N2 (de 3 % a 5 %) para os materiais 317LN, 317LMN, 254SMO, INCOLOY 25-6MO e 654SMO; h) a purga da raiz deve ser mantida até ser completada a terceira camada de solda ou 6,4 mm, o que for maior, garantindo a ausência de oxigênio; i) o processo pode ser empregado no enchimento e acabamento. Não é permitida a soldagem de derivações, ramais, uniões de casco com tubo (bocais) e soldas de encaixe. 5.6.5 Condições Gerais para Consumíveis 5.6.5.1 Os consumíveis devem seguir as indicações da Tabela 14.
Tabela 14 - Eletrodo Revestido, Vareta e Arame Sólido para Soldagem de Aços Inoxidáveis Superausteníticos
Material tipo
Espec. AWS
Eletrodo revestido (SMAW) Classificação AWS Preferida
317LMN (4-5Mo) 904L (4,5Mo) (Nota) 254SMO UNS S31254 25-6MO UNS N08926 654SMO UNS S32654
Espec. AWS
Alternativa
Eletrodo nu e vareta (GMAW / GTAW) Classificação AWS Preferida
Alternativa
5.11
ENiCrMo-3 E317LMN
ENiCrMo-10
5.14
ERNiCrMo-3 ER317LMN
ERNiCrMo-10
5.11 5.4
ENiCrMo-3 E385Mod (↑Mo)
E385
5.14 5.9
ERNiCrMo-3
ER385
5.11
ENiCrMo-3 ENiCrMo-4
ENiCrMo-10
5.14
ERNiCrMo-3 ERNiCrMo-4
ERNiCRMo-10
5.11
ENiCrMo-3 ENiCrMo-4
ENiCrMo-10
5.14
ERNiCrMo-3 ERNiCrMo-4
ENiCRMo-10
5.11
ENiCrMo-3 ENiCrMo-4
ENiCrMo-10
5.14
ERNiCrMo-3 ERNiCrMo-4
ERNiCRMo-10
NOTA 1 A escolha do consumível alternativo para o aço 904L deve ser previamente aprovada pela PETROBRAS em função do meio corrosivo e temperatura de operação. Neste caso, na soldagem homogênea o percentual de ferrita máximo no depósito deve ser inferior a 5 % ou 5 FN (E385Mod e E385). NOTA 2 Para efeito desta Norma, consumível E385Mod é aquele onde o percentual de molibdênio no depósito é superior a 5 %, podendo ultrapassar 5,5 %Mo (acima do % Max. da AWS). 61
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5.6.5.2 O manganês é importante no desempenho do consumível, evitando trincas a quente. Deve-se dar preferência aos consumíveis de alto manganês e baixo teores de silício e impurezas. 5.6.6 Preaquecimento e Interpasse 5.6.6.1 Preaquecimento não é requerido. 5.6.6.2 Temperatura interpasse não deve exceder a 100 ºC. 5.6.7 Pós-aquecimento O pós-aquecimento não é requerido. 5.6.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) Não é requerido TTAT. 5.6.9 Tratamento Térmico de Solubilização 5.6.9.1 Na soldagem com consumíveis de maior teor de liga, especialmente em molibdênio, o tratamento de solubilização normalmente é dispensado, entretanto, deve ser observada a especificação mandatória de projeto. 5.6.9.2 A soldagem autógena requer tratamento térmico de solubilização. O tratamento de solubilização deve seguir a norma de especificação do metal base e deve ser realizado na peça por inteiro, não podendo ser realizado tratamento localizado da junta. 5.6.10 Reparo por Soldagem 5.6.10.1 Mais de dois reparos no mesmo local pode degradar irreversivelmente a resistência à corrosão em função da segregação de molibdênio, precipitação de carbetos e fases intermetálicas. Neste caso, a junta deve ser cortada, incluindo a ZTA, e substituída. 5.6.10.2 Antes da liberação para soldagem, os biséis devem ser inspecionados por líquido penetrante. 5.6.11 Requisitos Suplementares para Soldagem de Manutenção 5.6.11.1 Na soldagem de manutenção os parâmetros e técnicas de soldagem podem apresentar significativa diferença em relação aos materiais no estado de novo, sendo necessária avaliação do estado físico do material envelhecido. Neste caso, o procedimento de reparo deve ser previamente avaliado e aprovado pela PETROBRAS. 5.6.11.2 Em manutenção, antes da liberação para soldagem, os biséis sempre devem ser inspecionados por líquido penetrante.
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5.6.12 Requisitos Suplementares para Inspeção 5.6.12.1 Em fabricação, montagem e manutenção os passes de raiz, reforço de raiz e acabamento devem ser 100 % inspecionados por líquido penetrante. 5.6.12.2 A água empregada no teste hidrostático deve apresentar controle de cloreto, devendo este ser menor que 50 ppm. 5.7 Aços Inoxidáveis Duplex, Superduplex e Hiperduplex 5.7.1 Introdução 5.7.1.1 Em certas condições, substituem aços inoxidáveis austeníticos da série 300 pela boa relação entre a resistência mecânica e a resistência a corrosão, como por exemplo, corrosão sob tensão, “pitting”, fresta, especialmente devido à adição do nitrogênio. Duas outras propriedades são de importância para a soldagem, coeficiente de expansão térmica comparável a dos aços-carbonos e condutividade térmica maior do que a dos austeníticos. 5.7.1.2 O aço Duplex não deve ser exposto à temperatura de operação superior a 250 °C em função da precipitação de fases deletérias que acarretam na redução da resistência à corrosão, ductilidade e tenacidade. 5.7.1.3 O metal de base apresenta microestrutura composta por cerca de 50 % de ferrita e 50 % de austenita, entretanto o teor de ferrita na zona fundida pode variar de 35 % a 65 %. 5.7.1.4 Ao longo da sua evolução esses aços inoxidáveis têm sido referenciados comercialmente de três maneiras: duplex, superduplex e hiperduplex. Todos apresentam estrutura austeno-ferrítica. Basicamente a diferença entre eles está no valor de Número de Resistência Equivalente ao “Pitting” (PREN). 5.7.1.5 Atualmente tem se adotado a classificação dos diferentes graus baseado na composição química e no PREN, segundo as seguintes fórmulas: PRENN = %Cr + 3,3 x(%Mo) + 16x(%N) PRENW = %Cr + 3,3x(%Mo + 0,5 %W) + 16x(%N) NOTA
As duas expressões têm sido utilizadas e atendem respectivamente aos aços sem e com W.
5.7.1.6 Na presente Norma, salvo citação contraria, o termo inoxidável duplex estará referenciando às três designações comerciais conforme Tabela 15.
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Tabela 15 - Composição Química (% em Peso) dos Principais Aços Inoxidáveis Duplex Grade
UNS Nº
EN Nº
C
Cr Ni Mo N Duplex - 22 Cr standard 21,0- 1,35- 0,10,2LDX2101 S32101 1,4162 0,04 22,0 1,7 0,8 0,25 21,0- 4,52,5- 0,082205 S31803 1,4462 0,03 23,0 6,5 3,5 0,20 22,0- 4,53,0- 0,142205 S32205 1,4462 0,03 23,0 6,5 3,5 0,20 21,5- 3,0- 0,05- 0,052304 S32304 0,03 24,5 5,5 0,60 0,20 Superduplex - 25Cr 24,0- 5,53,0- 0,202520 S32520 1,4507 0,03 26,0 8,0 4,0 0,35 24,0- 4,52,9- 0,10F255 S32550 1,4507 0,04 27,0 6,5 3,9 0,25 24,0- 6,03,00,242507 S32750 1,4410 0,03 26,0 8,0 5,0 0,32 24,0- 6,03,00,20Zeron100 S32760 1,4501 0,03 26,0 8,0 4,0 0,30 24,0- 6,02,50,24DP3W S39274 0,03 26,0 8,0 3,5 0,32 Hiperduplex 26,0- 5,50- 4,00,302707 S32707 0,03 29,0 9,50 5,0 0,50 29,0- 6,00- 3,00,403207 S33207 0,03 33,0 9,00 5,0 0,60 NOTA 1 Valores de % únicos são máximos. NOTA 2 (-) Não definido nas especificações.
Mn
Cu
W
PREN
4,06,0
0,10,8
-
28,0
2,00
-
-
30,5
2,00
-
-
34.1
2,50
0,050,60
1,50 1,50 1,20
23,0
0,52,0 1,52,5
-
37,1
-
35,2
0,50
-
0,51,0 0,20,8
0,51,0 1,502,50
1,50
1,00
-
≥48
1,50
1,00
-
≥48
1,00 1,00
37,7 40,0 38,6
5.7.2 Soldabilidade 5.7.2.1 Os aços inoxidáveis duplex de forma geral apresentam boa soldabilidade e são enquadrados como “P number” 10H, conforme o ASME BPVC Section IX. 5.7.2.2 Atenção deve ser dada ao aporte térmico e controle da temperatura interpasse, em especial na soldagem multipasse, pelo risco de precipitação de carbetos, nitretos e fases intermetálicas devido à permanência na faixa de temperaturas críticas. 5.7.2.3 No processo de soldagem busca-se alcançar o correto balanço entre ferrita e austenita, no metal de solda e ZTA e evitar a precipitação de fases secundárias deletérias, na ZTA ou no metal de solda. 5.7.2.4 Os metais de adição com maiores teores de Ni garantem propriedades do metal de solda compatíveis com o metal de base. 5.7.3 Técnica Geral de Soldagem 5.7.3.1 A fabricação de tubulações e equipamentos em aços inoxidáveis deve ser feita em área segregada e protegida, de preferência em galpão separado de outros materiais. Os aços inoxidáveis duplex devem ser claramente segregados dos aços inoxidáveis austeníticos durante a fabricação. 64
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5.7.3.2 A preparação para soldagem pode ser feita por meio de uso de corte a frio, disco de corte abrasivo, usinagem, hidrocorte, usinagem, plasma ou laser. No corte a plasma, dependendo da qualidade requerida para o corte, Ar ou mistura de Ar+H2 pode ser usada nas seguintes combinações 85/15 %, 80/20 % e 65/35 %. Maiores teores de H2, aumentam a energia do arco resultando em maiores velocidades de corte e/ou corte de maiores espessuras. Após os cortes térmicos, as extremidades devem ser desbastadas em pelo menos 1,0 mm. Cortes térmicos com grafite e oxicorte não são permitidos. 5.7.3.3 Devido também à maior viscosidade dos consumíveis de aço inoxidável em relação aos aços C-Mn, a preparação deve prever maior ângulo de junta do que para aqueles aços, minimizando os riscos de falta de fusão. 5.7.3.4 A preparação e limpeza devem contemplar uma faixa de 50 mm para ambos os lados da junta. Esta área deve ser limpa por esmerilhamento e solvente para remoção de graxa, óxidos, tintas de marcadores e outros contaminantes que podem ser prejudiciais a soldagem. 5.7.3.5 As ferramentas para remoção de escória, limpeza e corte devem ser utilizadas exclusivamente para estes materiais e atender os seguintes quesitos: a) as ferramentas para remoção de escória e limpeza devem ser de aço inoxidável ou revestido com este material; b) os discos de corte e desbaste devem ser feitos de óxido de alumínio com alma de “nylon” ou fibra de vidro; c) precauções adicionais devem ser tomadas para evitar a contaminação das juntas durante a preparação. 5.7.3.6 Recomenda-se que a superfície das peças seja protegida contra a aderência de respingos e demais projeções resultantes da soldagem, especialmente quando é empregado o processo GMAW. [Prática Recomendada] 5.7.3.7 Os metais de adição (arames, varetas e eletrodos) devem ser adequadamente armazenados em locais limpos e secos e manuseados sempre com luvas limpas. Os arames devem ser limpos com solventes antes do uso. 5.7.3.8 O uso de ponteamento ou dispositivos de fixação devem constar detalhadamente do procedimento de soldagem a ser submetido à aprovação prévia da PETROBRAS, incluindo a especificação dos materiais a serem utilizados na fabricação dos dispositivos e metais de adição para soldá-los. 5.7.3.9 A parte dos dispositivos auxiliares de montagem em contato ou soldado no equipamento ou tubulação deve ser feito de material de mesmo “P number” do metal de base em conformidade com a classificação do ASME BPVC Section IX ou, revestido com consumível especificado para soldagem do metal com no mínimo duas camadas. 5.7.3.10 O aporte térmico para soldagem deve estar de acordo a Tabela 16.
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Tabela 16 - Faixa de Aporte Térmico para a Soldagem de Aços-Duplex Superduplex e Hiperduplex Material Duplex Superduplex e Hiperduplex NOTA
Espessura da junta soldada, e [mm] e≤7 7 < e ≤ 20 e > 20 0,5 a 1,2 kJ/mm 0,7 a 1,5 kJ/mm 1,0 a 2,0 kJ/mm 0,5 a 1,0 kJ/mm 0,7 a 1,2 kJ/mm 1,0 a 1,5 kJ/mm
Um aporte térmico de soldagem abaixo do especificado aumenta a velocidade de resfriamento, podendo resultar em baixa formação de austenita. Um aporte térmico de soldagem acima do especificado pode provocar a precipitação de fases deletérias, reduzindo as propriedades mecânicas e de resistência à corrosão.
5.7.3.11 A relação entre os aportes térmicos do primeiro e segundo passe deve estar em torno de 85 %, conforme exemplo da Figura 5.
