Apostila Inspeção Visual-RevBAbr2005

INTERVENÇÃO SUBMARINA

INSPEÇÃO VISUAL SUBMARINA André Luiz Nicolau

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Intervenção Submarina Inspeção Visual

SUMÁRIO 1.Introdução aos ensaios não destrutivos 2.O ensaio visual 2.1 Vantagens 2.2 Limitações 3. A inspeção submarina 3.1 Técnicas utilizadas 4. Introdução a inspeção de estruturas oceânicas 4.1 Legislação relativa à inspeção de estruturas offshore 5. Forças e tensões ativas em estruturas offshore 5.1 Concentração de tensões 5.2 Tensões no ambiente offshore 6. Incrustações marinhas 6.1 Efeitos das incrustações 6.2 Fatores que afetam a incrustação marinha 6.3 Tipos de incrustações 7. A inspeção visual submarina 7.1 Finalidade 7.2 Vantagens e desvantagem 7.3 Campo de aplicação 7.4 Dificuldades do ensaio 7.5 Meios para execução da inspeção 7.6 Planejamento dos serviços de inspeção 7.7 Formas de inspeção 7.8 Métodos do ensaio visual 7.9 Técnica de ensaio visual 7.10 Visibilidade e dispositivos auxiliares 7.11 Instrumentos e aparelhos 8. Noções sobre metalurgia, soldagem e deformações 8.1 O que é aço 8.2 Tratamento térmico do aço 8.3Propriedades do aço 8.4 Noções básicas de soldagem 8.4.1 Terminologia de soldagem 8.4.2 Processos de soldagem Soldagem elétrica ao arco voltaico Soldagem com eletrodo revestido Soldagem a arco submerso Soldagem TIG Soldagem MIG/MAG Soldagem hiperbárica 8.4.3 Descontinuidades em juntas soldadas 8.5 Noções sobre deformações 9.Noções sobre fundidos, forjados e laminados 9.1 Conceitos básicos 9.2 Processos de fabricação André Luiz Nicolau

04 04 05 05 05 08 10 14 15 16 18 20 20 24 25 26 26 26 26 27 27 28 29 29 30 30 30 32 32 33 35 35 35 43 44 45 49 51 53 54 57 68 70 70 70

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Fundição Forjamento Laminação 10.Noções sobre corrosão 10.1Definição 10.2 Formas de corrosão 10.3 Intensidade da corrosão 10.4 Extensão da corrosão 10.5 Classificação dos processos corrosivos 10.6 Potencial eletroquímico 10.7 Pilhas de corrosão Pilha galvânica Pilha de ação local Pilha ativa-passiva Pilha de concentração diferencial Pilha de aeração diferencial 10.8 Corrosão biológica 11.Noções sobre revestimentos protetores Pintura Monel Enamel Coaltar Massa Epóxi Concreto 12.Localização de pontos em plataformas Plataforma fixa de aço Plataforma semi-submersível 13.Inspeção do leito marinho 14.Inspeção do sistema de proteção catódica 14.1 Proteção catódica galvânica 14.2 Proteção catódica por corrente impressa 15.Incrustações marinhas 16.Limpeza da área a ser inspecionada 16.1 Equipamentos empregados na limpeza 17.Indicações 17.1 Principais indicações 17.2 Indicações não relevantes 18.Inspeção de instalações marítimas 18.1 Plataforma fixa de aço 18.2 Plataforma fixa de concreto 18.3 Plataforma semi-submersível 18.4 Terminais oceânicos 19.Elaboração de relatórios e croquis 20.Tratamento das ocorrências 21.Referências bibliográficas

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71 78 80 82 82 83 85 85 87 88 89 89 90 90 91 92 93 94 95 95 96 97 97 98 99 99 100 101 101 102 107 110 111 112 115 115 119 119 119 138 140 154 160 161 161


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1. Introdução aos ensaios não destrutivos Na fase de projeto, de detalhamento de uma determinada peça, bem como na posterior elaboração da sua linha de fabricação e montagem, existe sempre a preocupação de se obter procedimentos que garantam um nível aceitável na qualidade deste produto. Planeja-se, da mesma maneira, os métodos necessários para o controle dos processos em cada etapa de fabricação, bem como os sistemas de aferição dimensional e detecção de não conformidades contidas nesses produtos e que podem provocar a não aceitação dos mesmos. Nesta área é que operam os Ensaios Não Destrutivos. Definição: conjunto de técnicas utilizadas para inspecionar materiais acabados ou semiacabados, visando a detecção de descontinuidades ou defeitos, sem alterar as características químicas, físicas, mecânicas ou dimensionais, não causando nenhum tipo de interferência no seu uso posterior. Outra grande aplicação dos ensaios não destrutivos está na manutenção preventiva, quando são detectadas descontinuidades geradas durante o uso do equipamento ou pela agressividade do meio ambiente e que podem levar o material a uma fadiga, muitas vezes de forma catastrófica. Cada dia que passa, mais empresas reconhecem nos ensaios não destrutivos (END) um meio de aumentar sua produção com qualidade, oferecendo aos clientes produtos melhores a um custo mais baixo. Através da correta aplicação dos Ensaios Não Destrutivos poderemos ter as seguintes vantagens: -

Melhor aproveitamento da matéria prima; Melhor nível de qualidade; Maior confiabilidade por parte do usuário; Custo de operação e produção menor; Prevenção do mau funcionamento de equipamentos evitando-se acidentes, etc.

Os testes não destrutivos mais empregados na inspeção de peças e instalações são: ensaio visual, líquido penetrante, ensaio por partículas magnéticas, correntes parasitas, ultra-som, exame radiográfico (raios X e Gama), análise de deformações, análise de vibrações, termografia, estanqueidade e emissão acústica. Para que esses testes apresentem resultados convincentes e dentro da técnica correta, é necessário que os seguintes itens sejam considerados: -

Pessoal treinado e qualificado; Procedimento de execução do ensaio qualificado; Equipamentos aferidos e calibrados de acordo com as normas vigentes; Normas e critérios de aceitação bem definidos.

2. O ensaio visual O ensaio visual é a técnica de inspeção mais antiga dentro das atividades realizadas no setor industrial. É sempre o primeiro ensaio a ser realizado em qualquer tipo de material ou componente. Embora limitada à detecção de descontinuidades superficiais e visíveis a André Luiz Nicolau


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olho nu, se aplicada antes, durante e após as diversas fases de montagem de uma peça, pode este ensaio reduzir sensivelmente a incidência de descontinuidades, que só viriam a ser detectadas após a aplicação dos ensaios não destrutivos convencionais. O ensaio visual também assume enorme importância, quando aplicado às soldas, uma vez que acompanha a operação de soldagem desde o início, detectando descontinuidades quando ainda é possível corrigi-las na origem. Pelas suas características, o ensaio visual é e continuará sendo por muito tempo ainda, o teste não destrutivo mais usado. Dada a facilidade de sua execução, é comum que inspetores mal treinados tirem conclusões errôneas das informações que trazem do campo. O aprendizado técnico, o treinamento, a experiência e o conhecimento das limitações do ensaio é que formarão inspetores habilitados a emitirem laudos tecnicamente corretos.

2.1 Vantagens -

Baixo custo (não utiliza equipamentos especiais); Simplicidade (exige apenas boa iluminação, limpeza adequada da superfície e boa acuidade visual do inspetor); Permite a detecção e eliminação de possíveis descontinuidades antes de se iniciar ou completar a soldagem; Quando realizado antes de outros ensaios, aumenta a eficiência destes além de reduzir o custo da obra pois diminui o número de reparos de solda.

2.2 Limitações -

A percepção e a identificação correta de uma descontinuidade depende da experiência do inspetor; Só possibilita detectar descontinuidades superficiais.

