Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7707_1.pdf: 4359876 bytes, checksum: adef9f3dcc27beae93154a191fdf0b80 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / O presente trabalho tem como objetivo principal analisar o perfil de microdureza na região da ZAC e MS, em uma junta multipasses obtida por meio do processo de soldagem a arco submerso (SAS), tomando como referência o procedimento padrão de soldagem de fabricação adotado para o material empregado, prevendo a dureza máxima da solda com aporte térmico de 19,44 kJ/cm. Sua caracterização microestrutural é analisada por MO e MEV. O aço estrutural selecionado para este estudo foi o ASTM A 516 GR 60, bastante especificado para a soldagem de vasos de pressão sujeito à corrosão sob tensão com H2S. As trincas à frio e de corrosão sob tensão apresentam-se como principais problemas de soldabilidade deste aço. Para minimizar a ocorrência destes tipos de trincas é necessário evitar valores altos de dureza na ZAC e no MS. Para acompanhar as propriedades da solda, realizou-se o perfil de dureza, macrografias e análise metalográfica do material soldado. Este perfil foi comparado aos valores de dureza máxima na ZAC obtidos através das fórmulas de Yurioka, Terasaki ou Suzuki, por meio do Software Analisador de Soldabilidade (SOLDASOFT). Os resultados obtidos mostraram valores de microdurezas na região da ZAC e do MS bastante coerentes com os das microestruturas observadas e compatível com os modelos propostos, além de atender aos requisitos das normas de projeto do equipamento

O presente trabalho tem como objetivo avaliar se a sobrecarga provocada por teste hidrostático promove alívio mecânico das tensões residuais em soldas de vasos de pressão com e sem a presença de defeitos tipo trinca. Os estudos concentraram-se, principalmente, em avaliar os efeitos benéficos e deletérios dos testes hidrostáticos periódicos. A proposta de trabalho considerada foi efetuar a avaliação de soldas duplo V longitudinal em costado cilíndrico de um vaso de pressão específico. Inicialmente a avaliação foi realizada considerando uma solda sem a presença de trincas utilizando o procedimento do anexo E da Norma API 579/ASME FFS1. Em seguida, a solda foi considerada com a presença de trinca e submetida ao procedimento de avaliação da Norma BS 7910 mediante emprego do simulador CRACKWISE®. Na primeira situação foram obtidos e comparados três gráficos que representam o perfil da distribuição de tensões residuais através da espessura para fatores de alívio de tensões residuais diferentes. Na segunda situação o simulador gerou dois relatórios de avaliação com duas curvas FAD para profundidades de trinca variando de 5 a 15 mm, sendo uma para a condição de operação do equipamento sem ser submetido ao teste hidrostático e a outra após o equipamento ter sido submetido ao teste. Verificou-se que a sobrecarga provocada pelo teste hidrostático não alivia as tensões residuais na solda sem trinca. Por outro lado, foi verificado o alívio de tensões residuais na solda com a presença de trinca. Entretanto, a última situação está limitada à determinação de um tamanho máximo de trinca admissível dado que descontinuidades podem se tornar críticas ao longo da vida do equipamento. / This work deals to assess if the overload caused by hydrostatic test favors mechanical relief of residual stresses in weld of pressure vessel with and without presence of crack like flaw. The studies focus mainly on assessing the beneficial and deleterious effects of periodic hydrostatic test. Evaluation of double V-groove seam welds in specific cylindrical pressure vessel was considered proposed work. Assessment was initially conducted in weld without the presence of crack using the procedure of Annex E from Standard API 579/ASME FFS1. Then weld was found with the presence of crack and subjected to the assessment procedure from Standard BS 7910 by CRACKWISE® simulator. In the first situation were obtained and compared three graphs that represent profile of distribution of residual stresses through thickness to different relief factors of residual stresses. In the second situation simulator generated two evaluation reports with two FAD curves for crack depth range of 5 to 15 mm, being first to condition operating that equipment without being subjected to the hydrostatic test and other after equipment has been subjected to the test. It was found that overload caused by hydrostatic test does not relieve the residual stresses in weld without crack. On the other hand, it was found relief of residual stresses in weld with the presence of crack. However, latter situation is limited by determining a permissible maximum size of crack since discontinuities may become critical during equipment life.