1,7 kJ/mm
1,3 kJ/mm
1,4 kJ/mm
1,0 kJ/mm
2,0 kJ/mm Danoso Solda 1 - Errada
1,2 kJ/mm
Danoso Solda 2 - Errada
Balanceado Solda 3 - Correta
Figura 5 - Aporte Térmico e Resistência à Corrosão 5.7.3.12 Soldagem de campo por um só lado deve ser executada pelo processo GTAW com gás de proteção livre de hidrogênio para se evitar trinca e fragilização do metal de solda. 5.7.3.13 Como o nitrogênio é um importante formador de austenita e forte contribuinte na elevação da resistência a corrosão por pites, a perda deste elemento através da poça de fusão e difusão da ZTA para o metal de solda pode ser evitada pelo emprego de gases de proteção e de purga com adição de nitrogênio em percentuais adequados. [Prática Recomendada] 5.7.3.14 A purga deve garantir a expulsão de todo o oxigênio na região da raiz e nenhuma soldagem deve ser iniciada antes que o conteúdo de oxigênio esteja menor ou igual a 100 ppm. A vazão de gás varia em função da junta, mas em geral em valores entre 10 L/min e 15 L/min. 5.7.3.15 Durante o passe de raiz, sempre que a soldagem é iniciada, pode ocorrer um pico de 3 oxigênio. A soldagem deve ser interrompida se o conteúdo for maior do 200 ppm (200 mL/m ). Este controle deve ser feito com analisador de oxigênio, capaz de detectar oxigênio entre 0 e 1 000 ppm Sempre que possível, a raiz da solda deve ser submetida à inspeção visual para determinação do nível de oxidação antes de qualquer ensaio não destrutivo. É admitida oxidação máxima de grau 4 conforme AWS C5.5 (que reflete uma impureza máxima de 100 ppm de oxigênio). Para grau de oxidação superior a 4 deve ser realizada a passivação imediatamente após o lixamento ou ataque químico. A decapagem e a passivação devem ser conforme ASTM A 380. NOTA
Em equipamentos ou tubulações com espessura menor que 6,4 mm a purga interna deve ser realizada na soldagem de componente externos, como suportes, calhas, etc. 66
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5.7.3.16 Na qualificação de procedimentos de soldagem, alguns aspectos devem ser considerados adicionalmente aos requisitos do ASME BPVC Section IX: ensaio radiográfico, ensaio por LP, ensaio de impacto, exame micro estrutural para detecção de precipitados, ensaio de suscetibilidade à corrosão por pites, contagem da fração volumétrica de ferrita na solda, que deve ficar na faixa de 35 % a 65 %, conforme descrito na Tabela 17.
Tabela 17 - Ensaios Adicionais ao ASME BPVC Section IX Ensaios
Nº de ensaios
Norma
Aceitação
Visual
100 % soldas
ASME BPVC Section IX
ASME BPVC Section IX
Radiografia
100 % soldas de topo
Líquido penetrante
100 % das soldas
ASME BPVC Section IX ASME BPVC Section VIII Div. 1 Ape. 8
ASME BPVC Section IX ASME BPVC Section VIII Div. 1 Ape. 8
Dobramento
Duas faces + duas raízes, ou quatro dobramentos laterais
ASME BPVC Section IX
ASME BPVC Section IX
Charpy V (-46 ºC) (6 mm de espessura e maior) ou temperatura mínima de projeto
Três corpos-deprova cada Metal de Solda (MS) Linha de Fusão (LF)
Exame microestrutural (+ fotos) Contagem ferrita
MS, ZTA, Metal de Base (MB) MS, ZTA, MB
Corrosão “pitting”
um corpo-de prova, MS, ZTA, MB
NORSOK M-601
NORSOK M-601 ASTM E 562 ASTM G 48 A, 24 h, 20 ºC para Duplex; 40 ºC para Super e Hiper duplex (como soldado), conforme NORSOK M-601
Acima de 27 Joules ou expansão lateral mínima de 0,38 mm. Fator de redução de energia: 10 mm x 10 mm: 1,0; 10 mm x 7,5 mm: 0,83; 10 mm x 5,0 mm: 0,67. Nenhum valor individual inferior a 70 % da média requerida Sem precipitações com aumento de 400X 35 % a 65 % Sem “pitting” com aumento de 20X. Perda de massa não exceder 4,0 g/m2
NOTA 1 Processo GTAW é obrigatório para o passe de raiz. NOTA 2 Gases de Proteção: Argônio (Ar) + 2 % N2 ou mistura Ar e Hélio (He). NOTA 3 O consumível deve ter em sua composição de 2 % a 4 % de Ni acima do metal de base.
5.7.4 Processos de Soldagem Aplicáveis São permitidos os processos de soldagem SMAW, GMAW, GTAW, PAW e SAW. Não é permitido o processo FCAW. O passe de raiz em juntas com acesso unilateral deve ser feito pelo processo GTAW ou PAW com emprego de gás de purga. Em casos nos quais a raiz da solda é acessível para goivagem com esmerilhadeira, os processos GMAW-P e SMAW podem ser usados para o passe de raiz.. Soldagem autógena somente é permitida com aprovação prévia da PETROBRAS. A utilização de qualquer outro processo de soldagem deve ser aprovada pela PETROBRAS. 5.7.4.1 SMAW a) não é permitido o uso de eletrodos sintéticos; b) consumíveis para SMAW devem ser manuseados como eletrodos de baixo hidrogênio, garantindo uma concentração de hidrogênio difusível menor que 8 mL por 100 g de metal de solda depositado, para evitar trincas por hidrogênio na fase ferrítica.
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5.7.4.2 GTAW a) gases de Proteção: Argônio (Ar), Argônio (Ar) + 2 % N2 (valor máximo) ou mistura Argônio (Ar) e Hélio (He) ou Hélio (He); b) deve-se utilizar mistura de Ar + N2 para materiais base com adição ≥ 0,20 N; c) para o passe de raiz, com acesso unilateral, deve ser executada a purga até a 3ª camada ou 6,4 mm de espessura, o que for maior; d) o gás de purga para proteção da raiz deve ser de mesma composição do gás de proteção; e) a purga da raiz deve ser mantida até a 3ª camada de solda ou 6,4 mm, o que for maior. 5.7.4.3 GMAW a) não é permitida a soldagem do passe de raiz pelo processo GMAW. Os demais passes podem ser soldados, exceto em ramais, derivações, união de tubo com o casco (bocais) e soldas de encaixe; b) podem ser empregados os seguintes gases de proteção: argônio puro, Ar + N2 (1,5 % a 2 %) Ar + He, Ar + CO2 (1 % a 2 %) este último apenas com aprovação prévia da PETROBRAS; c) o gás de purga para proteção da raiz deve ser de mesma composição do gás de proteção. 5.7.4.4 SAW a) o fluxo não deve adicionar elementos de liga, exceto para compensação por perdas no arco elétrico, normalmente fluxos básicos com compensação para o cromo; b) o fluxo deve ser de baixo hidrogênio difusível com no máximo 8 mL de hidrogênio por 100 g de metal de solda depositado (H8). 5.7.5 Condições Gerais para Consumíveis Os consumíveis devem seguir as indicações da Tabela 18.
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Tabela 18 - Consumíveis de Aços Inoxidáveis Duplex e Superduplex Material tipo Nº UNS (Grau)
Espec. AWS
S32003 S31803 (2205) S32205 (2205) S32304 (2304) S32520
Eletrodo revestido (SMAW) Classificação AWS Preferida
Alternativa
A5.4
E2209
E2594
A5.4
E2209
A5.4
Espec. AWS
Eletrodo nu e vareta (GMAW / GTAW / SAW) Classificação AWS Preferida
Alternativa
A5.9
ER2209
ER2594
E2594
A5.9
ER2209
ER2594
E2209
E2594
A5.9
ER2209
ER2594
A5.4
E2209
E2594
A5.9
ER2209
ER2594
A5.4
E2553
E2594
A5.9
ER2553
ER2594
A5.4
E2553
E2594
A5.9
ER2553
ER2594
E2594
-
A5.9
ER2594
-
E2594
-
A5.9
ER2594
-
-
A5.9
ER2594
-
-
A5.9
LDX2101 ER2209
-
S32550 (F255) S32750 (2507) S32760 (Z100) S39274 (DP3W)
A5.4/ A5.11 A5.4/ A5.11 A5.4/ A5.11
S32101
A5.4
E2594 LDX2101 E2209
5.7.6 Preaquecimento e Interpasse 5.7.6.1 Preaquecimento não aplicável. 5.7.6.2 Interpasse máximo de 150 ºC, exceto para os materiais de PREN ≥ 35 em que a temperatura não deve exceder a 100 ºC. 5.7.7 Pós-aquecimento Não aplicável. 5.7.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) Não aplicável. 5.7.9 Reparo por Soldagem Não é permitido mais do que dois reparos no mesmo local. 5.7.10 Requisitos Suplementares para Soldagem de Manutenção Em manutenção, antes da liberação para soldagem, os biséis sempre devem ser inspecionados por líquido penetrante.
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5.7.11 Requisitos Suplementares para Inspeção 5.7.11.1 Os passes de raiz, reforço de raiz e acabamento devem ser 100 % inspecionados por líquido penetrante. 5.7.11.2 Todas as juntas soldadas de topo devem ser radiografadas. 5.7.11.3 A água empregada no teste hidrostático deve apresentar controle de cloreto, devendo este ser menor que 50 ppm. 5.8 Aços Inoxidáveis Martensíticos 5.8.1 Introdução 5.8.1.1 Esta família compreende os aços inoxidáveis que contém em geral 12 % a 18 % de cromo enquadrados como “P number” 6, conforme o ASME BPVC Section IX. 5.8.1.2 Além dos aços típicos desta família como o AISI 410, nesta Seção, também estão incluídos o aço inoxidável martensítico fundido UNS J91540 (CA6NM) e o aço UNS S41426 (Super 13 Cr). 5.8.2 Soldabilidade 5.8.2.1 O principal problema na soldagem de aços inoxidáveis martensíticos é a suscetibilidade a fissuração por hidrogênio no metal de solda e na ZTA, devido à formação de martensita de alta dureza. Por esse motivo, estes aços inoxidáveis normalmente não são utilizados em construções soldadas. 5.8.2.2 Para evitar a fissuração por hidrogênio os aços desta família devem ser preaquecidos para retardar a velocidade de resfriamento e pós-aquecidos para promover a retirada de hidrogênio. O TTAT deve ser realizado após a soldagem para aumentar a tenacidade e reduzir a dureza. 5.8.2.3 Os aços inoxidáveis martensíticos CA6NM e o Super 13 Cr, entre outros, possuem teor de carbono mais baixo (menor que 0,06 % e 0,03 %, respectivamente) para melhorar a soldabilidade. Estes aços contem também níquel e molibdênio para melhorar a resistência á corrosão e as propriedades mecânicas. 5.8.2.4 Aços inoxidáveis martensíticos com mais de 0,25 %C são considerados não soldáveis. 5.8.3 Técnica Geral de Soldagem 5.8.3.1 As ferramentas para remoção de escória, limpeza e corte devem ser utilizadas unicamente para estes materiais e devem atender as seguintes condições: a) as ferramentas de remoção de escória e limpeza devem ser fabricadas em aço inoxidável ou revestidas com este material; b) os discos de corte devem ser de óxido de alumínio com alma de náilon ou fibra de vidro;
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c) devem ser tomados cuidados adicionais quanto à limpeza e à preparação da junta a ser soldada para evitar contaminantes. 5.8.3.2 A superfície das peças deve ser protegida contra a aderência de respingos e demais projeções resultantes da soldagem. 5.8.3.3 A parte do dispositivo auxiliar de montagem em contato ou soldado no equipamento deve ser de material do mesmo “P number” do metal de base segundo a classificação do ASME BPVC Section IX ou, então, revestida com pelo menos duas camadas com o consumível especificado para soldagem do metal de base. 5.8.3.4 A preparação da junta soldada pode ser feita por usinagem, plasma, laser ou hidrocorte. No caso de corte térmico, a ZTA deve ser removida por usinagem ou esmerilhamento. 5.8.3.5 No caso de soldagem heterogênea com metal de adição em ligas de níquel aplicam-se os requisitos de limpeza indicados no item de soldagem de ligas de níquel. 5.8.3.6 O aquecimento manual por chama oxigás (maçarico tipo chuveiro) deve ser limitado a tubos ou cascos com espessura até 13 mm e diâmetro nominal de até 10’’. 5.8.4 Processos de Soldagem Aplicáveis São permitidos os processos SMAW, GMAW, FCAW, GTAW e SAW. Não é permitido o processo FCAW-S. 5.8.4.1 SMAW a) a soldagem deve ser realizada com eletrodos básicos de baixo hidrogênio, gerando um depósito de solda com um teor de hidrogênio não superior a 8 mL por 100 g de metal de solda depositado; b) a escória deve ser totalmente removida antes do material ser exposto as condições operacionais; c) não é permitido eletrodo sintético. 5.8.4.2 GTAW a) o gás a ser utilizado deve ser argônio 99,99 %; b) na soldagem de tubulações deve-se realizar a purga com argônio ou hélio no passe de raiz e no passe de reforço da raiz; c) a purga da raiz deve ser mantida até ser completada a terceira camada de solda ou 6,4 mm, o que for maior, garantindo a ausência de oxigênio. 5.8.4.3 GMAW a) não é permitida a soldagem de raiz pelo processo GMAW, exceto para o enchimento e acabamento; b) a soldagem pode ser realizada com gás inerte, misturas destes gases, argônio + O2 (máximo de 2 %) ou argônio + CO2 (máximo de 5 %) para evitar a oxidação ou a carbonetação excessiva do metal base e do metal de solda.
