Baixe Ensaio Hidrostático de Estanqueidade e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Materiais, somente na Docsity! ENSAIO HIDROSTÁTICO DE ESTANQUEIDADE Ensaio de Materiais Metalúrgicos Adilar Gonçalves dos Santos Jr. Evandro Bertoldi INTRODUÇÃO • Tem como principal finalidade a detecção de possíveis vazamentos, falhas ou defeitos [1]. • Em geral, a água é utilizada como fluido de teste devido a sua grande disponibilidade nas unidades industriais e a pequena compressibilidade. E em caso de acidente, não é tóxica, nem inflamável, de modo que o vazamento seria menos agressivo ao ambiente e às pessoas envolvidas no ensaio [2]. • [1] TELLES, P.C.S., Vasos de Pressão 1996, 2 edição, Rio de Janeiro, RJ, Livros Técnicos e Científicos. • [2] KIEFNER, J. F., MAXEY, W. A., Benefits and Limitations of Hydrostatic Tests, Presented at API’s 51st Annual Pipeline Conference & Cybernetics Symposium, New Orleans, Louisiana, 2000. JUSTIFICATIVA DO ENSAIO Existem várias razões para testar a estanqueidade [4]: • Redução no custo de montagens de peças. • Melhoria na confiabilidade do produto. • Melhoria da satisfação do cliente. • Proteção do ambiente. • Ajuda no controle do processo de fabricação. • [4] https://www.target.com.br/produtos/materias-tecnicas/2015/04/22/3655/estanqueidade-em- tubulacoes-segundo-as-normas-tecnicas OCASIÕES DE APLICAÇÕES • Em geral: • Aplicado por exigência do código de projeto, ao término da fabricação [5]. • Aplicado após a realização de reparos ou alterações na configuração original [5]. • [5] NR 13. Norma Regulamentadora 13 do Ministério do Trabalho e Emprego, Brasil, Governo Federal, 1995. PROCEDIMENTOS • As condições de teste devem ser determinados privilegiando a segurança, minimizando as chances de erro. • As duas principais variáveis a serem definidas são a temperatura e a pressão de teste. • Temperatura: • A temperatura de teste deve ser selecionada de modo compatível com a temperatura de projeto, com o objetivo de evitar a ocorrência de fratura frágil durante a realização do teste. PROCEDIMENTOS •Histórico dos resultados de testes de pressão anteriores. •Possibilidade da existência de defeitos subcríticos. •Avaliação da pressão máxima de trabalho admissível na condição atual da tubulação. PROCEDIMENTOS • A execução do teste hidrostático poderá seguir a sequência mostrada abaixo: ENSAIO PARA AVALIAÇÃO DE REPARO EM TUBULAÇÃO Análise de ensaios hidrostáticos e dimensionamento de sistemas de reparo com materiais compósitos desenvolvido por Paim (2014) [8]. • O corpo de prova é um tubo fechado nas extremidades, utilizado para avaliar as informações sobre resistência mecânica das tubulações, ou sobre a eficácia do reparo dado, ou sistema de reparo de um duto danificado. • Alguns cuidados devem ser tomados ao realizar ensaios hidrostáticos em laboratório, pois conclusões erradas podem ser feitas se a metodologia correta e alguns dispositivos obrigatórios não forem utilizados. • [8] PAIM, L. M., Análise de Ensaios Hidrostáticos e Dimensionamento de Sistemas de Reparo com Materiais Compósitos, Tese de Doutorado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal Fluminense, 2014. ENSAIO PARA AVALIAÇÃO DE REPARO EM TUBULAÇÃO Confecção dos corpos de prova. • O material, o diâmetro e a espessura da parede do corpo de prova são normalmente os mesmos da tubulação real. • O corpo de prova para a realização dos testes hidrostáticos foi usinado para simular um defeito pré- determinado e então o mesmo foi reparado com um material compósito. ENSAIO PARA AVALIAÇÃO DE REPARO EM TUBULAÇÃO • Corpo de prova. ENSAIO PARA AVALIAÇÃO DE REPARO EM TUBULAÇÃO Ensaios hidrostáticos de longa duração à altas temperaturas. • Ensaios hidrostáticos de longa duração são realizados por 1000 horas, com pressão interna constante afim de verificar a eficácia do reparo para evitar vazamentos. • Nesse tipo de ensaio é necessário contar com um sistema para controlar com precisão a temperatura sem o envolvimento manual do operador. • Um sistema de controle de temperatura depende de um computador, que aceita um sensor de temperatura, tais como: termopares