3. A inspeção submarina A inspeção submarina tem como finalidade fazer um acompanhamento periódico do estado geral de estruturas submersas, visando aumentar a segurança, a continuidade operacional e a preservação desse grande patrimônio, além de verificar também, as condições da estrutura em relação ao projeto. É muito utilizada nos processos de certificação de plataformas marítimas, dando subsídio para as sociedades classificadoras. As técnicas de inspeção se aplicam a todos os sistemas de exploração, produção e escoamento de petróleo em alto mar.

Plataforma auto-elevável

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Plataforma semi-submersível

Plataforma fixa de aço

Plataforma fixa de concreto

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Monobóia e navio tanque

FPSO/FSO

Dutos submarinos

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3.1 Técnicas utilizadas na inspeção submarina

Inspeção visual

Fotografia submarina

Filmagem submarina

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Medição de potencial eletroquímico

Medição de espessura de parede Ultra-som

Ensaio por partículas magnéticas

Ensaio por ACFM

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4. Introdução à inspeção de estruturas oceânicas A necessidade básica da inspeção é assegurar que uma instalação ou equipamento seja capaz de executar as suas funções de forma correta e segura. Para que isto de fato ocorra, há a necessidade de se inspecionar todos os seus componentes e acessórios regularmente. As razões básicas para a realização dessas inspeções são: -

Certificação de seguro; Garantir a confiabilidade e segurança estrutural, evitando acidentes, paradas operacionais e danos ambientais; Ajudar, por intermédio do resultado das inspeções, o desenvolvimento de projetos futuros (aprendendo com os erros encontrados).

Durante a vida útil de máquinas e instalações, diversos problemas podem acontecer, embora esses equipamentos tenham sido projetados meticulosamente, ocasionando perda de produção e gastos acentuados, principalmente quando esses elementos estão instalados em mar aberto como é o caso das plataformas marítimas. Existem 5 fases na vida de uma estrutura oceânica e elas são as seguintes: -

Projeto (desenho dos componentes); Fabricação da matéria prima; Fabricação da estrutura; Lançamento e instalação; Operação.

Em todos esses estágios os componentes são inspecionados para garantir a perfeita funcionalidade dos mesmos. Projeto Durante a fase de projeto as peças são previamente avaliadas de maneira a assegurar que nenhum erro ocorra ou seja repetido nas novas peças. A estrutura será projetada dentro de padrões adequados de exigências, de maneira a atender os certificados de garantia quando ela for concluída. Fabricação da matéria prima Se a estrutura é feita de aço, a fabricação desse componente deverá atender as exigências específicas com relação aos elementos de liga e procedimentos. Caso contrário, a liga de aço poderá apresentar descontinuidades (rabo de peixe, laminações, inclusões, poros,etc), e essas descontinuidades serão herdadas pela estrutura, podendo ocasionar problemas na fase de operação da estrutura em alto mar.

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Fabricação da estrutura Uma vez selecionada a matéria prima e usando os métodos aprovados, a estrutura começará a ser montada. No caso de estruturas de aço as peças serão soldadas e vários problemas inerentes a essa fase poderão acontecer: # Descontinuidades: inclusões, mordeduras, poros, trincas, etc. (as descontinuidades de solda serão vistas com mais detalhe em capítulo à parte). # Tensão residual: é a tensão adquirida pela estrutura durante a sua fabricação, ocasionada pela técnica incorreta tanto na montagem do componente como na soldagem. Se o membro estrutural é projetado para resistir a determinada carga de tensão e a tensão residual também passa a solicitar o mesmo, essa combinação de forças pode exigir da peça mais do que ela foi projetada. Um exemplo de tensão residual poderia ser um membro soldado em uma perna de plataforma, sem haver o devido apoio no lado oposto. Quando a segunda solda é feita, a seção tubular terá que ser puxada para a posição correta gerando tensões residuais na peça.

Gravidade

Extremidade soldada

PERNA

CONTRAVENTAMENTO

Extremidade solta e sem apoio

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PERNA

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Tensão residual de compressão

PERNA

CONTRAVENTAMENTO

PERNA

Extremidade soldada

Tensão residual elástica

Tensão residual

# Danos mecânicos: produzidos por uma série de ferramentas que ocasionam danos na superfície da estrutura. # Danos acidentais: queda de objetos e danos causados por guindastes. # Defeitos de revestimento: vários defeitos de revestimento podem ocorrer devido à falha no controle ambiental e na aplicação das técnicas. No estágio de fabricação a estrutura deverá passar por uma inspeção muito rigorosa e há várias razões para isso. Uma é o custo da inspeção. É muito mais barato inspecionar as soldas ainda no canteiro de obra do que quando a estrutura já está no mar. Outro fato relevante, é que a grande maioria dos problemas ocorre na fabricação da solda. Por isso elas são 100% inspecionadas. Se uma descontinuidade é detectada, poder ser corrigida a tempo. Lançamento e instalação A fase de lançamento de uma estrutura “offshore” é a etapa mais crítica já que os esforços sobre a estrutura são maiores. Essas tensões são difíceis de serem previstas e normalmente as instalações são projetadas para resistirem a esses esforços. São listadas abaixo, algumas ocorrências.

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# Danos acidentais: ocasionados pela falta de controle dos objetos pesados que causam entalhes e deformações. # Tensão residual: causada pela instalação da estrutura numa base instável ou devido ao leito marinho desnivelado. # Estaqueamento: pode causar violentas tensões e por várias vezes tem causado danos nas soldas estruturais (trincas de fadiga, por exemplo). # Danos no revestimento: remoção e avaria no revestimento protetor durante as manobras de lançamento e instalação. # Locação: é obvio que a estrutura tem que ser instalada em um lugar certo e próprio. Uma vez instalada é importante que seja inspecionada. Esta inspeção é chamada de inspeção póslançamento e servirá de base para as futuras inspeções. Após esta inspeção e não sendo detectada nenhuma anomalia, será emitido então um Certificado de Classe, que habilitará a estrutura para operar. Operação É muito caro projetar, construir e instalar uma estrutura no mar. Este investimento deve ser recuperado pelo funcionamento da estrutura durante o período para o qual foi projetada. Qualquer redução na vida útil da unidade acarretará em prejuízo. Por esse motivo todos os esforços são feitos para garantir a longevidade da estrutura. Durante a sua vida útil, a estrutura sofrerá a ação de vários fatores como os listados abaixo: # Corrosão: desgaste da superfície metálica devido a reações eletroquímicas ou pela ação de microorganismos. # Erosão: desgaste do material devido ao fluxo de partículas. # Incrustações marinhas: causam uma grande variedade de problemas que serão explanados posteriormente. # Sucatas: podem causar danos à estrutura. # Fadiga: ocasionada por esforços cíclicos, gerados pela força hidrodinâmica ambiental (ação do vento, correntezas, etc.) ou por vibrações e tensões geradas pela própria operacionalidade da unidade, diminuindo gradualmente a resistência do material por efeito de solicitações repetitivas. # Sobrecarga: embora as estruturas sejam superdimensionadas, as sobrecargas reduzem o fator de segurança, assim como a corrosão e outros fatores. # Erosão e assoreamento: é a remoção do leito marinho ocasionado pelas correntes marinhas ou a obstrução ou depósito por areia ou por sedimentos quaisquer, geralmente em conseqüência da diminuição da correnteza. André Luiz Nicolau


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Pelo exposto é importantíssimo que se faça inspeções periódicas que atestem a integridade da instalação, garantindo assim os investimentos feitos e um ambiente de trabalho seguro. O Certificado de Classe deverá ser renovado por intermédio dessas inspeções, pois sem ele a estrutura não pode operar.