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5.8.4.4 FCAW a) a soldagem deve ser realizada com gás de proteção; b) o gás pode ser mistura argônio + CO2 (E XXXTX -4) ou apenas CO2 (E XXXTX - 1), nesse último caso limitado aos aços de médio e alto carbono; c) os gases de proteção a serem utilizados devem ser aqueles indicados pelo fabricante do arame. 5.8.4.5 SAW a) não é permitida a utilização de fluxos ligados, exceto para compensar perda de elementos de liga na transferência metálica; b) fluxos de soldagem devem ser armazenados e manuseados de forma a evitar contaminações. Cuidado deve ser tomado para evitar contaminação do fluxo durante a soldagem. Contaminações nos inoxidáveis é crítica, pois pode reduzir a resistência à corrosão; c) umidade sobre as chapas ou no fluxo pode provocar porosidade ou trinca a frio. Fluxos úmidos devem ser tratados conforme indicação do fabricante. 5.8.5 Condições Gerais para Consumíveis 5.8.5.1 Os consumíveis devem seguir as indicações da Tabela 19. Os consumíveis alternativos só devem ser empregados após aprovação prévia da PETROBRAS. 5.8.5.2 No caso de soldagem heterogênea, quando não for proibida pela norma de projeto ou de fabricação e montagem do equipamento, deve ser especificado como abaixo, considerando-se os processos de soldagem SMAW e GTAW: a) temperatura de operação cíclica: AWS A5.11 ENiCrFe-2 (temperatura máxima = 760 °C) ou AWS A5.14 ERNiCr-3 (temperatura máxima = 760 °C). As temperaturas indicadas são os limites de utilização para as ligas de níquel, porém a temperatura de operação para os aços inoxidáveis martensíticos deve ser inferior a 600 °C. No caso da utilização do consumível AWS A5.11 ENiCrFe-3 a temperatura de operação não deve ultrapassar 480 °C; b) temperatura de operação não cíclica e menor que 315 °C: AWS A5.4, E309 e AWS A5.9, ER309.
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Tabela 19 - Eletrodos e Varetas para Aços Inoxidáveis Martensíticos
Material tipo
410, CA-15 CA 6NM UNS J91540 Super 13 Cr UNS S41426
Material tipo
410, CA-15
Espec. AWS
Eletrodo revestido (SMAW) Classificação AWS Preferida
Alternativa
A5.4
E410
E410 Ni Mo
A5.4
E410 Ni Mo
-
A5.4
Espec. AWS
A5.22
E2594
Arame tubular (FCAW-G) Classificação AWS Preferida
Alternativa
E410TX-X
E410NiMoTX-X
Espec. AWS
Eletrodo nu e vareta (GMAW / GTAW) Classificação AWS Preferida
Alternativa
A5.9
ER410
ER410NiMo
A5.9
ER410 Ni Mo
-
A5.9
ER2594 ER2209 (Nota 2 ) Arco submerso (SAW)
Espec. AWS
A5.9
Classificação AWS Preferida
Alternativa
ER410
ER410NiMo
CA 6NM A5.22 E410NiMoTX-X A5.9 ER410 Ni Mo UNS J91540 Super 13 Cr A5.22 E2594TX-X A5.9 ER2594 UNS S41426 NOTA 1 Apenas o consumível apresenta especificação/ classificação AWS, não havendo o para o fluxo. NOTA 2 O consumível ER2209 pode ser empregado apenas no passe de raiz, os necessariamente devem ser realizados com o consumível ER2594.
mesmo demais
5.8.6 Preaquecimento e Interpasse 5.8.6.1 As peças devem ser preaquecidas conforme as seguintes indicações: a) b) c) d) e)
designações 410, CA-15 e CA-15M, soldagem homogênea: 200 °C; designações 410, CA-15 e CA-15M, soldagem heterogênea: 150 °C. designações (UNS J91540) CA 6NM, soldagem homogênea: 120 °C; designações (UNS J91540) CA 6NM, soldagem heterogênea: 120 °C; designações (UNS S41426) Super 13 Cr, soldagem heterogênea: 50 °C.
5.8.6.2 A temperatura interpasse não deve exceder às seguintes indicações: a) b) c) d) e)
designações 410, CA-15 e CA-15M, soldagem homogênea: 300 °C; designações 410, CA-15 e CA-15M, soldagem heterogênea: 200 °C; designações (UNS J91540) CA 6NM, soldagem homogênea: 340 °C; designações (UNS J91540) CA 6NM, soldagem heterogênea: 175 °C; designações (UNS S41426) Super 13 Cr, soldagem heterogênea: 150 °C.
5.8.7 Pós-aquecimento O pós-aquecimento deve atender as seguintes indicações: a) designações 410, CA-15 e CA-15M, soldagem homogênea: 300 °C, durante o tempo de 1 min/mm de dimensão de solda, mas igual ou superior a 1 hora; b) designação 410, CA-15 e CA-15M, soldagem heterogênea: não requerido; 73
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c) designações (UNS J91540) CA 6NM, soldagem homogênea: 200 °C / 1 min. por mm; d) designações (UNS J91540) CA 6NM, soldagem heterogênea: não requerido; e) designações (UNS S41426) Super 13 Cr, soldagem heterogênea: não requerido. 5.8.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) 5.8.8.1 Deve ser de acordo com o código de projeto. 5.8.8.2 Para o liga (UNS S41426) Super 13 Cr em soldagem heterogênea (duplex): 630 °C / 5 min seguido de resfriamento em água até 50 °C. 5.8.9 Reparo por Soldagem 5.8.9.1 Para os aços martensíticos com carbono controlado (baixo carbono) não é permitido mais do que dois reparos no mesmo local. 5.8.9.2 Antes da liberação para soldagem, os biseis devem ser inspecionados por líquido penetrante. 5.8.9.3 O reparo deve ser executado em multipasse buscando o revenimento dos passes anteriores, independente se a peça sofrerá TTAT. A soldagem sempre deve buscar o revenimento da região de grãos grosseiros dos passes anteriores e ZTA. 5.8.9.4 Na soldagem de manutenção os parâmetros e técnicas de soldagem podem apresentar significativa diferença em relação aos materiais no estado de novo, sendo necessária avaliação do estado físico do material envelhecido. Neste caso, o procedimento de reparo deve ser previamente avaliado e aprovado pela PETROBRAS. 5.8.10 Requisitos Suplementares para Inspeção 5.8.10.1 Na soldagem homogênea a inspeção final deve ser realizada 48 horas após a soldagem. No caso de soldagem de manutenção este tempo de espera pode ser reavaliado pelo responsável técnico pela soldagem da PETROBRAS. 5.8.10.2 Em todos os casos deve ser executado o ensaio com líquido penetrante após o termino da soldagem. 5.9 Aços Inoxidáveis Ferríticos 5.9.1 Introdução Esta família compreende os aços inoxidáveis stardand enquadrados como ”P number” 7, sendo os de alto cromo como P number 10 (I,J,K) conforme o ASME BPVC Section IX. Em geral a microestrutura destas ligas na condição como recebida a temperatura ambiente é composta integralmente de ferrita. Entretanto, a ZTA de algumas ligas resultam em microestrutura composta de ferrita e martensita.
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5.9.2 Soldabilidade 5.9.2.1 Estes aços devem ser soldados com baixo aporte térmico para evitar o crescimento excessivo dos grãos que tende a diminuir a tenacidade. 5.9.2.2 Não é esperada formação de sigma na soldagem dos aços ferríticos, entretanto, pode ocorrer alguma formação na soldagem de chapas grossas quando submetida a alto aporte térmico na soldagem multipasse, especialmente nos aços de alto cromo. 5.9.2.3 Por serem menos suscetíveis ao trincamento a frio do que os martensíticos, a soldagem pode ser realizada sem preaquecimento. Para chapas grossas, entretanto, pode ser útil em algumas ligas para reduzir as tensões residuais, diminuir a velocidade de resfriamento e o risco de trinca a frio. 5.9.2.4 Trincas a quente são extremamente raras em especial quando as ligas não apresentam Ti e Nb na sua composição. 5.9.2.5 Os aços desta família não costumam se destacar pela tenacidade no estado novo e podem apresentar tenacidade muito baixa quando envelhecidos em operação a temperatura ≥ 400C. Juntas soldadas sem controle dos elementos intersticiais (C + N) e com alto teor cromo (acima de 18 %) sempre apresentam baixa tenacidade. 5.9.3 Técnica Geral de Soldagem 5.9.3.1 As ferramentas para remoção de escória, limpeza e corte devem ser utilizadas unicamente para estes materiais e devem atender as seguintes condições: a) as ferramentas de remoção de escória e limpeza devem ser fabricadas em aço inoxidável ou revestidas com este material; b) os discos de corte devem ser de óxido de alumínio com alma de náilon ou fibra de vidro; c) devem ser tomados cuidados adicionais quanto à limpeza e à preparação da junta a ser soldada para evitar contaminantes. 5.9.3.2 A superfície das peças deve ser protegida contra a aderência de respingos e demais projeções resultantes da soldagem. 5.9.3.3 A parte do dispositivo auxiliar de montagem em contato ou soldado no equipamento deve ser de material do mesmo “P number” do metal de base, segundo a classificação do ASME BPVC Section IX, ou, então, revestida com pelo menos duas camadas com o consumível especificado para soldagem do metal de base. 5.9.3.4 A preparação da junta soldada pode ser feita por usinagem, plasma, laser ou hidrocorte. No caso de corte térmico, a ZTA deve ser removida por usinagem ou esmerilhamento. 5.9.3.5 No caso de soldagem heterogênea com metal de adição em ligas de níquel aplicam-se os requisitos de limpeza indicados no item de soldagem de ligas de níquel. 5.9.4 Processo de Soldagem Aplicáveis São permitidos os processos SMAW, GMAW, FCAW, GTAW e SAW. Não é permitido o processo FCAW-S. 75
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5.9.4.1 SMAW a) a soldagem deve ser realizada com eletrodos básicos de baixo hidrogênio, gerando um depósito de solda com um teor de hidrogênio não superior a 8 mL por 100 g de metal de solda depositado; b) a escória deve ser totalmente removida antes do material ser exposto as condições operacionais; c) não é permitido eletrodo sintético. 5.9.4.2 GTAW a) o gás a ser utilizado deve ser argônio 99,99 %, exceto para os aços com alto percentual de cromo e controle de elementos intersticiais (%C + %N) no qual a composição do argônio deve conter 99,998 %; b) a purga da raiz deve ser mantida até a 3ª camada de solda ou 6,4 mm, o que for maior. 5.9.4.3 GMAW a) não é permitida a soldagem de raiz pelo processo GMAW, exceto para o enchimento e acabamento; b) a soldagem pode ser realizada com gás inerte conforme indicado para o processo GTAW. 5.9.4.4 FCAW a) a soldagem deve ser realizada com gás de proteção; b) os gases de proteção a serem utilizados devem ser aqueles indicados pelo fabricante. 5.9.4.5 SAW a) não é permitida a utilização de fluxos ligados, exceto para compensar perda de elementos de liga na transferência metálica; b) fluxos de soldagem devem ser armazenados e manuseados de forma a evitar contaminações. Cuidado deve ser tomado para evitar contaminação do fluxo durante a soldagem. Contaminações nos inoxidáveis é crítica, pois pode reduzir a resistência à corrosão; c) umidade sobre as chapas ou no fluxo pode provocar porosidade ou trinca a frio. Fluxos úmidos devem ser tratados conforme indicação do fabricante. 5.9.5 Condições Gerais para Consumíveis Os consumíveis devem seguir as indicações da Tabela 20. Os consumíveis alternativos só devem ser empregados após aprovação prévia da PETROBRAS.
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Tabela 20 - Eletrodos e Varetas para Aços Inoxidáveis Ferríticos Eletrodo revestido (SMAW) Material tipo
Espec. AWS
Classificação AWS Preferida (Nota 2)
Alternativa
A5.4
E410 (Nota 1)
E409Nb E410NiMo
A5.11 A5.4 A5.11 A5.4 430
A5.11
439
A5.11
444 e ≥ 25 %Cr (446, 447, 448)
A5.11
Espec. AWS
Preferida (Nota 2) Alternativa ER410 (Nota 1)
ENiCrMo-3 ENiCrFe-2
A5.14
ERNiCr-3 ERNiCrMo-3
E409Nb
A5.9
ER409Nb
ENiCrMo-3 ENiCrFe-2 E430 ENiCrMo-3 ENiCrFe-2 ENiCrMo-3 ENiCrFe-2
A5.14 E430Nb
A5.9 A5.14 A5.14
ENiCrMo-3 ENiCrFe-2
A5.14
Arame tubular (FCAW-G) Material tipo
Espec. AWS
Classificação AWS Alternativa
A5.22
E410TX-X
E409TX-X E409NbTX-X
A5.34
ENiCrMo3Tx-y ENiCr3Tx-y
A5.22
E409TX-X
A5.34
ENiCrMo3Tx-y ENiCr3Tx-y
A5.22
E430TX-X
409
430 A5.34 439
A5.34
444 e ≥ 25 %Cr (446, 447, 448)
A5.34
ERNiCrMo-3 ERNiCr-3 ER430 ERNiCrMo-3 ERNiCr-3 ERNiCr-3 ERNiCrMo-3
ER409Nb ER410NiM o
ER439
ERNiCr-3 ERNiCrMo-3
Arco submerso (SAW) (Nota 3)
Preferida (Nota 2)
405, 410S
Classificação AWS
A5.9
405, 410S
409
Eletrodo nu e vareta (GMAW / GTAW)
E409NbTX-X
E430NbTX-X
ENiCrMo3Tx-y ENiCr3Tx-y ENiCrMo3Tx-y ENiCr3Tx-y
Espec. AWS
Preferida (Nota 2) Alternativa A5.9
ER410
A5.14
ERNiCr-3 ERNiCrMo-3
A5.9
ER409Nb
A5.14
ERNiCr-3 ERNiCrMo-3
A5.9
ER430
A5.14 A5.14
ENiCrMo3Tx-y ENiCr3Tx-y
Classificação AWS
A5.14
ER409Nb ER410NiMo
ER430Nb
ERNiCr-3 ERNiCrMo-3 ERNiCr-3 ERNiCrMo-3 ERNiCr-3 ERNiCrMo-3
NOTA 1 Empregar consumível com teor de carbono até 0,05 %. NOTA 2 Consumível de aço inoxidável austenítico de composição nominal 25Cr13Ni (309 e família) somente pode ser empregado quando a temperatura de operação for inferior a 315 °C. NOTA 3 Apenas o consumível apresenta especificação / classificação AWS, não havendo o mesmo para o fluxo.