ou RTD como entrada. ENSAIO PARA AVALIAÇÃO DE REPARO EM TUBULAÇÃO • O sistema para realização dos ensaios de longa duração também conta com um dispositivo para aquisição de dados que é ligado diretamente à um transdutor de pressão que está conectado ao tubo. • Monitoramento é juntamente feito com o auxílio de câmeras conectadas a internet que permitem o acompanhamento audiovisual do ensaio a partir de qualquer lugar com acesso a internet. • Um fator que deve ser considerado é o sistema de vedação de todas as conexões presentes no sistema de ensaio. • Um vazamento fora da região reparada pode representar um falso-negativo para o resultado de um teste de longa duração. RESULTADOS Ensaio hidrostático de longa duração com temperatura em um sistema de reparo de material compósito à base de fibra de vidro e poliuretano. • Neste experimento o objetivo foi controlar a temperatura do fluído à 90°C e pressão a 500 psi. • Os tubos reparados não apresentaram vazamentos no teste realizado por um período de medição de 1000 horas. RESULTADOS E | ? Er 1 o mo 1000 200 F o ” «o “o o Do 200 Horas (h) Mora (ny - Curvas de três tubos i- ensaiados. 7 º o xo ao o “so 1000 oo NORMAS INTERNACIONAIS • ASME V, Boiler and pressure vessel code – Nondestructive examination [9]. • ASTM E1003 – 13: Standard Practice for Hydrostatic Leak Testing [10]. ASME V, Boiler and pressure vessel code — Nondesiructive examination. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL PPEEM minas TE conceito ty pes materiais ARTICLE 10 LEAK TESTING SCOPE This Article describes methods and requirements for the performance of leak testing. (a) When a leak testing method or technique of Article 10 is specified by a referencing Code Section. the leak test method or technique shall be used together with Article 1. General Requirements. (b) Definition of terms used in this Article are in Manda- tory Appendix VII of this Article. fc) The test methods or techniques of these methods can be used for the location of leaks or the measurement of leakage rates, The specific test method(s) or technique(s) and Glossary of Terms of the methods in this Article are described in Mandatory Appendices 1 through X and Nonmandatory Appendix A as follows: O Appendix | — Bubble Test — Direct Pressure Technique Appendix II — Bubble Test — Vacuum Box Technique Appendix TH — Halogen Diode Detector Probe Test Appendix IV — Helium Mass Spectrometer Test — Detector Probe Technique Appendix V — Helium Mass Spectrometer Test — Tracer Probe Technique O Appendix VI — Pressure Change Test Appendix VII — Glossary of Terms Appendix VIH — Thermal Conductivity Detector Probe Test Appendix IX — Helium Mass Spectrometer Test — Hood Technique Appendix X — Ultrasonic Leak Detector Test Appendix A — Supplementary Leak Testing Formula Symbols ASME V, Boiler and pressure vessel code — Nondesiructive examination. APPENDIX I — BUBBLE TEST — DIRECT PRESSURE TECHNIQUE INTRODUCTION SCOPE The objective of the direct pressure technique of bubble leak testing is to locate leaks in a pressurized component by the application of a solution or by immersion in liquid that will form bubbles as leakage gas passes through it. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL PPEEM minas YConceito ty pes cr materiais Bubble Solution (a) The bubble forming solution shall produce a film that does not break away from the area to be tested, and the bubbles formed shall not break rapidly due to air drying or low surface tension. Household soap or detergents are not permitted as substitutes for bubble testing solutions. (b) The bubble forming solution shall be compatible with the temperature of the test conditions. Immersion Bath (a) Water or another compatible solution shall be used for the bath. (b) The immersion solution shall be compatible with the temperature of the test conditions. DO ASTM E1003 - 13: Standard Practice urtos UNIVERSIDADE FEDERAL RIO GRANDE DO. for Hydrostatic Leak Testing. PPGEM & Conceito £7 ty pes ce materiais 4. Summary of Practice 4.1 Hydrostatic testing requires that a component be com- pletely filled with a liquid, such as water. Pressure is slowly applied to the liquid until the required pressure is reached. This pressure is held for the required time at which point the component is inspected visually to locate leaks or the pressure on the gauge is recorded to determine the components total leakage. 