4.1 Legislação relativa à inspeção de estruturas offshore A Legislação Internacional especifica as condições e padrões mínimos que devem ser empregados no planejamento, construção instalação e manutenção de estruturas “offshore”. Cada estrutura marítima deverá ter um Certificado de Classe que será válido por um período de cinco anos. Este certificado é emitido pelas sociedades classificadoras reconhecidas mundialmente. São citadas abaixo, algumas delas: Lloyds Register of Shipping Det Norske Veritas Bureau Veritas and Cofrend Germanischer Lloyd American Bureau of Shipping The Offshore Certification Bureau A base desse programa de vistoria é elaborada por essas entidades certificadoras, que utilizam como referência os requisitos mínimos definidos pela legislação vigente, adotando cada uma, suas próprias regras. Conforme já citado, os certificados de classe terão validade de cinco anos. Para que uma unidade marítima receba essa certificação, é necessário que ela seja submetida a uma vistoria completa, sendo que os itens inspecionados podem variar de uma estrutura para outra. De maneira geral, a primeira vistoria deve assegurar os seguintes itens: -

Que a estrutura está na posição de projeto; Que nenhuma avaria significante foi causada durante as manobras de instalação; Que as não conformidades encontradas devem ser localizadas e reportadas com o objetivo de criar um histórico das avarias estruturais, além de registrar tudo em fita de vídeo.

A primeira inspeção completa, ou primeiro ciclo é denominada de vistoria básica.Ela é considerada o ponto de partida para todas as inspeções subseqüentes. Essas vistorias são normalmente submarinas, e envolvem: -

Inspeção visual completa de todos os membros e componentes; Inspeção visual das fundações ou sapatas e do leito marinho nas vizinhanças; Medição de potencial eletroquímico.

Uma vez que a estrutura encontre-se certificada, em tese, nenhuma vistoria adicional é necessária durante os próximos cinco anos de operação. Entretanto, a maioria das empresas opta por inspeções intermediárias (a cada 2,5 anos), chamadas de “equivalente de docagem” ou simplesmente “de docagem” (UWILD – Under Water Inspection in Liew of Drydocking) com vista ao processo de renovação da certificação. André Luiz Nicolau

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Para que isso ocorra, é necessário que a empresa apresente aos órgãos certificadores, para aprovação, um plano de inspeção. O certificado de classe pode ser suspenso ou invalidado a qualquer momento devido a danos estruturais, alterações relevantes, ou deteriorações que possam comprometer as características do projeto original da estrutura. Esta vistoria intermediária pode ser considerada uma concessão das Sociedades Classificadoras para que as unidades marítimas móveis sejam inspecionadas sem sua retirada de operação. Se o método de vistorias intermediárias for adotado, o vistoriador irá colher a cada vistoria, subsídios e informações básicas que serão utilizadas em conjunto para a emissão do laudo sobre as condições estruturais da unidade, em conformidade com as regras da sociedade classificadora, que exprime sua recomendação sobre a manutenção ou não da classe da unidade. Essas medidas irão tornar desnecessária a necessidade de uma vistoria completa ao final do ciclo.

5. Forças e tensões ativas em estruturas offshore Todas as estruturas oceânicas estão sujeitas a esforços muito complexos que aparecem devido às forças de arrasto (força hidrodinâmica, ventos e ações das ondas), vibrações, sobrecarga na estrutura, barcos atracados e outras tensões imprevisíveis. Por causa disso tudo sempre haverá dúvidas com relação à capacidade da estrutura em absorvêlas, e esta dúvida aumentará, se um processo corrosivo estiver se desenvolvendo nela. Como pode ser visto, as forças que agem na estrutura são muito complexas e uma inspeção apropriada deve ser executada para assegurar a continuidade operacional da unidade nesse ambiente offshore.

Ação do vento PESO

Ação das ondas e correntes

SUBSTRATO

Forças atuantes em estruturas marítimas

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5.1 Concentração de tensões A forma e a orientação da descontinuidade em relação à direção da tensão muda o efeito que o esforço tem sobre a estrutura. Se a tensão se faz sentir perpendicularmente em relação ao eixo longitudinal da descontinuidade, então existe uma tendência bem maior de propagação do que se ela agisse no mesmo sentido do eixo longitudinal. Direção do esforço

A

B

Orientação da descontinuidade A – mais provável de se propagar B – menos provável de se propagar

Os locais mais prováveis para essas ocorrências são: -

Descontinuidades em soldas; Face de solda frágil; Áreas com corrosão pitiforme; Marcas de ferramentas na superfície do material; Nós estruturais de instalações marítimas; Buracos e entalhes nos membros.

No caso específico de trincas de fadiga, um método de parar a sua propagação é o chamado “stopper hole” – furo de parada. As trincas se propagam porque as tensões se concentram nas extremidades da mesma. Esse progresso pode ser interrompido ao se furar a peça nessas extremidades o que causa uma distribuição uniforme dos esforços no local do furo e que seria concentrada sem esse artifício. Esta não é uma solução definitiva, mas muito utilizada até que seja determinada uma alternativa mais apropriada.

Concentração de tensões na extremidade da trinca

Trinca

Distribuição uniforme das tensões com o “stopper hole”

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Trinca de fadiga se propagando em uma junta soldada

Mergulhador executando o “stopper hole”

“ Stopper hole” na extremidade

de uma trinca de fadiga

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5.2 Tensões no ambiente offshore O efeito direto da tensão sobre um material é a deformação e essa deformação pode ser elástica ou plástica. A deformação elástica é reversível; ou seja, desaparece quando a tensão é removida. Ela é diretamente proporcional à tensão aplicada. Já a deformação plástica é permanente, sendo provocada por tensões que ultrapassam o limite de elasticidade do material. A deformação plástica é o resultado do deslocamento permanente dos átomos que constituem o material e, portanto, difere da deformação elástica onde os átomos mantêm suas posições relativas, retornando às suas dimensões originais ao ser retirada a carga. A deformação elástica precede a deformação plástica. Quando uma tensão de tração ou compressão é aplicada a um pedaço de metal ocorre a deformação elástica. Dentro da área que está sofrendo a deformação elástica, a deformação é o resultado de uma pequena elongação da célula unitária na direção da tensão de tração ou uma pequena contração na direção da compressão.

Tração

Normal

Compressão

A relação entre tensão e deformação é o módulo de elasticidade (módulo de Young) e é uma característica do metal. Quanto maior a força de atração entre os átomos, maior é o módulo de elasticidade. Existem três tipos de tensões que atuam sobre uma estrutura offshore: Força de tração: é a força de tração por unidade de área de seção reta do corpo, perpendicular à tração, ou seja, a tração atua numa direção axial e nesta direção tende a afastar as seções ortogonais a ela.

Força de tração = carga ou peso / área Tra ão

Peso

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Força de compressão: força por unidade de área da seção reta do corpo perpendicular à compressão, ou seja, a compressão atua numa direção axial e nesta direção tende a aproximar as seções ortogonais a ela. Carga

Força de compressão = carga ou peso / área Compressão

Quando um membro está sob tensão de compressão, os átomos são comprimidos juntos. Esta tensão não pode ser maior do que aquela que o material pode suportar ou então será esmagado. Força de cisalhamento: força por unidade de área da seção transversal do corpo, quando o corpo é sujeito a uma força cortante, ou seja, tende a provocar um deslizamento entre as duas seções vizinhas. É a ação dos átomos sendo empurrados uns sobre os outros como uma guilhotina ou torção e se esta tensão é muito grande o material quebrará.