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5.9.6 Preaquecimento e Interpasse 5.9.6.1 As peças devem ser preaquecidas conforme as seguintes indicações: a) designações 405, 410S e 430, soldagem homogênea e espessura < 3 mm: sem preaquecimento; b) designações 405, 410S e 430, soldagem homogênea e espessura ≥ 3 mm: 100 oC; c) designações 405, 410S e 430, soldagem heterogênea até 10 mm: sem preaquecimento; d) designações 405, 410S e 430, soldagem heterogênea e espessura > 10 mm: 100 ºC; e) designação 409, soldagem homogênea até 12,5 mm: sem preaquecimento; f) designação 409, soldagem homogênea e espessura > 12,5 mm: 100 ºC; g) designação 409, soldagem heterogênea: sem preaquecimento; h) designação 439, soldagem homogênea: sem preaquecimento; i) designação 439, soldagem heterogênea: sem preaquecimento; j) designações 444 e ≥ 25 Cr soldagem heterogênea: sem preaquecimento. NOTA
O preaquecimento pode ser empregado na soldagem heterogênea como forma de evitar o TTAT conforme código de projeto.
5.9.6.2 As peças devem ter as temperaturas interpasse conforme as seguintes indicações: a) não deve exceder 250 ºC para os aços 405, 410S e 430; b) não deve exceder 150 ºC para os aços 409, 439 , 444 e os 25 %Cr (446, 447, 448). 5.9.7 Pós-aquecimento Geralmente não requerido, exceto para chapas espessas com grandes restrições utilizar 200 ºC. 5.9.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) 5.9.8.1 Em soldagem homogênea costuma ser requerido TTAT nos códigos de projeto, entretanto na soldagem heterogênea também pode ser requerido em função da espessura. 5.9.8.2 O TTAT quando prolongado pode provocar formação de fases Sigma e Chi. 5.9.9 Reparo por Soldagem 5.9.9.1 Para os aços com carbono controlado (baixo carbono) não é permitido mais do que dois reparos no mesmo local. 5.9.9.2 Antes da liberação para soldagem, os biseis devem ser inspecionados por líquido penetrante. 5.9.9.3 Na soldagem de manutenção os parâmetros e técnicas de soldagem podem apresentar significativa diferença em relação aos materiais no estado de novo, sendo necessário avaliação do estado físico do material envelhecido. Neste caso, o procedimento de reparo deve ser previamente avaliado e aprovado previamente pela PETROBRAS. 5.9.10 Requisitos Suplementares para Inspeção No caso de soldagem heterogênea com metal de adição austenítico, em que o preaquecimento não é necessário, deve ser executado o ensaio com líquido penetrante no passe da raiz. 78
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5.10 Níquel e Ligas de Níquel 5.10.1 Introdução 5.10.1.1 As ligas de níquel são utilizadas em aplicações na qual é necessário combinar média ou alta resistência mecânica e excelente resistência à corrosão em altas temperaturas. As ligas de níquel podem ser aplicadas em ampla faixa de temperaturas, desde as criogênicas até 800 ºC, podendo em alguns casos chegar até 1 200 ºC. 5.10.1.2 As ligas de níquel são geralmente classificadas de duas formas: — conforme a composição química básica: níquel comercialmente puro, ligas Ni-Cu, ligas Ni-Mo, ligas Ni-Cr, ligas Ni-Cr-Mo, ligas Ni-Cr-Fe e ligas Ni-Fe-Cr; — conforme o mecanismo de endurecimento: solução sólida ou precipitação. 5.10.1.3 Nesta Norma apenas as ligas endurecidas por solução sólida são abordadas e a família é representada pelas seguintes ligas: — níquel comercialmente puro; — ligas de níquel das designações Níquel 200 (N02200), Níquel 201 (N02201), Monel®1) 400 (N04400), Inconel®2) 600 (N06600), Inconel® 625 (N06625), Incoloy®3) 800 (N08800), Incoloy® 800H (N08810), Incoloy® 800HT (N08811), Incoloy® 825 (N08825), Hastelloy®4) B (N10001), Hastelloy® C4 (N06455), Hastelloy® C22 (N06022), Hastelloy® C276 (N10276); NOTA 1 As designações entre parênteses acima correspondem ao “Unified Numbering System for Metals and Alloys” - SAE/ASTM. NOTA 2 Monel®, Incoloy®, Hastelloy®, etc são patentes iniciais (trade names), sendo comum, estes materiais serem referenciados apenas como Alloy ou Liga 400, 625, 800HT, C4, C22, C276, etc. — ligas fundidas por centrifugação 32Ni20CrNb (“800HT Mod”) e 35Ni25CrNb (HP e HP Mod com adição de Ti, Nb, W e/ou Zr) que atendam à especificação de material indicada pela norma de projeto do equipamento. 5.10.2 Soldabilidade 5.10.2.1 As ligas de níquel de forma geral apresentam soldabilidade semelhante aos aços inoxidáveis austeníticos de microestrutura integralmente austenítica e aos superausteníticos, sendo susceptíveis à trinca de solidificação, liquação e ao fenômeno de redução da ductilidade, além de tendência à falta de fusão pela baixa fluidez da poça de fusão. Em algumas ligas quando soldadas com alto aporte térmico pode ocorrer a precipitação de carbetos e intermetálicos. 5.10.2.2 No caso do ASME BPVC Section IX estas ligas são designadas pelos “P number” de 41 a 49. 1)
Monel® é o nome comercial da liga de níquel fornecida por Precision Castparts Corp.. Esta informação é dada para facilitar aos usuários desta Norma e não constitui um endosso por parte da PETROBRAS ao produto citado. Podem ser utilizados produtos equivalentes, desde que conduzam aos mesmos resultados. 2) Inconel® é o nome comercial da liga de níquel fornecida por Precision Castparts Corp. Esta informação é dada para facilitar aos usuários desta Norma e não constitui um endosso por parte da PETROBRAS ao produto citado. Podem ser utilizados produtos equivalentes, desde que conduzam aos mesmos resultados. 3) Incoloy® é o nome comercial da liga de níquel fornecida por Precision Castparts Corp. Esta informação é dada para facilitar aos usuários desta Norma e não constitui um endosso por parte da PETROBRAS ao produto citado. Podem ser utilizados produtos equivalentes, desde que conduzam aos mesmos resultados. 4 Hastelloy® é o nome comercial da liga de níquel fornecida por Haynes International. Esta informação é dada para facilitar aos usuários desta Norma e não constitui um endosso por parte da PETROBRAS ao produto citado. Podem ser utilizados produtos equivalentes, desde que conduzam aos mesmos resultados.
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5.10.3 Técnica Geral de Soldagem 5.10.3.1 O corte deve ser realizado por plasma, laser, hidrocorte ou disco de corte adequado, não sendo permitido o corte com eletrodo de grafite e oxicorte. No caso de corte térmico, a ZTA deve ser removida por usinagem ou esmerilhamento. 5.10.3.2 A soldagem deve ser realizada com baixo aporte térmico. O aporte para os processos de alta densidade de corrente não deve exceder a 1,8 kJ/mm. Para os processos GTAW e SMAW deve ser inferior a 1,5 kJ/mm. 5.10.3.3 Problemas básicos de soldagem de ligas de níquel podem ser evitados com limpeza dos biseis e varetas com solventes não clorados, proteção contra vento e umidade, uso de ferramental de apoio específico para as ligas de níquel e higiene funcional com a utilização de luvas e aventais no local de trabalho. 5.10.3.4 A falta de penetração ou fusão é controlada pelo ligeiro aumento no ângulo do chanfro, redução da altura do nariz e aumento da abertura de raiz. É fundamental o treinamento prévio do soldador, limpeza e remoção da camada de óxido aderente. 5.10.3.5 A soldagem das ligas de níquel deve ser realizada com passes retilíneos. Para redução do risco de trinca de solidificação, alguns detalhes de extrema importância não devem ser negligenciados, tais como: preparação da junta, limpeza superficial, quantidade de material depositado por passe na relação largura/profundidade igual a um, ligeira convexidade dos passes e velocidade de soldagem adequada de forma a evitar poça de fusão em forma de gota. 5.10.3.6 O risco de trincas de cratera pode ser amenizado através do treinamento dos soldadores na saída da tocha. O perfil deve ser ligeiramente convexo. 5.10.3.7 É recomendado que se faça o esmerilhamento do final do cordão anterior (unha) antes do início do passe seguinte para remoção de possíveis descontinuidades. [Prática Recomendada] 5.10.3.8 Imperfeições como mossas, mordeduras, aberturas de arco e respingos devem ser cuidadosamente eliminadas. As ferramentas de remoção de escória, de limpeza e de corte devem ser compatíveis com as ligas de níquel e utilizadas apenas para estes materiais, não devendo conter compostos de ferro e enxofre (ex: sulfeto de ferro). 5.10.3.9 A parte do dispositivo auxiliar de montagem em contato ou soldado no equipamento deve ser de material do mesmo “P number” do metal de base segundo a classificação do ASME BPVC Section IX ou, então, revestido com o consumível especificado para soldagem do metal de base em depósitos de, no mínimo, duas camadas. Contaminações com carbono (carbonetação seguida de precipitação), ferro e óxido de ferro são prejudiciais à resistência a corrosão. Não é permitido uso de cunhas e martelos de cobre e aço ou calços de chumbo. Contato com andaime industrial provoca exposição ao zinco. 5.10.3.10 Em casos de contaminação, a superfície deve ser limpa por esmerilhamento ou decapada por ataque químico controlado e posteriormente passivada. O ataque químico e passivação devem ser conforme ASTM A 380. 5.10.3.11 Contaminação pelo contato com enxofre, zinco, cobre, estanho e chumbo comprometem irreversivelmente as ligas de níquel quando expostos a alta temperatura. Não é permitido o uso de lápis de temperatura e marcador industrial com estes contaminantes. Óleo de corte deve ser isento de enxofre. 80
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5.10.3.12 Após conclusão da soldagem e antes do início de operação, sabões e detergentes utilizados em ensaio de bolha e líquido penetrante devem ser removidos, uma vez que podem conter elementos de baixo ponto de fusão, especialmente enxofre. 5.10.3.13 Escória e resíduo de fluxo devem ser removidos após soldagem, pois comprometem a resistência a corrosão em operação (fluoreto). Contato com cloreto ou fluoreto é extremamente danoso, provocando corrosão sob tensão ou “pitting”. 5.10.3.14 A soldagem pelos processos GTAW e GMAW deve ser realizada com gás de purga na raiz da solda isento de oxigênio para proteção da zona fundida e ZTA. Esta proteção deve ser mantida até ser completada a terceira camada de solda ou 6,4 mm, o que for maior, garantindo a ausência de oxigênio. Argônio e hélio podem ser empregados como gás de purga. O nitrogênio só deve ser permitido após avaliação e aprovação prévia da PETROBRAS. A medição do oxigênio residual deve ser realizada através de oxímetro com valor limite de 100 ppm. 5.10.4 Processos de Soldagem aplicáveis São permitidos os processos de soldagem SMAW, GTAW, SAW, GMAW e FCAW, sendo estes dois últimos com restrições. Não é permitido o processo FCAW-S. 5.10.4.1 SMAW a) não é permitido uso de consumíveis sintéticos; b) não é permitida soldagem da raiz e segunda camada pelo processo SMAW; c) quando a soldagem das ligas de níquel é realizada pelos processos SMAW é importante que a escória seja totalmente removida antes que a junta entre em operação. 5.10.4.2 GTAW a) os consumíveis devem ser constantemente limpos com acetona antes da abertura do arco; b) além do argônio (99,99 %), pode ser empregado como gás de proteção mistura argônio + hélio ou somente hélio. A mistura argônio + H2 (1 %H2 a 3 %H2 máximo) somente pode ser usada mediante aprovação prévia da PETROBRAS; c) recomenda-se a utilização de eletrodos de tungstênio com adição de Cério ou Lantânio. [Prática Recomendada] 5.10.4.3 GMAW a) não é permitida a soldagem da raiz e passe de reforço da raiz pelo processo GMAW; b) o emprego desse processo em equipamentos, dutos ou tubulações sujeitas à pressão deve ter aprovação prévia da PETROBRAS; c) não é permitida soldagem com gás de proteção CO2 puro; d) o gás de proteção no processo GMAW deve ser argônio puro, argônio + O2 (2 %máximo), argônio + CO2 (2 %máximo), argônio + H2 (1 % máximo); e) As limitações de uso desse processo são devidas a maior susceptibilidade a falta de fusão e a baixa molhabilidade e fluidez das ligas de níquel. 5.10.4.4 FCAW a) não é permitido o emprego desse processo em equipamentos, dutos ou tubulações sujeitas à pressão; b) não é permitida a soldagem da raiz e passe de reforço da raiz pelo processo FCAW;
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c) a soldagem de revestimento pelo processo FCAW com proteção gasosa é permitida somente com aprovação prévia da PETROBRAS; d) não é permitida soldagem com gás de proteção CO2 puro; e) o gás de proteção no processo FCAW deve ser argônio + 25 %CO2 ou argônio + 20 %CO2. 5.10.4.5 SAW a) o fluxo deve ser neutro ou básico e não são permitidos fluxos ligados; b) quando a soldagem das ligas de níquel é realizada pelos processos SAW é importante que a escória e resíduos de fluxo sejam totalmente removidos antes da exposição da junta em operação. 5.10.5 Condições Gerais para Consumíveis 5.10.5.1 Os consumíveis devem seguir as indicações da Tabela 21.