Embora seja extensivamente utilizado em todo o mundo, há uma grande discussão entre os profissionais da área de inspeção de equipamentos sobre os reais benefícios da realização do teste hidrostático como ferramenta para avaliação de integridade de vasos de pressão. Um dos principais argumentos contra a realização de testes hidrostáticos é o perigo da ocorrência de crescimento subcrítico de descontinuidades (CSCD), sem que este fenômeno seja percebido, causando a redução da vida remanescente do equipamento. Este trabalho tem como objetivo estudar as condições para ocorrência de crescimento subcrítico de descontinuidades (CSCD) em um vaso de pressão durante a realização de teste hidrostático e seus possíveis efeitos. O objeto de estudo é um vaso de pressão, com características típicas de um vaso de refinaria de petróleo, contendo defeitos em sua estrutura (em seu costado). O trabalho consistiu, basicamente, de simulações realizadas com auxílio do programa crackwise, baseadas no procedimento de análise de rasgamento dúctil da norma inglesa BS 7910, verificando em que condições a aplicação do TH influenciaria no comportamento futuro do equipamento, causando CSCD e reduzindo sua vida remanescente. Através da variação de valores das profundidades das trincas, dos expoentes de encruamento do material e da tenacidade à fratura do material, foram quantificados os valores de extensão dúctil das trincas e analisadas as alterações nos diagramas FADs gerados para as condições avaliadas. / Although it is widely used around the world, there is a great discussion among professionals in the field of equipment inspection of the real benefits of performing hydrostatic testing as a tool for assessing the integrity of pressure vessels. One of the main arguments against hydrostatic testing is the danger of the occurrence of stable crack growth (SCG), without this phenomenon been perceived, resulting in the reduction of the equipment remaining life. This work aims to study the conditions for the occurrence of stable crack growth (SCG) in a pressure vessel during the performance of a hydrostatic test and its possible effects. The object of study is a pressure vessel, with typical characteristics of oil refinery vessels, having cracks in its structure. The work basically consisted of simulations using the Crackwise software. The study was based on the procedure of ductile tearing analysis of the British standard BS 7910, to verify which conditions used during the hydrostatic test influence the future behavior of the equipment, causing SCG and reducing its remaining life. Varying crack depths values, the hardening exponents and the fracture toughness of the material, the crack ductile extension was quantified and the changes in the FAD diagrams generated were analyzed.

O presente trabalho tem como objetivo avaliar se a sobrecarga provocada por teste hidrostático promove alívio mecânico das tensões residuais em soldas de vasos de pressão com e sem a presença de defeitos tipo trinca. Os estudos concentraram-se, principalmente, em avaliar os efeitos benéficos e deletérios dos testes hidrostáticos periódicos. A proposta de trabalho considerada foi efetuar a avaliação de soldas duplo V longitudinal em costado cilíndrico de um vaso de pressão específico. Inicialmente a avaliação foi realizada considerando uma solda sem a presença de trincas utilizando o procedimento do anexo E da Norma API 579/ASME FFS1. Em seguida, a solda foi considerada com a presença de trinca e submetida ao procedimento de avaliação da Norma BS 7910 mediante emprego do simulador CRACKWISE®. Na primeira situação foram obtidos e comparados três gráficos que representam o perfil da distribuição de tensões residuais através da espessura para fatores de alívio de tensões residuais diferentes. Na segunda situação o simulador gerou dois relatórios de avaliação com duas curvas FAD para profundidades de trinca variando de 5 a 15 mm, sendo uma para a condição de operação do equipamento sem ser submetido ao teste hidrostático e a outra após o equipamento ter sido submetido ao teste. Verificou-se que a sobrecarga provocada pelo teste hidrostático não alivia as tensões residuais na solda sem trinca. Por outro lado, foi verificado o alívio de tensões residuais na solda com a presença de trinca. Entretanto, a última situação está limitada à determinação de um tamanho máximo de trinca admissível