Força de cisalhamento = carga ou peso / área CARGA

Cisalhamento

Força de cisalhamento atuando sobre uma viga

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6. Incrustações marinhas As incrustações marinhas são constituídas pela flora e fauna que habitam o ambiente marinho e colonizam as estruturas marítimas. O maior problema do ponto de vista de engenharia é que esses seres ao se fixarem nessas instalações, recobrindo todos os elementos estruturais submersos, ocasionam um aumento de sua área além de modificarem também a textura da superfície do material, que passa de lisa para rugosa. Os dois fatores aumentam a força de arrasto sobre a estrutura (força hidrodinâmica atuante sobre a parte submersa) aumentando os esforços.

Incrustações marinhas

6.1 Efeitos das incrustações # Ela implicará no aumento de massa da instalação marítima sem adicionar reforço estrutural, ocasionando assim, uma diminuição na freqüência natural da estrutura. Primeiramente veremos a relação que existe entre freqüência e massa. Se uma vara de certo diâmetro é colocada no fluxo de um fluido com determinada velocidade, ela vibrará com uma certa freqüência. Esta é chamada de freqüência natural do objeto. Se substituirmos essa vara por uma de diâmetro maior sem mudar as outras variáveis a freqüência natural de vibração diminuirá. O mesmo efeito é observado nas estruturas “offshore”. Se os membros são de certo tamanho ou massa estes possuem certa freqüência natural (freqüência de vibração em determinado fluxo). Se este tamanho é modificado de alguma forma sem haver aumento do reforço da estrutura (como acontece com as incrustações marinhas), então eles tenderão a vibrar numa taxa mais lenta. Quando a estrutura é projetada são levados em conta os esforços ambientais que operam no local. Um dos fatores observados é o comprimento de onda predominante. A estrutura deverá ter uma freqüência natural diferente da do mar. Se as freqüências coincidirem, as forças que agem sobre ela poderão fadigá-la.

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Influência na freqüência natural

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# Aumentando o coeficiente de arrasto da estrutura, especialmente na zona de respingo onde a força hidrodinâmica é máxima. Como a perna da estrutura está ancorada no leito marinho e o esforço se concentra próximo da zona de variação de maré, a perna tenderá a se curvar.

ARRASTO

FLUXO

FLUXO

PERNA

MOMENTO FLETOR

PONTO DE ANCORAGEM

Arrasto e momento fletor SUBSTRATO

A força de arrasto tende a mover um objeto que esteja estacionário num fluxo. A intensidade dessa força dependerá de vários fatores: a. Área do objeto em relação ao fluxo: ao dobrarmos o diâmetro do objeto a força de arrasto é aumentada em 4 vezes. Aumentando o diâmetro três vezes a força aumentará nove vezes; b. A velocidade do fluido: funciona da mesma forma. Se dobrarmos a velocidade do fluido a força de arrasto é aumentada quatro vezes (o aumento da força é o quadrado do aumento da intensidade da velocidade); c. Estado da superfície: se um objeto é áspero então a força de arrasto aumenta em relação a um objeto mais liso. Como o crescimento da incrustação aumenta a área de atrito e altera a aspereza do material, ambos os fatores aumentarão o coeficiente de arrasto.

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# Ocultamento de características da estrutura como válvulas e sinalizações. # Impossibilitando a inspeção visual detalhada. # Reduzindo a área efetiva de entrada e saída de tubulações. # Aumentando ou diminuindo a taxa de corrosão da estrutura. # Aumentando a retirada de sedimento da base da estrutura devido ao aumento da velocidade do fluxo ao redor da estrutura.

Fluxo

Depósito de sedimento

Depósito de sedimento Remoção de sedimento

Leito marinho

Assoreamento e erosão

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6.2 Fatores que afetam a incrustação marinha Vários fatores afetam a distribuição e desenvolvimento da incrustação marinha pelas partes submersas das estruturas “offshore”: -

Temperatura; Profundidade; Suprimento alimentar; Taxa de fluxo do fluido; Nível de proteção catódica; Salinidade.

Temperatura:

o desenvolvimento da vida marinha aumenta com o acréscimo da temperatura. Em geral a 10o C, uma elevação na temperatura da água dobrará a taxa de crescimento. Há aproximadamente 30oC a taxa começa a diminuir até aproximadamente 35o C onde o crescimento tende a se estabilizar. Profundidade: a penetração de luz no ambiente marinho está diretamente relacionada com a

profundidade e transparência das águas (maior ou menor quantidade de partículas em suspensão). Há uma diminuição sensível na qualidade e quantidade de luz que penetra, que acaba por afetar a produtividade primária que é realizada pelos vegetais através da fotossíntese. Com a diminuição da produtividade dos vegetais ocorre também uma diminuição na quantidade de seres marinhos que dependem direta ou indiretamente desses organismos. Ou seja, a medida em que se aumenta a profundidade em uma estrutura marítima, há uma diminuição na quantidade de seres fixados nos elementos estruturais.

Maré alta

Maré baixa -20m

Incrustações

-40m -60m -80m

Leito marinho Perfil de incrustação marinha em plataformas fixas de aço

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Suprimento

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alimentar : a quantidade de nutrientes disponíveis no ambiente marinho

determinará a taxa de crescimento da incrustação em uma estrutura offshore. Maior taxa de nutrientes maior desenvolvimento da vida marinha. Taxa de fluxo: de maneira geral o crescimento da incrustação será afetado pelas correntes

marinhas, já que correntes acima de 01 nó dificultam a fixação desses organismos na estrutura. Se a correnteza diminui durante certo tempo, como acontece na mudança de marés, esses organismos conseguem se fixar e colonizar a instalação. Uma vez fixados podem suportar correntezas fortes. O maior fluxo de água também pode trazer mais nutrientes favorecendo o crescimento de incrustação. Proteção catódica: em algumas situações o uso de corrente impressa pode promover um

aumento nas incrustações embora a causa disso ainda não esteja bem compreendida.

Salinidade : na água doce, a taxa de crescimento e o tipo de incrustação são bastante

limitados. Com o aumento da salinidade, o crescimento da incrustação aumenta até a salinidade atingir níveis normais onde o crescimento é máximo.

6.3 Tipos de incrustação Do ponto de vista da engenharia subaquática existem dois tipos de incrustações marinhas: -

Incrustações duras: compostas de incrustações calcáreas ou organismos com conchas, como por exemplo: poliquetas sésseis, corais duros, cracas, mexilhões, ostras, etc. Incrustações moles: compostas de um grande número de seres marinhos, tanto animais como vegetais, tais como: algas, corais moles, espongiários, hidróides, anêmonas, etc.

Incrustações marinhas duras (ostras) e moles (anêmonas, corais, esponjas, etc)

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7. A inspeção visual submarina A inspeção visual, como já foi dito, é uma técnica subjetiva, realizada com o uso da visão, utilizada para detectar defeitos aparentes. Requer uma técnica apurada, que obedece a sólidos requisitos básicos que devem ser conhecidos e corretamente aplicados. O treinamento, a experiência e o conhecimento das limitações do teste é que formarão inspetores habilitados. A inspeção visual depende da acuidade visual, da atenção, do conhecimento técnico e da interpretação de quem executa o ensaio.

7.1 Finalidade Visa detectar danos evidentes em instalações e não conformidades com o projeto podendo abranger toda a estrutura ou somente áreas que sejam representativas do seu estado.

7.2 Vantagens e desvantagem É um método simples e de fácil aplicação, rápido e de baixo custo, porém só se aplica a defeitos superficiais.

7.3 Campo de aplicação A inspeção visual submarina se aplica a qualquer tipo de instalação, como por exemplo: -

Plataformas fixas de aço e de concreto;

-

Plataformas semi-submersíveis;

-

Plataformas auto-eleváveis;

-

Monobóias, FPSO e FSO;

-

Quadro de bóias;

-

Dutos submarinos;

-

Casco de embarcações;

-

Barragens hidroelétricas;

-

Estruturas portuárias;

-

Leito marinho, etc.