Tabela 21 - Eletrodos, Varetas e Arames Sólidos para Níquel e Ligas de Níquel
Material Tipo
Espec. AWS
Eletrodo Revestido (SMAW) Classificação AWS Preferida
Alternativa (ver Nota 1)
Espec. AWS
Eletrodo nu, Vareta e Arco Submerso (GMAW / GTAW /SAW) Classificação AWS Preferida
Alternativa (ver Nota 1)
Alloy 200/ 201
A5.11
ENi-1
-
A5.14
ERNi-1
-
Alloy 400
A5.11
ENiCu-7
ENi-1
A5.14
ERNiCu-7
ERNi-1
Alloy 600
A5.11
ENiCrFe-1
ENiCrFe-2
A5.14
Alloy 625
A5.11
ENiCrMo-3 (Nota 2)
-
A5.14
Alloy 800/800H/ 800HT
A5.11
ENiCrCoMo-1
Incoloy 825
A5.11
ENiCrMo-3 (Nota 2)
Hastelloy B
A5.11
Hastelloy C4
ERNiCr-6 ERNiCr-3 ERNiCrMo-3 (Nota 2)
-
A5.14
ERNiCrCoMo-1
-
-
A5.14
ERNiFeCr-1
ERNiCrMo-3 (Nota 2)
ENiMo-1
-
A5.14
ERNiMo-1
-
A5.11
ENiCrMo-7
-
A5.14
ERNiCrMo-7
-
Hastelloy C22
A5.11
ENiCrMo-10
-
A5.14
ERNiCrMo-10
-
Hastelloy C276
A5.11
ENiCrMo-4
-
A5.14
ERNiCrMo-4
-
32Ni20CrNb
-
-
-
-
ER32Ni20CrNb
ERNiCrCoMo-1
HP(35Ni25Cr)
-
-
-
-
ER3525Ni-0,4C (Nb)
-
NOTA 1 Deve ser aprovado previamente pela PETROBRAS. NOTA 2 Limitado em 540 ºC.
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5.10.5.2 Os consumíveis para soldagem de revestimento pelo processo arame tubular FCAW-G devem ser conforme especificação AWS A5.34 classificação AWS TNiXXXXT0-4 ou TNiXXXXT1-4. 5.10.6 Preaquecimento e Interpasse 5.10.6.1 O preaquecimento não é requerido. 5.10.6.2 A temperatura interpasse deve ser inferior a 150 °C. 5.10.6.3 No caso de soldas de manutenção em materiais envelhecidos, com o emprego da técnica de soldagem a frio, a temperatura de interpasse deve ser inferior a 90 ºC. 5.10.7 Pós-aquecimento Não deve ser requerido. 5.10.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) Geralmente não é realizado, entretanto pode ser obrigatório em função do fluido e de acordo com especificação de projeto. 5.10.9 Reparo por Soldagem 5.10.9.1 O defeito deve ser eliminado por esmerilhamento, fresamento ou usinagem manual ou mecanizada. 5.10.9.2 Após retirada do defeito, a região deve ser examinada por líquido penetrante. A soldagem deve ser realizada com baixo aporte térmico através do processo GTAW. 5.10.9.3 Em soldagem de fabricação somente é permitido um reparo. 5.10.9.4 Na soldagem de manutenção são permitidos no máximo dois reparos no mesmo local em função da formação de fases intermetálicas que reduzem a resistência à corrosão e ductilidade e aparecimento de trincas após o resfriamento da junta. 5.10.9.5 Para execução do reparo de manutenção o procedimento de reparo deve ser previamente avaliado e aprovado pela PETROBRAS em função da possibilidade da deterioração do material em serviço. 5.10.10 Requisitos Suplementares para Inspeção 5.10.10.1 Em fabricação, montagem e manutenção os passes de raiz, segunda camada e acabamento devem ser inspecionados por líquido penetrante. 5.10.10.2 Em manutenção, antes da liberação para soldagem, os biseis sempre devem ser inspecionados por líquido penetrante.
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5.10.10.3 A água empregada no teste hidrostático deve apresentar controle de cloreto, devendo este ser menor que 50 ppm. 5.11 Cobre e Ligas de Cobre 5.11.1 Introdução 5.11.1.1 O cobre e suas ligas, em geral, são empregados em função da boa resistência mecânica (especialmente fadiga) e a corrosão, além da excelente condutibilidade térmica e/ou elétrica. 5.11.1.2 Várias ligas são produzidas adicionando principalmente os seguintes elementos: alumínio, níquel, estanho e zinco. Fósforo e silício são empregados como desoxidantes. Para efeito desta Norma, além do cobre comercialmente puro (99,3 %Cu), são consideradas as ligas Cobre-Níquel (Cu-Ni com até 30 %Ni) e Cobre-Alumínio (Bronze-Alumínio até 8 %Al), com as seguintes especificações: — — — —
C-10200 cobre desoxidado comercialmente puro (Cu); C-70600 liga 90Cu-10Ni (Cu-Ni-Fe); C-71500 liga 70Cu- 30Ni (Cu-Ni-Fe); C-61400 liga bronze-alumínio (Cu-Al-Fe).
5.11.1.3 Os materiais nesta Norma apresentam endurecimento por solução sólida, microestrutura homogênea com fase única CFC-α, inclusive o bronze alumínio C-61400 no qual o percentual de alumínio não ultrapassa 8 %. 5.11.2 Soldabilidade 5.11.2.1 Em geral, apresentam rápida taxa de resfriamento, favorecendo a falta de fusão em função do alto coeficiente de condutibilidade térmica do cobre. 5.11.2.2 A poça de fusão do cobre comercialmente puro apresenta grande fluidez. 5.11.2.3 As ligas de cobre quando enriquecidas em átomos solutos tornam-se susceptíveis a trinca a quente, que pode ser amenizada pela redução da abertura de raiz, deposição encorpada e, em algumas ligas, pelo preaquecimento. 5.11.2.4 As propriedades mecânicas podem ser comprometidas pela rápida formação de óxido de cobre. Este óxido é higroscópico e fortemente reativo ao oxigênio quando exposto à alta temperatura. A resistência mecânica é comprometida pela formação de poros (óxidos) e impurezas (antimônio, arsênio, bismuto e chumbo). 5.11.3 Técnica Geral de Soldagem 5.11.3.1 As ferramentas em geral para remoção de óxido higroscópico, escória, limpeza e corte devem ser utilizadas exclusivamente para estes materiais e devem atender às seguintes condições: a) as ferramentas de remoção de escória e limpeza devem ser de liga de cobre, aço inoxidável ou revestidos com este material e utilizadas apenas para soldagem do cobre e suas ligas; b) os discos de corte devem ter alma de náilon ou fibra de vidro; 84
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c) devem ser tomados cuidados adicionais quanto a limpeza e preparação da junta a ser soldada, para evitar a presença de contaminantes. 5.11.3.2 A superfície das peças deve ser protegida contra a aderência de respingos e demais projeções resultantes da soldagem. 5.11.3.3 Em uma faixa de 200 mm centrada na solda pelos lados interno e externo a junta deve ser limpa com solvente e não deve haver qualquer contaminação com substâncias que contenham enxofre, chumbo, zinco e seus compostos. Lápis térmico e marcador industrial não devem ser utilizados pelo risco de contaminação. As juntas soldadas não devem ser contaminadas por resíduos de qualquer espécie provenientes do trabalho de montagem e soldagem. 5.11.3.4 A escória deve ser removida completamente, durante e após a soldagem. As irregularidades superficiais da solda devem ser removidas por esmerilhamento, a cada camada depositada. 5.11.3.5 A soldagem pelo processo GTAW e GMAW deve ser realizada com gás de purga para proteção da zona fundida e ZTA. A medição por meio de oxímetro deve indicar teor de oxigênio menor ou igual a 100 ppm antes do início da soldagem. 5.11.4 Processos de Soldagem Aplicáveis São permitidos os processos de soldagem GTAW, PAW, GMAW e SMAW, este último com restrição. 5.11.4.1 SMAW a) não deve ser utilizado consumíveis AWS A5.6 em equipamentos que opere sob pressão. Pode ser empregado em juntas de baixa responsabilidade; b) maiores densidades de correntes são geralmente empregadas quando comparada à soldagem do aço-carbono e normalmente se limita a posição plana; c) não é permitido passe trançado devido a maior incidência de poros; d) os consumíveis devem ser similares aos indicados na Tabela 22 para os processos GTAW e GMAW. 5.11.4.2 GTAW a) consumíveis são empregados em espessuras superiores a 3 mm. Abaixo de 3 mm, normalmente a soldagem é realizada sem material de adição (autógena); b) na soldagem do cobre desoxidado em juntas de topo pode ser necessária a utilização de “backing” em função da alta fluidez do cobre; c) os gases de proteção indicados são: hélio, argônio ou mistura de argônio + hélio. A utilização do argônio resulta em baixa penetração que pode ser parcialmente compensada pelo aumento da temperatura de preaquecimento. 5.11.4.3 GMAW a) o processo é mais sensível a formação de poros que o GTAW; b) argônio e misturas de gás inerte são empregados; c) na soldagem do cobre desoxidado em juntas de topo pode ser necessária a utilização de “backing” em função da alta fluidez do cobre; d) a soldagem de topo é basicamente realizada na posição plana com modo de transferência spray. Fora da posição, a soldagem pode ser realizada em ligas de mais baixa fluidez (Cu-Ni e bronze-alumínio) e empregando arames de pequeno diâmetro.
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5.11.5 Condições Gerais para Consumíveis Os consumíveis devem seguir as indicações da Tabela 22.
Tabela 22 - Varetas para Cobre e Ligas de Cobre Material liga
Especificação AWS
Classificação AWS
C-10200 (cobre desoxidado)
A5.7
ERCu
C-70600 (90Cu10Ni)
A5.7
ERCuNi
C-71500 (70Cu30Ni)
A5.7
ERCuNi
C-61400 (bronze alumínio)
A5.7
ERCuAL-A2
5.11.6 Preaquecimento e Interpasse 5.11.6.1 Cobre puro desoxidado com espessura menor que 3 mm não necessita preaquecimento. 5.11.6.2 Cobre puro desoxidado com espessura ≥ 3 mm a 6 mm deve ser preaquecido a 100 ºC. 5.11.6.3 Cobre puro desoxidado com espessura ≥ 6,0 mm a 10 mm deve ser preaquecido a 220 ºC. 5.11.6.4 Cobre puro com espessura ≥ 10 mm deve ser preaquecido de 260 ºC a 480 ºC. 5.11.6.5 Bronze-alumínio com espessura menor ou igual a 6 mm não necessita preaquecimento. 5.11.6.6 Bronze-alumínio com espessura maior que 6 mm e Al menor que 10 % - preaquecimento e interpasse não devem ultrapassar 150 ºC. 5.11.6.7 Cobre-níquel preaquecimento não necessário e interpasse não deve ultrapassar 65 ºC. 5.11.7 Pós-Aquecimento Não é requerido. 5.11.8 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) Não é requerido. 5.11.9 Requisitos Suplementares para Inspeção O ensaio com líquido penetrante, na extensão especificada na norma do equipamento, deve ser executado nos lados internos e externos do equipamento quando houver acesso.
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5.12 Soldagem de Chapas e Tubos Revestidos 5.12.1 Introdução Para efeito desta Norma, entende-se chapa com revestimento ao conjunto bimetálico composto por revestimento anticorrosivo sobre substrato de função estrutural, sendo o substrato, em geral, constituído por aço-carbono ou baixa liga. Os materiais mais empregados como revestimento são aços inoxidáveis (austenítico, martensítico ferrítico ou duplex), ligas de níquel (Monel®, liga 625, hastelloy®, entre outros) ou ligas de cobre. 5.12.2 Tipos de Revestimentos Metálicos 5.12.2.1 Chapa Cladeada Conjunto bimetálico com ligação metalúrgica obtido por co-laminação, co-extrusão ou soldagem por explosão. 5.12.2.2 Chapa com Revestimento Depositado por Soldagem (“Weld Overlay”) Conjunto bimetálico com ligação metalúrgica obtido por soldagem ao arco. 5.12.2.3 Chapa com “Lining” Conjunto bimetálico sem ligação metalúrgica, sendo a adesão obtida por meio mecânico, solda de selagem nas extremidades, solda de tampão ou costura por resistência elétrica. 5.12.3 Soldabilidade A soldabilidade destes materiais deve ser avaliada por diagramas constitucionais aplicáveis como diagrama de “Schaeffler”, “De Long”, WRC, etc, inclusive para amanteigamento. Todos os requisitos de soldagem para cada material individualmente devem ser consideradas. 5.12.4 Técnica Geral de Soldagem 5.12.4.1 Quando há acesso tanto pelo lado do substrato como pelo lado do revestimento: a união entre chapas revestidas sempre deve ser iniciada pela união homogênea do substrato, com prévia remoção do revestimento na região adjacente a junta, evitando que a soldagem do substrato (chapa base) seja realizada com contato e diluição com o material do revestimento. A Figura 6 mostra um exemplo de chanfro para esta situação. A remoção do revestimento deve ser realizada por esmerilhamento ou usinagem. A total remoção do revestimento deve ser verificada com uma solução supersaturada de sulfato de cobre. Não é permitido o corte com eletrodo de carbono. A recomposição da camada de revestimento deve ser feita em, no mínimo, duas camadas.
Substrato Revestimento
Figura 6 - Preparação da Junta de Chapa com Revestimento com Acesso por Ambos os Lados
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5.12.4.2 Quando há acesso apenas pelo lado do substrato como no caso de tubos e vasos de pequeno diâmetro: a totalidade do chanfro deve ser preenchida utilizando metal de adição que atenda a resistência à corrosão do revestimento, a resistência mecânica do substrato e que não apresente características físicas muito diferentes quando exposta a temperatura de operação (redução da vida útil pela falha por fadiga térmica). A soldagem de juntas de microestrutura ferrítica cladeadas ou revestidas por “weld overlay” empregando consumíveis de aço inoxidáveis austenítico (ex.: liga 309 e família) é limitada a temperatura de operação máxima de 315 ºC. Acima de 315 ºC deve ser utilizado apenas consumíveis a base de níquel. A Figura 7 mostra um exemplo de chanfro para esta situação. A preparação do chanfro deve ser realizada por esmerilhamento ou usinagem. Não é permitido o corte com eletrodo de carbono.