dado que descontinuidades podem se tornar críticas ao longo da vida do equipamento. / This work deals to assess if the overload caused by hydrostatic test favors mechanical relief of residual stresses in weld of pressure vessel with and without presence of crack like flaw. The studies focus mainly on assessing the beneficial and deleterious effects of periodic hydrostatic test. Evaluation of double V-groove seam welds in specific cylindrical pressure vessel was considered proposed work. Assessment was initially conducted in weld without the presence of crack using the procedure of Annex E from Standard API 579/ASME FFS1. Then weld was found with the presence of crack and subjected to the assessment procedure from Standard BS 7910 by CRACKWISE® simulator. In the first situation were obtained and compared three graphs that represent profile of distribution of residual stresses through thickness to different relief factors of residual stresses. In the second situation simulator generated two evaluation reports with two FAD curves for crack depth range of 5 to 15 mm, being first to condition operating that equipment without being subjected to the hydrostatic test and other after equipment has been subjected to the test. It was found that overload caused by hydrostatic test does not relieve the residual stresses in weld without crack. On the other hand, it was found relief of residual stresses in weld with the presence of crack. However, latter situation is limited by determining a permissible maximum size of crack since discontinuities may become critical during equipment life.

Embora seja extensivamente utilizado em todo o mundo, há uma grande discussão entre os profissionais da área de inspeção de equipamentos sobre os reais benefícios da realização do teste hidrostático como ferramenta para avaliação de integridade de vasos de pressão. Um dos principais argumentos contra a realização de testes hidrostáticos é o perigo da ocorrência de crescimento subcrítico de descontinuidades (CSCD), sem que este fenômeno seja percebido, causando a redução da vida remanescente do equipamento. Este trabalho tem como objetivo estudar as condições para ocorrência de crescimento subcrítico de descontinuidades (CSCD) em um vaso de pressão durante a realização de teste hidrostático e seus possíveis efeitos. O objeto de estudo é um vaso de pressão, com características típicas de um vaso de refinaria de petróleo, contendo defeitos em sua estrutura (em seu costado). O trabalho consistiu, basicamente, de simulações realizadas com auxílio do programa crackwise, baseadas no procedimento de análise de rasgamento dúctil da norma inglesa BS 7910, verificando em que condições a aplicação do TH influenciaria no comportamento futuro do equipamento, causando CSCD e reduzindo sua vida remanescente. Através da variação de valores das profundidades das trincas, dos expoentes de encruamento do material e da tenacidade à fratura do material, foram quantificados os valores de extensão dúctil das trincas e analisadas as alterações nos diagramas FADs gerados para as condições avaliadas. / Although it is widely used around the world, there is a great discussion among professionals in the field of equipment inspection of the real benefits of performing hydrostatic testing as a tool for assessing the integrity of pressure vessels. One of the main arguments against hydrostatic testing is the danger of the occurrence of stable crack growth (SCG), without this phenomenon been perceived, resulting in the reduction of the equipment remaining life. This work aims to study the conditions for the occurrence of stable crack growth (SCG) in a pressure vessel during the performance of a hydrostatic test and its possible effects. The object of study is a pressure vessel, with typical characteristics of oil refinery vessels, having cracks in its structure. The work basically consisted of simulations using the Crackwise software. The study was based on the procedure of ductile tearing analysis of the British standard BS 7910, to verify which conditions used during the hydrostatic test influence the future behavior of the equipment, causing SCG and reducing its remaining life. Varying crack depths values, the hardening exponents and the fracture toughness of the material, the crack ductile extension was quantified and the changes in the FAD diagrams generated were analyzed.