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7.4 Dificuldades do ensaio Vários fatores ambientais dificultam o trabalho do inspetor submarino: correntes marinhas, ondulação, visibilidade no local do ensaio, crescimento das incrustações marinhas que impedem a visualização da superfície da peça, profundidade, acesso ao local de inspeção, etc.

7.5 Meios para execução da inspeção A inspeção submarina pode ser efetuada a partir das seguintes bases ou plataformas de mergulho: - Lagosteiro / traineira: embarcação de pequeno porte, utilizada principalmente na inspeção de dutos submarinos.

Traineira ou lagosteiro

- Rebocador : embarcação de maior porte, muito utilizada no Nordeste para inspecionar as jaquetas das plataformas fixas, plataformas de concreto, plataformas auto-eleváveis, árvores de natal molhadas, etc. Na Bacia de Campos o rebocador é utilizado nas frentes de intervenção em Terminais Oceânicos.

Rebocador

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-

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Navio de mergulho (Dive support vessel - DSV): navio de mergulho totalmente equipado para realizar intervenção submarina em lâminas d’água elevadas (mergulho de saturação), possuindo posicionamento dinâmico e ROV.

Navio de mergulho de saturação – DSV -

Plataformas: o trabalho de mergulho é efetuado a partir das plataformas de petróleo.

Plataforma fixa de aço

7.6 Planejamento dos serviços de inspeção No início de um serviço de inspeção em uma unidade marítima é necessário fazer um planejamento em cima dos trabalhos que serão executados. O roteiro desse serviço é dado pelos documentos técnicos fornecidos pela contratante, onde é feita uma seleção das regiões mais críticas e locais com maior possibilidade de falha, baseada no histórico de projeto, fabricação, instalação e operação da plataforma. Os documentos normalmente utilizados são os seguintes: - Plano de inspeção, que determina os serviços de intervenção submarina a serem desenvolvidos na plataforma, objetivando a avaliação das suas condições estruturais e o crédito da vistoria de final de ciclo, em atendimento às regras da sociedade classificadora para certificação da unidade marítima;

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- Memorial descritivo (MD), documento que fornece as diretrizes básicas para os serviços de intervenção submarina, atendendo tanto ao Plano de Inspeção como aos serviços de intervenção necessários à instalação marítima; -

Caderno de identificação da plataforma (CADIP) e desenho de cadastro submarino:

que fornece todos os desenhos e vistas necessárias para a perfeita identificação e localização dos elementos estruturais e acessórios.

7.7 Formas de inspeção - Generalizada. A inspeção visual submarina pode ser:

- Detalhada.

Inspeção visual generalizada: é feita uma primeira avaliação da situação. A inspeção é

executada em toda a estrutura para detecção de qualquer não conformidade. São relatadas de uma forma genérica as ocorrências encontradas. Dispensa limpeza prévia. Ex.: estado da fixação de anodos, perfil de crescimento da incrustação marinha, estado geral do revestimento protetor, etc.

Inspeção visual detalhada: inspeção realizada num componente da estrutura, para detecção

de um dano específico. É feito o detalhamento das irregularidades encontradas durante a inspeção generalizada e normalmente requer uma limpeza prévia da região da ocorrência. Ex.: visual detalhada de cordão de solda, dimensionamento de danos mecânicos, etc.

7.8 Métodos de ensaio visual -

Mé todo direto : é o ensaio realizado a olho nu ou com auxílio de lentes corretoras e com

observação direta da superfície a ser inspecionada. -

: é o ensaio realizado com auxílio de dispositivos óticos. Normalmente Mé todo remoto

utiliza câmaras de televisão levadas por veículos de controle remoto (RCV, ROV, submarinos, etc.).

Veículo de controle remoto

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7.9 Técnica de ensaio visual Ensaio de pequenas descontinuidades (maior dimensã o inf erior a 10 mm)

Para detecção e avaliação de pequenas descontinuidades a distância do olho do observador ao local do ensaio deve ser a menor possível, não superior a 600 mm. O ângulo de observação em relação à superfície a ser inspecionada não deve ser inferior a 300 . Todo ensaio de pequenas descontinuidades deve ser realizado com limpeza prévia. Ensaio de grandes descontinuidades (com di mensã o maior que 10mm)

No ensaio de grandes descontinuidades, recomenda-se que o observador avalie a necessidade de limpeza e não se situe a uma distância maior que 2 m. No caso de verificação de flambagem é permitida uma distância maior que 2 m.

7.10 Visibilidade e dispositivos auxiliares O método de ensaio visual direto pode fazer uso de dispositivos auxiliares tais como lentes de aumento. O remoto utiliza tanto máquinas fotográficas como câmeras de televisão. O ensaio só deve ser realizado quando existirem condições mínimas de visibilidade e iluminação. Na inspeção de pequenas descontinuidades, estas condições devem ser verificadas pela visibilidade e identificação do símbolo 20/20 da escala Snellen a uma distância mínima de 01 metro no ambiente de execução do ensaio.

7.11 Instrumentos e Aparelhos Os instrumentos de medição linear (fitas métricas, trenas, etc.) devem ser calibrados, quando requerido pela contratante. Meios Auxiliares do Exame Visual: -

Fita métrica; Trena; Lupa; Prancheta acrílica; Paquímetro; Régua metálica de aço; Pitgauge (medidor de pites); Lanterna; Odômetro (para inspeção de dutos); Medidor de mossa; Medidor de incrustação marinha (Estilete Graduado); Ferramentas de limpeza, etc.

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Fita Métrica Escova Manual

Paquímetro

Escova Manual

Fita Métrica

Paquímetro Raspadeira Manual

Raspadeira Manual

Trena

Pitgauge

Instrumentos e aparelhos auxiliares

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8. Noções sobre metalurgia, soldagem e deformação As plataformas marítimas são montadas por intermédio da junção dos seus diversos elementos estruturais e acessórios. Esses componentes são unidos pelos processos de soldagem, que utilizam como matéria prima o aço-carbono. Essa liga metálica é submetida aos mais variados esforços, desde a sua fabricação, durante os processos de conformação (fundição, forjamento, laminação, trefilação, etc.) e principalmente ao longo de sua vida útil (como componente de uma instalação marítima). Por esses motivos, é importante para o inspetor submarino, ter um conhecimento básico sobre este nobre metal.

8.1 O que é aço Aço é uma liga maleável de ferro (seu principal componente) contendo de 0,008% até 2% de carbono, além de outros elementos residuais (silício, enxofre, fósforo e manganês), resultantes do processo de fabricação. Acima de 2% de carbono tem-se o ferro fundido com aplicações nos mais diversos ramos da indústria. O aço é obtido a partir do minério de ferro e do carbono. O ferro é encontrado na crosta terrestre fortemente associado ao oxigênio e a sílica, sendo o minério de ferro um óxido de ferro misturado com areia fina. O carbono é relativamente abundante na natureza, sendo encontrado em diversas formas (na siderurgia usa-se o carvão mineral, e em alguns casos, o carvão vegetal). Nos processos de fabricação da liga de aço, o carvão exerce um papel importante. Como combustível, permite alcançar altas temperaturas (cerca de 1.500° Celsius) que são necessárias para se conseguir a fusão do minério. Além disso, se associa ao oxigênio que se desprende do minério em alta temperatura, deixando assim o ferro livre. Esse processo é chamado de redução e ocorre dentro de um equipamento chamado alto forno. Antes de serem levados ao alto forno, tanto o minério como o carvão são previamente preparados. O minério é transformado em pelotas e o carvão é destilado, para obtenção do coque, dele se obtendo ainda subprodutos carboquímicos. No processo de redução, o ferro se liquefaz, sendo chamado de ferro gusa ou ferro de primeira fusão. As impurezas geradas no processo, como o calcário e a sílica, formam a chamada escória, que vai se constituir em matéria-prima para a fabricação de cimento. A etapa seguinte é o refino. O ferro gusa é levado para a aciaria, ainda em estado líquido, onde é transformado em aço, durante a queima de impurezas e adição de elementos de liga. O refino do aço se faz em fornos a oxigênio ou elétricos. A terceira fase do processo de fabricação do aço é a laminação. O aço, em processo de solidificação, é deformado mecanicamente e transformado em produtos siderúrgicos utilizados pela indústria de transformação, como chapas grossas e finas, bobinas, vergalhões, arames, perfilados, barras etc. As usinas de aço do mundo inteiro segundo o seu processo produtivo, podem ser classificadas em: -

- que operam as três fases básicas: redução, refino e laminação; Integradas - que operam duas fases: refino e laminação. Estas usinas partem de Semi-integradas

ferro gusa, ferro esponja ou sucata metálica adquiridas de terceiros para transformá-los em aço em aciarias elétricas e sua posterior laminação.