Substrato Revestimento
Figura 7 - Preparação da Junta de Chapa com Revestimento com Acesso Somente pelo Lado do Substrato 5.12.4.3 No caso de revestimento depositado por soldagem ao arco (“weld overlay”) a sanidade do substrato deve ser verificada por ensaio não destrutivo, sendo os defeitos reparados mediante a aprovação previa da PETROBRAS. A preparação e limpeza do substrato deve ser ao metal branco. As temperaturas de preaquecimento, interpasse e TTAT devem ser conforme 5.12.6 e 5.12.8. 5.12.4.4 As ferramentas de remoção de escória, limpeza e corte devem atender as seguintes condições: a) as ferramentas de remoção de escória e limpeza devem ser de aço inoxidável ou revestidas com este material; b) os discos de corte devem ser de óxido de alumínio com alma de náilon, para as chapas de revestimento de aço inoxidável; c) os discos de corte devem ter alma de náilon ou fibra de vidro para chapas de ® revestimento de Monel e ligas de níquel. 5.12.4.5 A superfície do revestimento deve ser protegida contra a aderência de respingos e demais projeções resultantes da soldagem e operações de esmerilhamento e corte. 5.12.4.6 A parte do dispositivo auxiliar de montagem em contato ou soldado ao revestimento deve ser de material de mesmo “P number” segundo o ASME BPVC Section IX ou deve ser revestida com consumível especificado para soldagem de revestimento, em depósitos de, no mínimo, duas camadas. 5.12.4.7 A soldagem com qualquer processo deve ser realizada com baixa diluição. A soldagem com arco submerso deve ser realizada com parâmetros e fluxos que favoreçam a redução da diluição. 5.12.4.8 O teor de ferrita do metal de solda de revestimento de aço inoxidável austenítico deve estar compreendido de 3 FN e 9 FN após soldagem, exceto para aço inox 347 em que o teor de ferrita deve estar compreendido de 5 FN e 9 FN. No caso de TTAT, o teor de ferrita deve ser medido antes deste. 5.12.4.9 Em manutenção, quando houver evidências de falha no revestimento em equipamentos que trabalharam com H2S ou hidrogênio, deve ser verificada a necessidade do tratamento de desidrogenização antes de qualquer intervenção por soldagem. 88
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5.12.5 Processo de Soldagem Aplicáveis 5.12.5.1 Os processos de soldagem aplicáveis para o substrato e revestimento devem seguir as orientações específicas desta Norma para o material em questão. 5.12.5.2 Recomenda-se o emprego dos processos Eletroescória (ESW) e SAW com fita para revestimento de grandes áreas em fabricação, sendo que o ESW apresenta vantagem em função da menor diluição. [Prática Recomendada] 5.12.5.3 Recomenda-se o emprego do processo GMAW-P pela baixa diluição em grandes áreas quando o equipamento já está montado. A soldagem pelo processo GMAW com transferência por Spray não é permitida na primeira camada em função da alta diluição. [Prática Recomendada] 5.12.5.4 Recomenda-se o emprego dos processos GTAW e PAW em equipamentos de pequeno e médio porte. [Prática Recomendada] 5.12.5.5 O teor de bismuto em depósitos anticorrosivos empregando aços inoxidáveis austeníticos pelos processos SMAW, FCAW-G, SAW e ESW não deve exceder a 0,002 % sempre que na fabricação (no processo de TTAT) ou na operação o material for exposto a temperatura superior a 480 ºC. Neste caso o consumível deve ser adquirido conforme AWS A5.01 Schedule J. 5.12.5.6 Para a soldagem com o processo SAW da liga Hastelloy® C276 devem ser executados ensaios complementares de forma a garantir que o teor de silício fique dentro das especificações. 5.12.5.7 A soldagem com CO2 puro não é permitida para os aços inoxidáveis, ligas de níquel e ligas de cobre. 5.12.6 Condições Gerais para Consumíveis 5.12.6.1 O consumível para a soldagem de chapa-base deve atender às indicações constantes desta Norma para o material em questão. 5.12.6.2 O consumível para a soldagem de revestimento deve atender a especificação requerida pelo projeto do equipamento. Na ausência de requisitos podem ser adotados os consumíveis indicados nas Tabelas 23 ou 24, conforme API RP 582, nos casos de necessidade ou não de TTAT.
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Tabela 23 - Metais de Adição para Revestimento Depositado por Soldagem - “Weld Overlay” - em Chapa Base de Aços-Carbono ou Aço Baixa Liga em Equipamentos que Não Requerem TTAT Processo SMAW/GTAW/GMAW/SAW/ESW
Tipo de material do revestimento desejado
Especificação AWS
405/410S
A5.11/A5.14/ A5.4/ A5.9
430
A5.11/A5.14/ A5.4/ A5.9
410
A5.11/A5.14/ A5.4/ A5.9
304
A5.4/ A5.9
E/ER 309/309L
E/ER 309/309L
304L
A5.4/ A5.9
E/ER309L
E/ER 308L
316/317
A5.4/ A5.9
E/ER309LMo/309Mo
E/ER 316L/317L
316L
A5.4/ A5.9
E/ER 309LMo
E/ER 316L/317L
317L
A5.4/ A5.9
E/ER 309LMo
E/ER 317L/385
321/347
A5.4/ A5.9
E/ER309L/309Nb
E/ER 347
904L
A5.11/A5.14/ A5.4/ A5.9
E/ER 309LMo//NiCrMo3
E/ER 385/NiCrMo-3
Duplex
A5.4/ A5.9
E/ER 309LMo
E/ER 2595
Alloy 200 (Ni)
A5.11/A5.14/
E/ER Ni-1
E/ER Ni-1
Alloy 400(Ni-Cu)
A5.11/A5.14/
E/ER Ni-1/ NiCu-7
E/ER NiCu-7
Alloy 600/800(NiCrFe)
A5.11/A5.14
E NiCrFe-2, ER NiCr-3
E NiCrFe-2, ER NiCr-3
Hastelloy C-276
A5.11/A5.14
E/ER NiCrMo-4
E/ER NiCrMo-4
Alloy 625(NiCrMo)
A5.11/A5.14
E/ER NiCrMo-3
E/ER NiCrMo-3
Cu-Ni (Nota 1)
A5.11/A5.14
E/ER Ni-1
E/ER Ni-1/ NiCu-7
Classificação AWS Camada de amanteigamento Camada de acabamento (ver Nota 2) (ver Nota 2) E NiCrFe-2/3, ER NiCr-3 E NiCrFe 2/ 3, ER NiCr-3 E/ER 309/309L E/ER 309/309L E NiCrFe-2/ 3, ER NiCr-3 E NiCrFe-2/ 3, ER NiCr-3 E/ER 309/309L E/ER 309/309L E/ER 430 E NiCrFe-2/ 3, ER NiCr-3 E NiCrFe-2/ 3, ER NiCr-3 E/ER 309/309L E/ER 309/309L E/ER 410/ 410NiMo
Bronze alumínio A5.6/ A5.7 E/ERCuAl-A2 E/ERCuAl-A2 (Nota 1) NOTA 1 Para o bronze alumínio a temperatura de preaquecimento varia de 150 ºC a 250 ºC. Para o revestimento da liga Cu-Ni, a temperatura de preaquecimento da primeira camada empregando consumível E/ER Ni-1 não deve ultrapassar 175 ºC, para as demais camadas com consumível AWS E/ER NiCu-7 a temperatura interpasse não deve ultrapassar 65 ºC. NOTA 2 Independente da quantidade de camadas (amanteigamento ou acabamento) a composição química final do revestimento deve atender à composição indicada para a camada de acabamento, exceto quando a soldagem é realizada de forma heterogênea.
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Tabela 24 - Metais de Adição para Revestimento Depositado por Soldagem - “Weld Overlay” - em Chapa Base de Aços-Carbono ou Aço Baixa Liga em Equipamentos que requerem TTAT Processo SMAW/GTAW/GMAW/SAW/ESW
Tipo de material do revestimento desejado
Especificação AWS
405/410S
A5.11/A5.14/ A5.4/ A5.9
430
A5.11/A5.14/ A5.4/ A5.9
410
A5.11/A5.14/ A5.4/ A5.9
304
A5.4/ A5.9
E/ER 309/309L
E/ER 308/308L
304L
A5.4/ A5.9
E/ER 309L
E/ER 308L
316/317
-
Não aplicável
Não aplicável
316L
A5.4/ A5.9
E/ER 309LMo
E/ER 316L/317L
317L
A5.4/ A5.9
E/ER 309LMo
E/ER 317L
321/347
A5.4/ A5.9
E/ER 309L/309Nb
E/ER 347
904L
-
Não aplicável
Não aplicável
Alloy 200 (Ni)
A5.11/A5.14/
E/ER Ni
E/ER Ni-1
Alloy 400(Ni-Cu)
A5.11/A5.14/
E/ER Ni-1/ NiCu-7
E/ERNiCu-7
Alloy 600/800(NiCrFe)
A5.11/A5.14
E NiCrFe-2, ER NiCr-3
E NiCrFe-2, ER NiCr-3
Hastelloy C-276
A5.11/A5.14
E/ER NiCrMo-4
E/ER NiCrMo-4
Alloy 625(NiCrMo)
A5.11/A5.14
E/ER NiCrMo-3
E/ER NiCrMo-3
Cu-Ni
-
Não aplicável
Não aplicável
Bronze alumínio
-
Não aplicável
Não aplicável
Classificação AWS Camada de amanteigamento Camada de acabamento (ver Nota 2) (ver Nota 2) E NiCrFe-2, ER NiCr-3 E NiCrFe- 2, ER NiCr-3 E/ER 309L E/ER 309L E NiCrFe-2, ER NiCr-3 E NiCrFe-2/ 3, ER NiCr-3 E/ER 309L E/ER 309L E/ER 430 E NiCrFe-2, ER NiCr-3 E NiCrFe-2, ER NiCr-3 E/ER 309L E/ER 309L E/ER 410 / 410NiMo (Nota 1) E/ER 410 / 410NiMo
NOTA 1 Necessita preaquecimento mínimo de 150 ºC, independente da espessura do substrato, sempre que aplicado o E/ER 410 ou 410NiMo, entretanto só deve ser empregado em casos especiais. NOTA 2 Independente da quantidade de camadas (amanteigamento ou acabamento) a composição química final do revestimento deve atender à composição indicada para a camada de acabamento, exceto quando a soldagem é realizada de forma heterogênea. 5.12.7 Preaquecimento e Temperatura Interpasse 5.12.7.1 O preaquecimento e temperatura interpasse mínima para a soldagem da chapa-base em soldagem homogênea ou heterogênea devem atender às indicações constantes desta Norma, para o material em questão. 5.12.7.2 O preaquecimento e temperatura interpasse mínima para a soldagem de revestimento, exceto como indicado nas Notas 1 e 2 das Tabelas 23 e Nota 1 da Tabela 24, devem atender às seguintes indicações: 91
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a) chapa-base de aço-carbono e carbono-manganês, com espessura igual ou superior a 30 mm, apenas para a primeira camada de revestimento: 100 °C; b) chapa-base aço-carbono ou carbono-manganês, com espessura inferior a 30 mm, para qualquer camada: sem preaquecimento; c) chapa-base dos demais materiais: indicação requerida por esta Norma para a soldagem heterogênea do material da chapa-base em questão. 5.12.7.3 A temperatura interpasse máxima para a soldagem do revestimento não deve exceder às seguintes indicações: a) chapa-base de aço-carbono e carbono-manganês: ° — primeira camada: 175 C; — demais camadas: 150 °C, exceto quando esta temperatura for excessiva e não for permitida para o material de revestimento; b) chapa-base dos demais materiais: — primeira camada: indicação requerida por esta Norma para soldagem heterogênea do material da chapa base em questão; — demais camadas: 150 °C, exceto quando esta temperatura for excessiva e não for permitida para o material de revestimento. 5.12.8 Pós-aquecimento O pós-aquecimento para a soldagem da chapa de revestimento não é requerido. 5.12.9 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) Quando for requerido o TTAT do substrato, o procedimento de soldagem deve considerar a possível deterioração do revestimento quanto à resistência a corrosão ou fragilização da interface por meio da simulação de TTAT em corpos-de-prova revestidos. Os revestimentos de aço inoxidável austenítico devem ser avaliados conforme aos ensaios da ASTM A 262. 5.12.10 Requisitos Suplementares para Inspeção 5.12.10.1 Antes da soldagem da chapa-base ou substrato deve ser verificado que não há resíduo do material de revestimento na superfície da chapa próxima ao chanfro. Após soldagem a junta deve ser preparada para inspeção visual e ensaios não destrutivos. 5.12.10.2 Antes da soldagem do revestimento em equipamentos, as juntas soldadas devem ser previamente inspecionadas em 100 % por líquido penetrante e liberado por ensaio radiográfico ou ultrassônico segundo percentual previsto no código de projeto. 5.12.10.3 Antes da deposição do revestimento em equipamentos encharcados de hidrogênio em operação deve ser avaliada a necessidade de tratamento prévio de desidrogenação. 5.12.10.4 Em manutenção, a região adjacente a reparos no substrato antes da deposição do revestimento deve ser inspecionada com ultrassom para verificar a presença de trincas conforme API 510 em vaso de pressão fabricado em “P number” 3, 4 ou 5 segundo o ASME BPVC Section V. Esta inspeção deve ser realizada pelo menos 24 horas após o término do reparo em equipamento. 5.12.10.5 Após a conclusão do revestimento, quando houver TTAT, o ensaio de líquido penetrante deve ser refeito nas regiões das juntas soldadas. Os demais ensaios devem atendes aos requisitos do código de projeto. 92
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5.13 Soldagem Dissimilar 5.13.1 Introdução 5.13.1.1 Juntas dissimilares são aquelas em que as partes unidas por soldagem apresentam composição química diferente. 5.13.1.2 A junta deve ser soldada com consumível de mesma estrutura cristalina e geralmente de menor teor de liga ou de forma heterogênea com material não endurecível. 5.13.2 Metal de Base Metais de base previstos nesta Norma e que atendam às especificações de projeto do equipamento/ tubulação. 5.13.3 Técnica Geral de Soldagem Devem ser obedecidos os requisitos desta Norma, aplicáveis a cada um dos metais de base constituinte da junta dissimilar, observando-se as propriedades físico-químicas do material. 5.13.4 Condições Gerais para Consumíveis Os consumíveis devem seguir as indicações da Tabela 25.