O presente trabalho tem como objetivo avaliar se a sobrecarga provocada por teste hidrostático promove alívio mecânico das tensões residuais em soldas de vasos de pressão com e sem a presença de defeitos tipo trinca. Os estudos concentraram-se, principalmente, em avaliar os efeitos benéficos e deletérios dos testes hidrostáticos periódicos. A proposta de trabalho considerada foi efetuar a avaliação de soldas duplo V longitudinal em costado cilíndrico de um vaso de pressão específico. Inicialmente a avaliação foi realizada considerando uma solda sem a presença de trincas utilizando o procedimento do anexo E da Norma API 579/ASME FFS1. Em seguida, a solda foi considerada com a presença de trinca e submetida ao procedimento de avaliação da Norma BS 7910 mediante emprego do simulador CRACKWISE®. Na primeira situação foram obtidos e comparados três gráficos que representam o perfil da distribuição de tensões residuais através da espessura para fatores de alívio de tensões residuais diferentes. Na segunda situação o simulador gerou dois relatórios de avaliação com duas curvas FAD para profundidades de trinca variando de 5 a 15 mm, sendo uma para a condição de operação do equipamento sem ser submetido ao teste hidrostático e a outra após o equipamento ter sido submetido ao teste. Verificou-se que a sobrecarga provocada pelo teste hidrostático não alivia as tensões residuais na solda sem trinca. Por outro lado, foi verificado o alívio de tensões residuais na solda com a presença de trinca. Entretanto, a última situação está limitada à determinação de um tamanho máximo de trinca admissível dado que descontinuidades podem se tornar críticas ao longo da vida do equipamento. / This work deals to assess if the overload caused by hydrostatic test favors mechanical relief of residual stresses in weld of pressure vessel with and without presence of crack like flaw. The studies focus mainly on assessing the beneficial and deleterious effects of periodic hydrostatic test. Evaluation of double V-groove seam welds in specific cylindrical pressure vessel was considered proposed work. Assessment was initially conducted in weld without the presence of crack using the procedure of Annex E from Standard API 579/ASME FFS1. Then weld was found with the presence of crack and subjected to the assessment procedure from Standard BS 7910 by CRACKWISE® simulator. In the first situation were obtained and compared three graphs that represent profile of distribution of residual stresses through thickness to different relief factors of residual stresses. In the second situation simulator generated two evaluation reports with two FAD curves for crack depth range of 5 to 15 mm, being first to condition operating that equipment without being subjected to the hydrostatic test and other after equipment has been subjected to the test. It was found that overload caused by hydrostatic test does not relieve the residual stresses in weld without crack. On the other hand, it was found relief of residual stresses in weld with the presence of crack. However, latter situation is limited by determining a permissible maximum size of crack since discontinuities may become critical during equipment life.

Embora seja extensivamente utilizado em todo o mundo, há uma grande discussão entre os profissionais da área de inspeção de equipamentos sobre os reais benefícios da realização do teste hidrostático como ferramenta para avaliação de integridade de vasos de pressão. Um dos principais argumentos contra a realização de testes hidrostáticos é o perigo da ocorrência de crescimento subcrítico de descontinuidades (CSCD), sem que este fenômeno seja percebido, causando a redução da vida remanescente do equipamento. Este trabalho tem como objetivo estudar as condições para ocorrência de crescimento subcrítico de descontinuidades (CSCD) em um vaso de pressão durante a realização de teste hidrostático e seus possíveis efeitos. O objeto de estudo é um vaso de pressão, com características típicas de um vaso de refinaria de petróleo, contendo defeitos em sua estrutura (em seu costado). O trabalho consistiu, basicamente, de simulações realizadas com auxílio do programa crackwise, baseadas no procedimento de análise de rasgamento dúctil da norma inglesa BS 7910, verificando em que condições a aplicação do TH influenciaria no comportamento futuro do equipamento, causando CSCD e reduzindo sua vida remanescente. Através da variação de valores das profundidades das trincas, dos expoentes de encruamento do material e da tenacidade à fratura do material, foram quantificados os valores de extensão dúctil das trincas e analisadas as alterações nos diagramas FADs gerados para as condições avaliadas. / Although it is widely used around the world, there is a great discussion among professionals in the field of equipment inspection of the real benefits of performing hydrostatic testing as a tool for assessing the integrity of pressure vessels. One of the main arguments against hydrostatic testing is the danger of the occurrence of stable crack growth (SCG), without this phenomenon been perceived, resulting in the reduction of the equipment remaining life. This work aims to study the conditions for the occurrence of stable crack growth (SCG) in a pressure vessel during the performance of a hydrostatic test and its possible effects. The object of study is a pressure vessel, with typical characteristics of oil refinery vessels, having cracks in its structure. The work basically consisted of simulations using the Crackwise software. The study was based on the procedure of ductile tearing analysis of the British standard BS 7910, to verify which conditions used during the hydrostatic test influence the future behavior of the equipment, causing SCG and reducing its remaining life. Varying crack depths values, the hardening exponents and the fracture toughness of the material, the crack ductile extension was quantified and the changes in the FAD diagrams generated were analyzed.