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A adição de elementos de liga como o cromo, molibdênio, vanádio, alumínio, níquel, nióbio e manganês, alteram de forma significativa as propriedades do aço, conferindo comportamento adequado para as diversas situações de utilização, em função do tipo e percentual de elemento de liga adicionado. Nas aplicações mais gerais são utilizadas ligas de ferro-carbono, denominadas aços carbono comuns (não ligados), vendidos com base em sua resistência mecânica. Estes aços têm grande aplicação na construção civil, industria naval, etc. Aços de baixa liga são comercializados de acordo com sua composição química, pois elementos de liga especiais são adicionados ao metal em fusão visando melhorar as propriedades do material. Possuem grande aplicação na construção de máquinas e veículos. Aços de alta liga (aços nobres) são comercializados de maneira similar aos de baixa liga, sendo seu processo de fabricação mais elaborado, devido a estreita faixa de tolerância necessária para estabelecimento de propriedades mecânicas bem definidas. Como exemplos desses aços temos o aço inoxidável, aço ferramenta, aço com alta resistência térmica, etc.

8.2 Tratamento térmico do aço Há muito tempo atrás, o homem descobriu que com o aquecimento e resfriamento podia alterar as propriedades mecânicas do aço, ou seja, torná-los mais duro, mais mole, mais maleável, etc. Mais tarde, foi descoberto também, que a velocidade de resfriamento e a quantidade de carbono na liga, influíam diretamente nessas modificações. Tratamento térmico: é a mudança das propriedades mecânicas do aço obtida por intermédio

de um conjunto de operações de aquecimento e resfriamento, sob condições controladas de temperatura, tempo e velocidade de resfriamento. Os principais objetivos dos tratamentos térmicos são: - Aumentar a resistência mecânica; - Remover tensões internas do material; - Aumentar a resistência à corrosão; - Elevar ou diminuir a dureza; - Modificar propriedades eletromagnéticas. Tipos de tratamentos térmicos Os tipos de tratamentos térmicos podem ser distribuídos em dois grupos: 1- Aquecimento e resfriamento da peça, modificando as propriedades de toda a massa do material, tais como: - Têmpera; - Revenimento; - Recozimento.

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2- Tratamentos que causam modificações apenas em uma fina camada superficial da peça. Esses tratamentos térmicos aquecem a peça juntamente com produtos químicos e depois a resfriam. São eles: -

Cementação; Nitretação.

Têmpera - É o tratamento térmico aplicado aos aços com porcentagem igual ou maior do que 0,4% de carbono. O efeito principal da têmpera num aço é o aumento de dureza.

Consiste no aquecimento do aço até uma determinada temperatura, seguida de resfriamento rápido em meio (água, óleo ou ar) que dependerá do tipo de aço e dimensões da peça. Um exemplo prático de têmpera é o processo de soldagem molhada onde à medida que o cordão de solda vai sendo produzido, ocorre imediatamente a têmpera, razão pela qual é comum se verificar a ocorrência de trincas nesse processo de soldagem. A têmpera aumenta a fragilidade em virtude do aumento de dureza (O aço torna-se muito quebradiço). Reduz-se a fragilidade de um aço temperado com um outro tratamento térmico denominado revenimento. Revenimento - É o tratamento térmico que se faz no aço já temperado, com a finalidade de

diminuir a sua fragilidade, isto é, torná-lo menos quebradiço.A estrutura de um aço após a têmpera se encontra com elevadas tensões internas. O tratamento de revenimento é realizado por meio do aquecimento do aço até uma temperatura abaixo da temperatura crítica (no aço carbono varia de 210 a 320° C), mantendo o aço nessa temperatura por uma hora ou mais, dependendo do tamanho e forma da peça. O revenimento diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém aumenta consideravelmente a sua resistência aos choques. Recozimento - Tem como finalidade eliminar a dureza de uma peça temperada ou

normalizar materiais com tensões internas resultantes do forjamento, da laminação, trefilação etc. Os principais efeitos do recozimento no aço são: a eliminação da dureza adquirida na têmpera fazendo a peça voltar a sua dureza normal, torna o aço mais homogêneo e melhora sua ductilidade tornando a usinagem mais fácil. Cementação – tem como objetivo aumentar a porcentagem de carbono apenas em uma fina

camada superficial, dando a peça as seguintes propriedades: as partes externas adquirem elevada dureza enquanto que as partes internas permanecem sem alterações. É muito utilizada em peças mecânicas que necessitam dessas propriedades para trabalharem corretamente (dureza externa para resistir ao desgaste e maleabilidade interna para suportar solavancos). Nitretação - É um processo semelhante a cementação. Consiste no aquecimento do aço a

uma temperatura de 500ºC a 525ºC na presença de nitrogênio. Após algum tempo, obtémse uma fina camada, extremamente dura, não havendo necessidade de se temperar a peça.

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8.3 Propriedades do aço Dureza - É a capacidade do material resistir à penetração, ao risco e ao corte. Limas, serras e outras ferramentas de corte são duras. Ductilidade - Propriedade de um material mudar de forma antes de quebrar. Chapas, arames e vergalhões são dúcteis. Resistência - Capacidade de um metal resistir a esforços (a tração, a compressão, etc.) sem se fraturar. Martelos, pára-choques, talhadeiras são resistentes. Força - Cabos de protensão, roscas de macacos, elos de corrente são fortes.

8.4 Noções básicas de soldagem Agora, já com noções preliminares do que vem a ser o aço, estudaremos a técnica de soldagem. 8.4.1 Terminologia de soldagem (fonte: Norma 1738 – Petrobras) Este tópico define os termos básicos e fundamentais empregados em soldagem. Abertura da raiz – separação entre os membros a serem unidos na raiz da junta. Alma do eletrodo – núcleo metálico de um eletrodo revestido, cuja seção transversal apresenta uma forma circular maciça. Ângulo do bisel – ângulo formado entre a borda preparada do componente e um plano perpendicular à superfície deste componente. Ângulo do Chanfro

Ângulo do Bisel

Abertura da Raiz

Ângulo do bisel e do chanfro

Atmosfera protetora – envoltório de gás que circunda a parte a ser soldada, com a finalidade de proteger a poça de fusão. Atmosfera redutora - atmosfera protetora quimicamente ativa que, em elevadas temperaturas reduz óxidos ao seu estado metálico. Bisel – borda do componente a ser soldado, preparada na forma angular.

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Brasagem - é utilizado um metal de adição com temperatura de fusão inferior a do metal de base. O metal de base não participa por fusão da constituição da junta. Camada – deposição de um ou mais passes consecutivos dispostos lado a lado.