Tabela 25 - Consumíveis, Temperaturas de Preaquecimento e de Pós-Aquecimento para Soldagem e Juntas Dissimilares Aço-carbono e carbonomanganês
Aço-carbonomolibdênio
-
C
C
C
C
O
C
-
A
-
-
F
C
A
B
-
-
F
Aço 2,5 Ni/ 3,5Ni
C
-
-
H
P
G
Aço 5 Ni/ 9Ni
C
-
-
P
H
G
Aço inoxidável austenítico
O
F
F
G
G
H
HK-40/ HP
-
-
F1
-
-
I
E
E
E
-
-
E
E
E
E
-
-
E
L
L
-
D
D
M
Tipo de material Aços carbono e carbonomanganês Aços carbonomolibdênio Aços cromomolibdênio
Aços inoxidáveis 405, 410S e 430 Aço inoxidável 410 Níquel 200/ 201
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Aço Aço-cromo Aço 2,5Ni Aço 5Ni / inoxidável molibdênio / 3,5Ni 9Ni austenítico
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Tabela 25 - Consumíveis, Temperaturas de Preaquecimento e de Pós-Aquecimento para Soldagem e Juntas Dissimilares (Continuação) Tipo de material
Aço-carbono e carbonomanganês
Aço-carbonomolibdênio
Aço-cromo molibdênio
Aço 2,5Ni / 3,5Ni
Aço 5Ni / 9Ni
Aço inoxidável austenítico
Monel
N
N
-
N
N
D
Incoloy 800/ 800HT
D
D1
D1
D
D
D
Cobre
Q
Q
Q
-
-
Q
Cobre - níquel
T
-
-
-
-
T
Bronze alumínio
R
R
R
-
-
S
Aço inoxidável duplex
U
-
-
-
-
U
HK40/HP
Aços inoxidáveis 405, 410S e 430
Aço inoxidável 410
Níquel 200/201
Monel
Incoloy 800/800HT
-
E
E
L
N
D
-
E
E
L
N
D1
F1
E
E
-
-
D1
Aço 2,5Ni/ 3,5Ni
-
-
-
D
N
D
Aço 5Ni/ 9Ni
-
-
D
N
D
Aço inoxidável austenítico
I
E
E
M
D
D
HK-40/ HP
-
-
-
-
-
D
-
-
J
M
D2
D2
-
J
-
M
D2
D2
Níquel 200/ 201
-
M
M
-
N
M
Monel
-
D2
D2
N
-
D
Incoloy 800/800HT
D
D2
D2
M
D
-
Cobre
-
-
-
Q
Q
-
Cobre – níquel
-
-
-
T
T
-
Bronze alumínio
-
-
-
T
T
-
Aço inoxidável duplex
-
-
-
-
-
-
Tipo de material Aços carbono e carbonomanganês Aços carbonomolibdênio Aços cromomolibdênio
Aços inoxidáveis 405, 410S e 430 Aço inoxidável 410
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Onde: A Consumível conforme a indicação para o aço-carbono-molibdênio. Preaquecimento, temperatura de interpasse e pós-aquecimento conforme indicação para o aço cromomolibdênio; B Consumível conforme a indicação para o aço cromo-molibdênio de menor teor de cromo. Preaquecimento, temperatura de interpasse e pós-aquecimento para o aço cromomolibdênio de maior teor de cromo; C Consumível conforme indicação para o aço-carbono. Preaquecimento, temperatura de interpasse e pós-aquecimento conforme indicação para o aço liga; D Conforme indicação para ligas de níquel, consumível de especificação AWS A5.11 ENiCrFe-2 e AWS A5.14 ERNiCr-3; D1 Conforme indicação para soldagem heterogênea do aço cromo-molibdênio. Consumível de especificação AWS A5.11 ENiCrFe-2 e AWS A5.14, ERNiCr-3; D2 Conforme indicação para soldagem heterogênea do aço inoxidável martensítico e ferrítico. Consumível de especificação AWS A5.11 ENiCrFe-2, ENiCrFe-3 e AWS A5.14, ERNiCr-3; E Conforme a indicação para a soldagem heterogênea do aço inoxidável martensítico e ferrítico; F Conforme a indicação para a soldagem heterogênea do aço cromo-molibdênio; F1 Conforme a indicação para a soldagem heterogênea do aço cromo-molibdênio empregando liga de níquel compatível com a temperatura de operação; G Conforme indicação para a soldagem heterogênea do aço níquel; H Conforme a indicação para qualquer dos dois metais-base; I Conforme indicação para o aço inoxidável de maior teor de carbono; J Conforme indicação para o aço inoxidável 410, podendo geralmente ser admitida soldagem heterogênea; L Conforme indicação para o Níquel 200/201; M Conforme indicação para o Níquel 200 ou 201, admitindo-se também os consumíveis de especificações: AWS A5.11, ENiCrFe-2, ENiCrFe-3 e AWS A5.14, ERNiCr-3; ® N Conforme indicação para o Monel ; O Consumível conforme indicação para soldagem heterogênea de aço cromo-molibdênio. Preaquecimento, temperatura interpasse e pós-aquecimento conforme indicação para soldagem do aço inoxidável; P Conforme indicação para soldagem do aço níquel 5 Ni / 9 Ni; Q Empregar consumível para soldagem do níquel puro AWS E/ER Ni-1, com amanteigamento prévio do cobre e preaquecimento maio ou igual a 220 ºC (220 ºC530 ºC, função da espessura). Opção: E/ERCuAl-A2 ou ERCuNi; R Empregar consumível para soldagem do níquel puro AWS E/ER Ni-1 ou bronze alumínio E/ERCuAl-A2, preaquecimento de 150 ºC a 260 ºC; S Empregar consumível para soldagem do níquel puro AWS E/ER Ni-1 ou bronze alumínio E/ERCuAl-A2, preaquecimento não deve exceder 65 ºC; T Empregar consumível para soldagem do níquel puro AWS E/ERNi-1 e o preaquecimento não deve exceder 65 ºC. Opção: E/ERCuAl-A2 ou ERCuNi; U Empregar consumível E ou ER 309/309L/309MoL e o preaquecimento não deve exceder 100 ºC. No caso de material base 316(L) e 317(L) utilizar consumível E ou ER 309MoL. 5.13.5 Preaquecimento e Temperatura Interpasse O preaquecimento e a temperatura interpasse devem atender às indicações da Tabela 25. 5.13.6 Pós-aquecimento O pós-aquecimento deve atender às indicações da Tabela 25. 5.13.7 Tratamento Térmico de Alívio de Tensões (TTAT) Deve ser executado conforme indicação da Norma de projeto.
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5.13.8 Requisitos Suplementares para Inspeção 5.13.8.1 Devem ser obedecidos os requisitos desta Norma, aplicáveis a cada um dos metais de base constituinte da junta dissimilar, observando-se as propriedades físico-químicas do material. 5.13.8.2 Após conclusão da soldagem, a junta deve ser 100 % inspecionada com líquido penetrante.
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N-133 Anexo A - Instruções para Consumíveis
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Inspeção
por
Amostragem
06 / 2015 no
Recebimento
de
A.1 Objetivo Fornecer um roteiro para execução da amostragem, determinando o tamanho da amostra e os limites de aceitação e rejeição, de forma simplificada, na inspeção de recebimento de eletrodos, baseado na qualidade limite para proteção ao consumidor. Devem ser consideradas as seguintes características: a) b) c) d) e)
inspeção normal; plano de amostragem simples; nível geral de inspeção II; aço-carbono: QL = 6,5 %; risco do consumidor = 10 %; outros consumíveis: QL = 4 %; risco do consumidor = 5 %.
A.2 Amostragem A.2.1 A amostragem deve ser executada de acordo com o estabelecido pelas ABNT NBR 5425, NBR 5426 e NBR 5427. A.2.2 A unidade para tamanho do lote e da amostra é considerada em número de eletrodos. A.2.3 Os tamanhos da amostra e os critérios de aceitação e rejeição devem ser obtidos na Tabela A.1, considerando-se Inspeção Normal, Amostragem Simples e Nível Geral de Inspeção II.
Tabela A.1 - Plano de Amostragem Simples - Inspeção Normal Riscos do Consumidor de 5 % e 10 % Tamanho do lote até 500 501 a 1 200 1 201 a 3 200 3 201 a 10 000 10 001 a 35 000 35 001 a 150 000 Tamanho do lote até 500 501 a 1 200 1 201 a 3 200 3 201 a 10 000 10 001 a 35 000 35 001 a 150 000
QL = 2,5 T.A. Ac Re 125 0 1 125 0 1 125 0 1 200 1 2 315 3 4 500 7 8
Risco do consumidor = 5 % QL = 4,0 QL = 6,5 T.A. Ac Re T.A. Ac Re 80 0 1 50 0 1 80 0 1 80 1 2 125 1 2 125 3 4 200 3 4 200 7 8 315 7 8 315 12 13 500 12 13 500 21 22
T.A. 50 80 125 200 315 315
QL = 10 Ac 1 3 7 12 21 21
QL = 2,5 T.A. Ac Re 80 0 1 80 0 1 125 1 2 200 2 3 315 5 6 500 8 9
Risco do consumidor = 10 % QL = 4,0 QL = 6,5 T.A. Ac Re T.A. Ac Re 50 0 1 50 1 2 80 1 2 80 2 3 125 2 3 125 5 6 200 5 6 200 8 9 315 8 9 315 14 15 500 14 15 315 14 15
T.A. 50 80 125 200 200 200
QL = 10 Ac Re 2 3 5 6 8 9 14 15 14 15 14 15
A.2.4 Considerar para amostragem apenas eletrodos de uma mesma corrida.
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Re 2 4 8 13 22 22
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A.2.5 Efetuar amostragem abrindo pelo menos uma embalagem para cada dez recebidas e retirar a amostra igualmente parcelada entre as embalagens abertas, de forma aleatória.
A.3 Roteiro para Determinação do Tamanho da Amostra e Limites de Aceitação e Rejeição A.3.1 Determinar o número de eletrodos recebidos no lote (basta estimar por faixa, conforme Tabela A.1). A.3.2 Em função do risco do consumidor e do percentual máximo admitido de defeituosos no lote (QL), obter o tamanho da amostra (T.A.), o número de aceitação (Ac) e o número de rejeição (Re). A.3.3 Exemplo: a) eletrodos de aço-carbono AWS E7018 de 3,25 mm de diâmetro; b) tamanho do lote: 500 kg - que corresponde a aproximadamente 10 000 eletrodos; c) características de amostragem: — plano de amostragem simples; — inspeção normal; — nível de inspeção II; — risco do consumidor = 10 % (para aço-carbono); — QL = 6,5 (para aço-carbono). A.3.4 Como o risco do consumidor é 10 % e QL = 6,5, entrando na Tabela A.1, conclui-se que: a) tamanho da amostra = 200; b) número de aceitação (Ac) = 8; c) número de rejeição (Re) = 9. NOTA
Ver este exemplo de aplicação na Figura A.1.
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Exemplo: - Normal Tamanho do Lote Tamanho da amostra
- 10 000 Eletrodos - 200 Eletrodos - Aceita com 8 Rejeita com 9
Inspecionar a amostra de 200 eletrodos
Menor ou igual a 8
Igual ou maior do que 9
Rejeitar o lote
Aceitar o lote
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Anexo B - Ensaio de Medição de Dureza B.1 Objetivo B.1.1 Este Anexo fixa as exigências para a execução do ensaio de medição de dureza na qualificação do procedimento de soldagem e testes de produção em laboratório e medição de dureza de soldas em campo na fabricação e manutenção de equipamentos, dutos e tubulações. B.1.2 Este Anexo não define a avaliação dos desvios em relação aos critérios de aceitação de dureza definidos pelas normas de projeto, fabricação, construção e montagem. B.1.3 Quando a norma de projeto, fabricação ou montagem requerer o ensaio de dureza, a qualificação do procedimento de soldagem deve ser complementada com este ensaio, realizado na zona fundida, zona termicamente afetada e no metal de base, devendo seus resultados ser compatíveis com a norma de referência. B.1.4 Os requisitos deste Anexo devem ser atendidos em complementação à norma de referência ou especificação técnica contratual. B.1.5 A medição de dureza convencional de chapas, forjados, fundidos, tubos, estojos e acessórios de tubulação deve ser executada conforme normas ASTM específicas ou outras normas reconhecidas internacionalmente. Quando não for possível aplicar o método especificado em função, como por exemplo, de espessuras do material ou camada, pequena dimensão da peça, deve ser aplicado um método de dureza alternativo compatível com a situação e realizada a conversão conforme norma ASTM E 140.