Equipamentos de processo, como vasos de pressão, podem apresentar descontinuidades em suas estruturas, sendo elas originadas durante o processo de fabricação, ou devido ao uso do equipamento. A possibilidade de causarem falhas por fratura catastrófica em equipamentos de alto risco fazem das trincas o tipo de descontinuidade mais preocupante. Sendo, por isso, muitas vezes caracterizadas como defeitos, portanto inadmissíveis por vários códigos de fabricação de vasos de pressão. Mesmo que sua presença não seja admissível em equipamentos novos, as trincas são comumente detectadas em serviço, podendo seu reparo significar grandes prejuízos econômicos devido à parada de produção em uma refinaria de petróleo. Diante dessa situação, há a necessidade de se conhecer e adotar metodologias adequadas que possam avaliar com segurança, e sem conservadorismo excessivo, a criticidade desses defeitos na integridade estrutural dos equipamentos. Dois dos principais documentos que apresentam metodologias para avaliação de adequação-ao-uso de equipamentos que apresentam algum tipo de descontinuidade são a API-579 e a BS-7910. O presente trabalho aplicou ambos os documentos na avaliação de uma trinca longitudinal, localizada próxima a um cordão de solda, em uma geometria cilíndrica hipotética com e sem tratamento térmico. Foram comparados ambos os resultados por meio do diagrama de análise de falhas – FAD. Foram realizadas comparações entre as diferentes metodologias, apontando as facilidades e dificuldades no seu uso. / Process equipment, such as pressure vessels, may have discontinuities, which are generated during the manufacturing process, or due to the use of the equipment. The possibility of a catastrophic failure in high risk equipment makes the cracks the most worry some type of discontinuity. Therefore, cracks are often characterized as defects and are not permissible according several pressure vessels construction codes. Even being not permissible in new equipments, cracks are commonly detected in service; its repair can result in large economic losses due to losses in production at an oil refinery. To deal with this situation, there is a need to understand and adopt appropriate methodologies to evaluate safely and without excessive conservatism, the criticality of these defects in the structural integrity of equipment. API-579 and BS-7910 are two widely used documents that present methodologies for assessment of fitness-for-service in equipments that have any discontinuity. This study applied both documents in the evaluation of a longitudinal crack, located near to weld, in a hypothetical cylindrical geometry with and without heat treatment. Both results were compared by means of the Failure Analysis Diagram - FAD. Comparisons were made between different approaches, pointing out the advantages and difficulties in its use.