Cordão de solda, passe e camada

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Chanfro – abertura devidamente preparada, na superfície de uma peça ou entre dois componentes, para conter a solda. Os principais tipos de chanfros são os seguintes: chanfro em J, chanfro em duplo J, chanfro em U, chanfro em duplo U, chanfro em V, chanfro em X, chanfro em meio V, chanfro em K e chanfro reto.

Tipos de chanfros

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Consumível – todo material usado para deposição ou proteção da solda. Cordão de solda – depósito de solda resultante de um passe. Corrente contínua eletrodo negativo – tipo de ligação dos cabos elétricos para soldagem a arco com corrente contínua, na qual a peça é o pólo positivo e o eletrodo é opólo negativo do arco elétrico. Corrente contínua eletrodo positivo – tipo de ligação dos cabos elétricos para soldagem a arco com corrente contínua, na qual a peça é o pólo negativo e o eletrodo é o pólo positivo do arco elétrico. Eletrodo revestido – metal de adição composto, que consiste de uma alma do eletrodo sobre o qual um revestimento é aplicado. Eletrodo tubular – metal de adição composto, de seção transversal tubular, contendo fluxo em seu núcleo. Face do chanfro – superfície de um componente, preparada previamente, para conter a solda.

Face do chanfro e face da raiz

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Face da raiz – parte da face do chanfro adjacente à raiz da junta. Face de fusão – superfície do metal de base a ser fundida durante a soldagem.

Face de fusão, zona de fusão e zona afetada termicamente

Face da solda – superfície exposta da solda, pelo lado por onde a solda foi executada.

Face da solda e margem da solda

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Fusão - dois metais são levados à temperatura acima da de fusão, acontecendo então a união estrutural dos metais. Gás inerte – gás que não combina quimicamente com o metal de base ou metal de adição em fusão. Goivagem – operação pela qual se forma um bisel ou chanfro através de remoção de material. Goivagem a arco - operação pela qual se forma um bisel ou chanfro através de remoção de material por arco elétrico. Junta – região onde duas ou mais peças serão unidas por soldagem. Junta de aresta – junta em que, numa seção transversal, as bordas dos componentes a soldar formam, aproximadamente, um ângulo de 180?.

Junta de aresta

Junta de ângulo - junta em que, numa seção transversal, os componentes a soldar apresentam-se sob a forma de um ângulo.

Junta de ângulo

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Junta de topo – junta entre dois membros alinhados aproximadamente no mesmo plano.

Tipos de junta de topo

Junta sobreposta – junta formada por dois componentes a soldar, de tal maneira que suas superfícies se sobrepõem.

Junta sobreposta

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Junta soldada – união, obtida por soldagem, de dois ou mais componentes incluindo zona fundida, zona de ligação, zona afetada pelo calor e metal de base nas proximidades da solda. Margem da solda – junção entre a face da solda e o metal de base. Metal de adição – metal a ser adicionado a uma junta para sua soldagem ou brasagem. Metal de base - metal a ser soldado, brasado ou cortado. O uso deste termo implica em que os materiais não metálicos sejam também referidos, quando for apropriado. Metal de solda – região fundida durante a soldagem. Operador de solda - elemento que executa um processo de soldagem manual e/ou semiautomática. Passe de solda - progressão simples de uma operação de soldagem ou revestimento. O resultado de um passe é um cordão de solda. Poça de fusão – zona em fusão, a cada instante, durante a soldagem. Porta-eletrodo – dispositivo usado para prender mecanicamente o eletrodo e transmitir a corrente elétrica. Pós-aquecimento – aplicação de calor na junta soldada, brasada ou cortada imediatamente após a soldagem, de brasagem ou de corte. Pré-aquecimento – aplicação de calor ao metal de base imediatamente antes da operação de soldagem, brasagem ou corte. Pressão - os metais de base são aquecidos abaixo da temperatura de fusão e mantidos um contra o outro por pressão até que ocorra a interligação dos mesmos. Processo de soldagem – processo de união que produz coalescimento dos materiais pelo aquecimento destes à temperatura de soldagem, com ou sem aplicação de pressão, ou pela aplicação de pressão apenas, e com ou sem a participação de metal de adição. Solda – união localizada de metais ou não-metais, produzida pelo aquecimento dos materiais à temperatura de soldagem, com ou sem aplicação de pressão, ou pela aplicação de pressão apenas, e com ou sem uso de metal de adição. Solda autógena – solda executada por fusão de materiais sem a participação de metal de adição. Soldador – profissional qualificado a executar soldagem manual ou semi-automática. Soldagem – método utilizado para unir materiais por meio de solda. André Luiz Nicolau


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Soldagem automática – soldagem feita com equipamento que executa a operação de soldagem, com ajuste dos controles feito por um operador de soldagem. O equipamento pode ou não posicionar a peça. Soldagem semi-automática – operação realizada com equipamento de soldagem que controla somente a alimentação do metal de adição. A progressão da soldagem é controlada manualmente. Tratamento térmico de alívio de tensões – aquecimento uniforme de um equipamento, estrutura ou parte dos mesmos a uma temperatura suficiente, para relaxar a maior parte das tensões residuais, seguido de resfriamento uniforme. Zona afetada pelo calor – região do metal de base que não foi fundida durante a soldagem, mas cuja microestrutura e propriedades mecânicas foram alteradas devido ao calor da soldagem. Zona afetada termicamente – ver termo zona afetada pelo calor.

Zonas de uma junta soldada

Zona de fusão – área do metal de base fundida, determinada sobre a seção transversal de uma solda.

8.4.2 Processos de soldagem Para soldar é preciso: tempo, calor e/ou pressão. Sobre esta aparente simplicidade baseiam-se quase 50 processos fundamentais de soldagem. A solda é definida como uma junção de peças metálicas, cujas superfícies se tornam plásticas ou liquefeitas, por ação de calor ou de pressão, ou mesmo ambos. Pode ou não ser empregado metal de adição para executar a união definitiva das peças. Os processos de soldagem são classificados mais comumente pela fonte de energia térmica (química, mecânica, energia radiante e elétrica). Vamos nos preocupar aqui somente com a fonte de origem elétrica que abrange os processos do arco elétrico e resistência elétrica, sendo que somente o primeiro nos interessa, devido ao seu largo emprego na indústria pesada.

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Na atualidade, a solda tem sido o processo mais freqüentemente utilizado nas junções entre peças.A seguir, são apresentadas algumas vantagens da solda em comparação com outros processos, tais como rebitar, aparafusar, usinar, etc. Vantagens: redução de peso, economia de tempo; melhor fluxo da força; suporta elevadas solicitações mecânicas, facilita a montagem de grandes estruturas utilizando partes menores que podem ser montadas no próprio local, simplificando o transporte e diminuindo custos (plataformas de petróleo), etc. Desvantagens: não são desmontáveis; nos processos de soldagem ocorrem tensões, trincas e deformações; exige acabamento posterior e em trabalhos especiais exige mão-de-obra qualificada, análise e ensaio dos cordões de solda. Soldagem elétrica ao arco voltaico