B.2 Condições Gerais B.2.1 Calibração do Sistema de Medição de Bancada e Portátil B.2.1.1 O sistema de medição, exceto bloco padrão de dureza, deve ser periodicamente calibrado de acordo com o Sistema da Qualidade do Fornecedor. Para o sistema de medição portátil, esta periodicidade não deve ser superior a 24 meses. B.2.1.2 O bloco padrão de dureza deve possuir certificado de calibração, e uma vez mantido em bom estado de conservação, não necessita de calibração periódica. NOTA 1 Os certificados de calibração devem ser emitidos por laboratórios acreditados conforme a ABNT NBR ISO IEC 17025. Quando não houver laboratório acreditado para a grandeza a ser calibrada, podem ser utilizados laboratórios com padrões rastreados à Rede Brasileira de Calibração (RBC) ou sistema metrológico internacionalmente reconhecido. NOTA 2 Qualquer reparo ou manutenção no sistema de medição implica na necessidade de nova calibração, independentemente da periodicidade estabelecida. B.2.2 Qualificação de Pessoal B.2.2.1 O ensaio de medição de dureza em laboratório deve ser realizado por técnico de laboratório devidamente treinado com registro no conselho de classe. 100
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B.2.2.2 O ensaio de medição de dureza em campo deve ser realizado por: — Inspetores de Soldagem qualificados e certificados de acordo com o Sistema Nacional de Qualificação e Certificação de Inspetores de Soldagem (SNQC – IS), conforme ABNT NBR 14842; — Engenheiro de Soldagem; — Engenheiros, Tecnólogos ou Técnicos em Soldagem, Metalurgia ou Mecânica, com registro no conselho de classe; — Engenheiros ou Técnicos, da PETROBRAS, de Construção e Montagem, Manutenção e Inspeção. B.2.2.3 Para os serviços executados no exterior, os profissionais devem ser qualificados e certificados de acordo com a norma principal aplicável, por entidades internacionais que atendam aos requisitos da ISO IEC 17024, sendo neste caso necessária a aprovação prévia pela PETROBRAS. B.2.3 Medição de Dureza em Laboratório Quando a norma de projeto, fabricação, montagem ou documentação contratual requerer o ensaio de dureza, a qualificação do procedimento de soldagem e o teste de produção em laboratório devem ser complementados com este ensaio, realizado na zona fundida, zona termicamente afetada e no metal de base, devendo seus resultados serem compatíveis com a norma de referência. B.2.3.1 Procedimento de Medição B.2.3.1.1 O procedimento de medição de dureza deve ser submetido à PETROBRAS para aprovação. B.2.3.1.2 O procedimento de medição de dureza deve conter no mínimo os seguintes itens: a) nome do emitente (órgão da PETROBRAS ou firma executante); b) identificação numérica e revisão do procedimento; c) objetivo; d) requisitos de qualificação de pessoal; e) método e periodicidade de calibração do durômetro; f) método de dureza a ser utilizado; g) identificação do corpo de prova; h) especificação dos metal de base e de solda; i) identificação do procedimento de soldagem correspondente; j) croqui da junta soldada com os pontos de medição; k) identificação do durômetro, incluindo o número de série; l) certificado de calibração do durômetro e do bloco padrão utilizado; m) técnica de preparação e condição da superfície a ser ensaiada; n) normas e/ou valores de referência para execução e interpretação dos resultados; o) identificação e assinatura do técnico responsável; p) formulário de relatório para apresentação dos resultados. B.2.3.2 Relatórios do Ensaio O relatório do ensaio de medição de dureza em laboratório deve conter no mínimo os seguintes itens: a) b) c) d) e)
entidade executante do ensaio (PETROBRAS ou laboratório de firma executante); identificação numérica e revisão do procedimento; identificação do procedimento de soldagem correspondente; especificação dos metais de base e consumíveis de soldagem; identificação do corpo de prova; 101
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f) g) h) i) j)
croqui do corpo de prova e pontos do perfil de dureza; condição da superfície ensaiada e técnica de preparação; temperatura da peça; método de dureza, incluindo a carga utilizada; sistema de medição do perfil de dureza (manual ou com utilização de sistema de fixação); k) instrumento (fabricante, modelo e número de série); l) periodicidade de calibração dos instrumentos; m) certificado de calibração do durômetro e do bloco padrão utilizado; n) normas e/ou valores de referência para execução e interpretação dos resultados; o) parecer indicando aceitação, rejeição ou recomendação de ensaio complementar; p) data; q) identificação e assinatura do técnico responsável; r) registro dos resultados.
B.2.3.3 Corpo de Prova para Qualificação do Procedimento de Soldagem B.2.3.3.1 Para medição de dureza na seção transversal, o corpo de prova para macrografia, deve ser de acordo com a ASTM E 340 e Figuras B.1 e B.2. O acabamento na seção transversal requer uma preparação mínima até a lixa grão 220, seguido da realização de ataque químico da junta para que seja revelada a região da ZTA. B.2.3.3.2 Para medição de dureza na superfície, o corpo de prova deve ser usinado nas faces superior e inferior para macrografia conforme ASTM E 340 e Figuras B.3 e B.4, com remoção máxima de 0,5 mm da superfície da junta soldada. O acabamento das superfícies requer uma preparação mínima até a lixa grão 220, seguido da realização de ataque químico da junta para que seja revelada a região da ZTA. B.2.3.3.3 O corpo de prova de laboratório pode ser utilizado para validação do procedimento de medição de dureza em campo, neste caso, com a devida preparação da face que representa a superfície do equipamento a ser ensaiado. B.2.3.3.4 As evidências objetivas da medição de dureza na qualificação do procedimento de soldagem devem ser mantidas de forma a possibilitar sua comprovação à PETROBRAS. B.2.3.4 Medição de Dureza na Qualificação do Procedimento de Soldagem B.2.3.4.1 Na qualificação do procedimento de soldagem o método de medição de dureza deve ser “Vickers” e estar conforme ASTM E 384 ou norma equivalente internacionalmente reconhecida. B.2.3.4.2 Deve ser utilizado durômetro de bancada com carga de 5 kgf ou 10 kgf, respeitando o que for estabelecido na norma de projeto. B.2.3.4.3 O perfil de dureza deve ser obtido efetuando medições na seção transversal conforme Figuras B.1 ou B.2. Como opção para o chanfro em V, o perfil de dureza pode ser obtido na superfície, conforme as Figuras B.3 e B.4. NOTA
A Figura B.1 é a única opção para a obtenção do perfil de dureza no chanfro Duplo V.
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Aprox.(0,2 mm)
(1-3 mm) (typ)
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(1,5 mm)
ZT A
Metal de solda
A ZT
(3-6 mm) (typ)
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Metal base
Metal base Metal de solda
Figura B.1 - Perfil de Dureza para Chanfro Duplo V
(1-3 mm) (typ)
Aprox.(0,2 mm)
(3-6 mm) (typ)
(1,5 mm)
Metal de solda ZTA
ZTA
Metal de base
Aprox.(0,2 mm) (1,5 mm)
Figura B.2 - Perfil de Dureza para Chanfro V 103
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Ponto adicional no centro da solda
2
2
2
2
0,5
Metal de solda
Metal de base
A
ZT
ZTA
Metal de base
0,5
Metal de solda
Metal de solda
ZT
ZTA
Metal de solda A
2
0,5
2
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B.2.3.4.4 Para medição de dureza na qualificação do procedimento de soldagem em chapa com revestimento depositado por soldagem (“Weld Overlay”) os pontos de medição de dureza devem ser conforme a Figura B.5.
Superfície como soldada
2 Linha de fusão
ZTA
0,5
0,5 2
NOTA
Medida em milímetros.
Figura B.5 - Pontos de Medição de Dureza em Perfil de Chapa com Revestimento Depositado por Soldagem (“Weld Overlay”) B.2.4 Medição de Dureza em Campo Quando a norma de projeto, fabricação, montagem ou documentação contratual requerer o ensaio de dureza em campo, o mesmo deve ser realizado na zona fundida, zona termicamente afetada e no metal de base, devendo seus resultados ser compatíveis com a norma de referência. B.2.4.1 Procedimento de Medição B.2.4.1.1 O procedimento de medição de dureza deve ser submetido à PETROBRAS para aprovação. B.2.4.1.2 O procedimento de medição de dureza deve conter no mínimo os seguintes itens: a) nome do emitente (órgão da PETROBRAS ou firma executante); b) identificação numérica e revisão do procedimento; c) objetivo; d) requisitos de qualificação de pessoal; e) método e periodicidade de calibração do durômetro; f) método de dureza a ser utilizado; g) croqui com a localização dos pontos de medição na junta soldada; h) identificação do durômetro, incluindo o número de série; i) certificado de calibração do durômetro e dos blocos padrão utilizados; j) técnica de preparação e condição da superfície a ser ensaiada; k) temperatura máxima da peça; l) normas e/ou valores de referência para execução e interpretação dos resultados; m) identificação e assinatura do técnico responsável; n) formulário de relatório para apresentação dos resultados.
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B.2.4.2 Relatórios do Ensaio O relatório do ensaio de medição de dureza deve conter no mínimo os seguintes itens: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)
entidade executante do ensaio (PETROBRAS ou empresa executante); identificação numérica e revisão do procedimento; identificação do procedimento de soldagem correspondente; especificação dos metais de base e de solda; identificação da junta soldada no equipamento; croqui do corpo de prova e pontos do perfil de dureza; condição da superfície ensaiada e técnica de preparação; temperatura da peça; método de dureza incluindo a carga utilizada; sistema de medição do perfil de dureza (manual ou com utilização de sistema de fixação); k) instrumento (fabricante, modelo e número de série); l) periodicidade de calibração dos instrumentos; m) certificado de calibração do durômetro e do bloco padrão utilizado; n) normas e/ou valores de referência para execução e interpretação dos resultados; o) parecer indicando aceitação, rejeição ou recomendação de ensaio complementar; p) data; q) identificação e assinatura do técnico responsável; r) registro dos resultados.
B.2.4.3 Adequação de Instrumentos Portáteis de Campo B.2.4.3.1 Na medição de dureza de campo deve ser empregado instrumento portátil utilizando o método de impedância ultrassônica (Ultrasonic Contact Impedance – UCI), conforme ASTM A 1038, com carga de 5 kgf. B.2.4.3.2 Não é permitida a utilização de instrumentos portáteis baseados no método "Leeb" (rebote) e instrumentos portáteis tipo "Poldi" ou "Telebrineller", para a medida de dureza em junta soldada. B.2.4.3.3 A critério da PETROBRAS, a adequação do instrumento portátil deve ser demonstrada em laboratório por meio de comparações entre as medidas de dureza obtidas pelo instrumento portátil e as obtidas em instrumento de bancada, devidamente calibrados na faixa de medição esperada, conforme ASTM E 384, com carga de 5 kgf. Tal demonstração deve ser realizada na superfície de uma junta soldada, utilizando os pontos de medições de dureza conforme Figura B6, na presença de representante da PETROBRAS. Portanto, não é permitida a utilização de bloco-padrão. [Prática Recomendada] NOTA
Pode ser utilizado qualquer corpo de prova preparado para a qualificação do procedimento de soldagem conforme B.2.3.3.
B.2.4.3.4 O acabamento da superfície requer uma preparação mínima até a lixa grão 220, seguido da realização de ataque químico da junta para que seja revelada a região da ZTA. B.2.4.3.5 As medições de dureza efetuadas na superfície com o instrumento portátil podem ser comparadas com aquelas obtidas em posições adjacentes, a 0,5 mm de distância, com o instrumento de bancada conforme Figura B.6. Para equipamentos em geral é considerado adequado um instrumento que apresente uma variação de leituras individuais de - 4 % a + 10 %. Para equipamentos submetidos a serviço com H2S úmido a variação de leituras individuais aceitável é de 2 % a + 5 %. [Prática Recomendada]
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2
Metal de solda
Metal de base
ZT A
ZTA
Metal de base
NOTA
2
0,5
0,5
B.2.4.3.6 Os resultados da comparação devem ser previamente submetidos à PETROBRAS para aprovação.
Medidas em milímetros.
Figura B.6 - Pontos de Medição de Dureza em Superfície de Junta Soldada (Metal de Solda, ZTA e Metal de Base) para Validação do Durômetro Portátil B.2.4.4 Preparação da Superfície B.2.4.4.1 A medição de dureza deve ser realizada, sempre que possível, na superfície em contato com o fluido de processo. Se o acesso for impraticável, como em vasos ou tubulações de pequeno diâmetro, a medição pode ser realizada pelo lado oposto. B.2.4.4.2 O nivelamento da superfície de trabalho deve ser realizado removendo o reforço da face ou da raiz da solda, lixando a superfície em uma área de 50 mm de largura por 20 mm de extensão para cada lado da junta soldada, conforme Figura B.7. NOTA
Deve ser realizada uma transição entre a área removida e o reforço com ângulo de inclinação máximo de 30 º.
50
20
20
Área a ser nivelada até a lixa 220
NOTA
Medidas em milímetros.
Figura B.7 - Preparação da Superfície para Medição de Dureza em Solda
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B.2.4.4.3 A profundidade de lixamento não deve ultrapassar 0,5 mm. B.2.4.4.4 O acabamento da superfície requer uma preparação mínima até a lixa grão 220, seguido da realização de ataque químico da junta soldada, conforme ASTM E 340, para que seja revelada a região da ZTA. B.2.4.5 Execução do Ensaio de Medição de Dureza [Prática Recomendada] B.2.4.5.1 Quando da medição de dureza em juntas soldadas no campo, deve-se garantir que o instrumento portátil utilizado seja ajustado em blocos padrão de dureza com valores de dureza próximos ao mínimo e máximo esperados antes do inicio dos trabalhos. B.2.4.5.2 O ajuste do instrumento portátil deve ser realizado no início das medições e a cada 4 horas de trabalho contínuo, utilizando o dispositivo de fixação do instrumento portátil em uma base plana e nivelada. B.2.4.5.3 Deve ser utilizado um dispositivo para fixação e deslocamento do instrumento portátil (exemplo: base magnética), exceto quando a geometria da junta soldada não permitir. B.2.4.5.4 O perfil de dureza deve ser obtido efetuando uma medição a cada 0,5 mm no metal de base, ZTAs e metal de solda conforme a Figura B.8. Deve ser realizada uma medição adicional no centro da junta soldada.
Ponto adicional no centro da solda
2
2
2
0,5
Metal de solda A ZT
NOTA
0,5
Metal de base ZTA
Metal de base
2
Medidas em milímetros.
Figura B.8 - Pontos de Medição de Dureza na Superfície da Junta Soldada
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ÍNDICE DE REVISÕES REV. A, B, C, D, F, G e H Não existe índice de revisões.
REV. J Partes Atingidas
Descrição da Alteração
1.2
Revisado
2
Revisado
4
Revisado e Renumerado
5.2.2.1
Revisado
5.2.4.3
Revisado
5.4.2.2
Revisado
5.5.2.1
Revisado
5.8.2.2
Revisado
REV. K Partes Atingidas Todas
Descrição da Alteração Revisadas
REV. L Partes Atingidas Todas
Descrição da Alteração Revisadas
REV. M Partes Atingidas Todas
Descrição da Alteração Revisadas
IR 1/1
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