Em unidades de craqueamento catalítico em leito fluidizado (FCC) as temperaturas de operação vêm crescendo ao longo dos anos, trazendo com isso danos aos materiais dos componentes da unidade. Somado a isso está o fato de que os equipamentos nem sempre são submetidos apenas às condições previstas no projeto. Desta forma, este trabalho tem o objetivo de contribuir para um melhor entendimento dos mecanismos de degradação em ciclones, construídos em aço inoxidável austenítico ASTM A240 TP 304H, de vasos regeneradores de unidades de craqueamento catalítico. Foi dada ênfase a danos em temperaturas elevadas, bem como na análise do parâmetro de Larson-Miller, utilizado na determinação de tempo de ruptura por fluência, dado importante na estimativa de vida remanescente de componentes sujeitos à fluência. Utilizando o mapa de mecanismo de fratura para o aço 304H proposto por TANAKA et al (2001) verificou-se que a falha por fluência deve ocorre através da formação de vazios, associados com a formação de carbonetos M23C6 nos contornos de grão e/ou por fratura pela formação de trincas na interface da matriz austenítica com a fase sigma, nos contornos de grão. Comparando experimentos de ensaios de fluência, divulgados pela NIMS, com dados extrapolados através do uso do parâmetro tempo-temperatura de Larson-Miller, observou-se que as curvas de Larson-Miller não são adequadas para previsão de ruptura por fluência para o aço 304H. / In Fluidized-bed Catalytic Cracking units (FCC) operating temperatures have been increasing over the years, bringing with it damage to the unit’s components. Added to this is the fact that the equipments are not subjected only to the project conditions. Thus, this paper aims to contribute to a better understanding of degradation mechanisms of cyclones, built of austenitic stainless steel ASTM A240 TP 304H, in regenerator vessels of fluid catalytic cracking units. Emphasis was placed on the damage at elevated temperatures and Larson-Miller parameter analysis, the last used in the determination of rupture time in creep, an important data in estimating the remaining life of components subject to creep. Using TANAKA et al (2001) fracture mechanism map for 304H stainless steel it was found that the failure by creep should occur through the formation of voids associated with the formation of M23C6 carbides at grain boundaries and/or failure by crack formation at grain boundary in the sigma phase and matrix interface. Comparing creep data of experimental tests, disclosed by NIMS, with data derived through the use of Larson-Miller time-temperature parameter, it was observed that Larson-Miller curves are not suitable for predicting 304H stainless steel creep fracture.

Equipamentos de processo, como vasos de pressão, podem apresentar descontinuidades em suas estruturas, sendo elas originadas durante o processo de fabricação, ou devido ao uso do equipamento. A possibilidade de causarem falhas por fratura catastrófica em equipamentos de alto risco fazem das trincas o tipo de descontinuidade mais preocupante. Sendo, por isso, muitas vezes caracterizadas como defeitos, portanto inadmissíveis por vários códigos de fabricação de vasos de pressão. Mesmo que sua presença não seja admissível em equipamentos novos, as trincas são comumente detectadas em serviço, podendo seu reparo significar grandes prejuízos econômicos devido à parada de produção em uma refinaria de petróleo. Diante dessa situação, há a necessidade de se conhecer e adotar metodologias adequadas que possam avaliar com segurança, e sem conservadorismo excessivo, a criticidade desses defeitos na integridade estrutural dos equipamentos. Dois dos principais documentos que apresentam metodologias para avaliação de adequação-ao-uso de equipamentos que apresentam algum tipo de descontinuidade são a API-579 e a BS-7910. O presente trabalho aplicou ambos os documentos na avaliação de uma trinca longitudinal, localizada próxima a um cordão de solda, em uma geometria cilíndrica hipotética com e sem tratamento térmico. Foram comparados ambos os resultados por meio do diagrama de análise de falhas – FAD. Foram realizadas comparações entre as diferentes metodologias, apontando as facilidades e dificuldades no seu uso. / Process equipment, such as pressure vessels, may have discontinuities, which are generated during the manufacturing process, or due to the use of the equipment. The possibility of a catastrophic failure in high risk equipment makes the cracks the most worry some type of discontinuity. Therefore, cracks are often characterized as defects and are not permissible according several pressure vessels construction codes. Even being not permissible in new equipments, cracks are commonly detected in service; its repair can result in large economic losses due to losses in production at an oil refinery. To deal with this situation, there is a need to understand and adopt appropriate methodologies to evaluate safely and without excessive conservatism, the criticality of these defects in the structural integrity of equipment. API-579 and BS-7910 are two widely used documents that present methodologies for assessment of fitness-for-service in equipments that have any discontinuity. This study applied both documents in the evaluation of a longitudinal crack, located near to weld, in a hypothetical cylindrical geometry with and without heat treatment. Both results were compared by means of the Failure Analysis Diagram - FAD. Comparisons were made between different approaches, pointing out the advantages and difficulties in its use.