4.2 The two basic procedures are described together with methods for improving their sensitivity. 4.2.1 Pressure Drop Indication—This procedure is used primarily to measure total system leakage. 4.2.2 Visual Inspection for Leakage— This procedure is intended primarily to locate leaks. 4.3 Ultrasonic pretesting for gross leaks is described. NORMAS ABNT • NBR 15571 de 09/2013 - Ensaios não destrutivos - Estanqueidade - Detecção de vazamentos [12] • NBR 15952 de 05/2011: Sistemas para redes de distribuição e adução de água e transporte de esgotos sob pressão — Verificação da estanqueidade hidrostática em tubulações de polietileno [14]. • NBR 15183 de 11/2013: Ensaios não destrutivos - Estanqueidade para saneamento básico - Procedimento para tubulações pressurizadas [15]. • NBR 13784 de 03/2014 - Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis - Seleção de métodos para detecção de vazamentos e ensaios de estanqueidade em sistemas de armazenamento subterrâneo de combustíveis (SASC) [13]. NORMAS ABNT • NBR 15571 de 09/2013 - Ensaios não destrutivos - Estanqueidade - Detecção de vazamentos [12] • Especifica o método de estanqueidade por meio de passagem de gases pressurizados (formação de bolhas) e o método pela penetração de líquidos por capilaridade, com o objetivo de detectar defeitos passantes em juntas soldadas, chapas, fundidos e forjados. NORMAS ABNT • NBR 13784 de 03/2014 - Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis - Seleção de métodos para detecção de vazamentos e ensaios de estanqueidade em sistemas de armazenamento subterrâneo de combustíveis (SASC) [13]. • Estabelece critérios para seleção de métodos necessários para a detecção de vazamentos e ensaios de estanqueidade em sistemas de armazenamento subterrâneo de combustíveis (SASC). NORMA NBR 13784 - Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis NORMA NBR 13784 - Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis SELEÇÃO ADEQUADA DA NORMA E DO MÉTODO Os métodos de teste de estanqueidade adequados dependem geralmente de alguns parâmetros [4]: • valor da taxa de vazamento admissível; • tipo de teste: localização ou medição do vazamento; • as especificações do componente que deve ser testado: dimensões, limites de resistência à pressão ou ao vácuo, materiais de montagem, acabamento das superfícies, etc.; • as condições de utilização e de teste; • e os parâmetros de segurança e ambientais. • [4] https://www.target.com.br/produtos/materias-tecnicas/2015/04/22/3655/estanqueidade-em- tubulacoes-segundo-as-normas-tecnicas BIBLIOGRAFIA • [1] TELLES, P.C.S., Vasos de Pressão 1996, 2 edição, Rio de Janeiro, RJ, Livros Técnicos e Científicos. • [2] KIEFNER, J. F., MAXEY, W. A., Benefits and Limitations of Hydrostatic Tests, Presented at API’s 51st Annual Pipeline Conference & Cybernetics Symposium, New Orleans, Louisiana, 2000. • [3] ABNT NBR 12712:2002. Projeto de sistemas de transmissão e distribuição de gás combustível. • [4]https://www.target.com.br/produtos/materias- tecnicas/2015/04/22/3655/estanqueidade-em-tubulacoes-segundo-as-normas- tecnicas • [5] NR 13. Norma Regulamentadora 13 do Ministério do Trabalho e Emprego, Brasil, Governo Federal, 1995. BIBLIOGRAFIA • [6] ASME – American Society of Mechanical Engineers. Boiler and Pressure Vessel Code, section VIII, divisions 1, 2 and 3. New York, 2004. • [7] API 510, Pressure Vessel Inspection Code: In-Service Inspection, Rating, Repair, and Alteration, Ninth Edition, June 2006. • [8] PAIM, L. M., Análise de Ensaios Hidrostáticos e Dimensionamento de Sistemas de Reparo com Materiais Compósitos, Tese de Doutorado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal Fluminense, 2014. • [9] ASME V, Boiler and pressure vessel code – Nondestructive examination • [10] ASTM E1003 – 13: Standard Practice for Hydrostatic Leak Testing