A fusão do material origina-se da ação direta e localizada de um arco voltaico, estabelecido entre duas partes metálicas que, devido ao efeito Joule, se fundem e passam a formar uma massa única. O efeito Joule é o aquecimento de um material quando este é submetido à passagem de corrente elétrica. O calor do arco derrete o metal de base, formando uma cavidade ou cratera na peça que deverá ser soldada e funde a extremidade do eletrodo. Esta extremidade fundida passa através do arco, sendo depositada na cavidade fundida da peça formando a poça de fusão. Como o material é virtualmente transportado através do arco, isto explica a realização de soldas em posições em que a gravidade não colabora muito como é o caso da soldagem sobre-cabeça. Arco voltaico- passagem de grande quantidade de corrente elétrica através de uma atmosfera gasosa e entre dois eletrodos submetidos a uma diferença de potencial A principal vantagem da utilização do arco voltaico como fonte de energia é a grande concentração de calor, possibilitando a obtenção de elevadas temperaturas num espaço pequeno. O arco elétrico é formado, quando uma corrente elétrica, com características determinadas, passa entre dois eletrodos separados por pequena distância. Eletrodo - condutor metálico por onde uma corrente elétrica entra e sai num sistema. Na soldagem elétrica, um eletrodo é a vareta de solda e o outro é o metal de base. O arco é estabelecido, tocando-se o metal de base levemente com o eletrodo e afastando-o, a seguir, cerca de 3 a 6 mm. Quando o eletrodo toca a chapa, uma corrente elétrica circula e, quando ele é afastado, ela continua a circular na forma de um arco, através do pequeno afastamento existente. Isto ocorre, porque o ar existente no espaço de separação, torna-se ionizado (bom condutor), permitindo que a corrente continue a passar na forma de arco elétrico mesmo que a separação aumente. Importante: o eletrodo tem que tocar a chapa antes de iniciar o arco porque, por menor que seja a separação, uma corrente elétrica, com a voltagem utilizada na soldagem, não conseguirá ultrapassar a camada de ar existente entre o eletrodo e a chapa (tem que haver a ionização do ar). Tomando como exemplo de gás o próprio ar atmosférico, dois eletrodos André Luiz Nicolau


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afastados 1 mm um do outro, necessitariam de um potencial da ordem de 4000 V para estabelecer um arco elétrico. A ionização ocorre quando o gás passa a ter íons e elétrons livres (que facilitarão o transporte de cargas elétricas). Quando se encontra neste estado, o gás recebe o nome de plasma.O plasma, devido ao fato de ser constituído de igual número de partículas positivas (prótons) e negativas (elétrons), existe apenas em condições muito especiais que impedem que estas partículas se reúnam novamente. Essas condições especiais são encontradas em pressões muitas elevadas ou muito baixas, altíssimo aquecimento, no bombardeio de átomos com elétrons ou na aplicação de correntes de alta freqüência. O arco voltaico em soldagem é uma forma particular de plasma mantida pelo estabelecimento de uma diferença de potencial elétrico entre dois eletrodos. O arco é gerado por elétrons, fluindo do pólo negativo para o positivo, havendo conversão da energia elétrica em luz e calor. Dois terços (2/3) do calor gerado ocorre perto do pólo positivo, que se funde em forma de cratera (com temperatura de cerca de 4000°C); o terço restante, no pólo negativo. Dentre os processos de soldagem que utilizam o arco elétrico como fonte de energia , destacam-se: -

Soldagem com eletrodo revestido;

-

Soldagem a arco submerso;

-

Soldagem Tig;

-

Soldagem Mig/ Mag;

- Soldagem Hiperbárica Seca e Molhada. Soldagem com eletrodo revestido

É o processo mais utilizado devido a sua versatilidade, principalmente na soldagem de aços. É utilizado em todos os ramos da industria devido aos seguintes fatores: - Simplicidade do equipamento; - Resistência e qualidade das soldas executadas; - Grande flexibilidade na soldagem de metais com diversas geometrias e faixa grande de espessuras; - Baixo custo em comparação com outros processos. A soldagem com eletrodo revestido é a união de metais gerada pelo aquecimento oriundo de um arco elétrico entre um eletrodo revestido e o metal de base, na junta a ser soldada. O metal fundido do eletrodo é transferido através do arco até a poça de fusão do metal de base, formando-se assim o metal de solda depositado. A escória, que é formada do revestimento do eletrodo e das impurezas do metal de base, flutua para a superfície e cobre o depósito, protegendo da contaminação atmosférica e também controlando a taxa de resfriamento. O metal de adição vem da alma metálica do

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eletrodo (arame) e do revestimento que em alguns casos é constituído de pó de ferro e elementos de liga. Normalmente, nenhuma liga metálica de aço é colocada a disposição do mercado sem que haja um eletrodo próprio para soldá-la. Por este motivo é que existe uma grande variedade de eletrodos disponíveis.

Soldagem com eletrodo revestido

Equipamento de soldagem O processo de soldagem com eletrodo revestido é usualmente operado manualmente. Como mostrado na figura abaixo, o equipamento consiste de uma fonte de energia, cabos de ligação, um porta eletrodo (alicate de eletrodo), um grampo (conector de terra) e eletrodo.

Equipamento de soldagem com eletrodo revestido

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Fonte de energia O suprimento de energia pode ser tanto corrente alternada como corrente contínua com eletrodo negativo (polaridade direta), ou corrente contínua com eletrodo positivo (polaridade inversa), dependendo das exigências de serviço. Corrente contínua / polaridade direta: a peça é ligada ao pólo positivo e o eletrodo ao negativo, desta forma o bombardeio de elétrons ocorrerá na peça, a qual será a parte mais quente (usada na soldagem molhada e no corte submarino). Corrente contínua / polaridade inversa: eletrodo positivo e peça negativa. O bombardeio de elétrons ocorrerá na alma do eletrodo, o qual será a parte mais quente. Cabos de soldagem São usados para conectar o alicate de eletrodo e o grampo à fonte de energia. Eles devem ser flexíveis para permitir fácil manipulação, especialmente do alicate de eletrodo. Eles fazem parte do circuito de soldagem e consistem de vários fios de cobre enrolados juntos e protegidos por um revestimento isolante e flexível (normalmente borracha sintética). Porta eletrodo e alicate de eletrodo É simplesmente um alicate que permite ao soldador controlar e segurar o eletrodo. Grampo É um dispositivo para conectar o cabo terra à peça a ser soldada. Tipos e funções de consumíveis – Eletrodos O eletrodo, no processo de soldagem com eletrodo revestido, tem funções importantes como o estabelecimento do arco voltaico além de fornecer metal de adição para a solda. O revestimento do eletrodo também tem funções importantes na soldagem, podendo ser classificado de acordo com suas funções elétricas, físicas e metalúrgicas. Elétricas- o revestimento é um mau condutor de eletricidade, isolando a alma do eletrodo e evitando aberturas de arcos laterais. O revestimento contém silicatos de sódio (Na) e potássio (K) que ionizam a atmosfera do arco. A atmosfera ionizada facilita a passagem da corrente elétrica, dando origem a um arco estável. Físicas e mecânicas – a queima do revestimento fornece gases para formação da atmosfera protetora das gotículas do metal, contra ação do hidrogênio e oxigênio. O revestimento funde e depois solidifica sobre o cordão de solda, formando uma escória de material não metálico que protege o cordão de solda da oxidação pela atmosfera normal, enquanto a solda está resfriando. Proporciona também o controle da taxa de resfriamento.

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Metalúrgicas - pode contribuir com elementos de liga, de maneira a alterar as propriedades do cordão. O revestimento é o principal componente de um eletrodo revestido. Podem ser constituídos de vários produtos complexos, estando reunidos em três grandes grupos: - Revestimentos a base mineral; - Revestimentos a base de matéria orgânica; - Revestimentos básicos (a base de carbonato de cálcio). Preparação e limpeza das juntas As peças a serem soldadas, devem estar isentas de óleo, graxa, ferrugem, tinta, resíduos do exame de líquido penetrante, areia e fuligem do pré-aquecimento a gás, numa faixa de no mínimo 20mm de cada lado das bordas. Descontinuidades induzidas pelo processo A solda obtida pela soldagem com eletrodo revestido pode conter quase todos os tipos de descontinuidades. A seguir estão listadas algumas descontinuidades que podem ser encontradas quando este processo é usado. -

-

Porosidade: de modo geral é causada pelo emprego de técnicas incorretas, pela utilização de metal de base sem limpeza adequada, ou por eletrodo úmido. A porosidade agrupada ocorre, às vezes, na abertura e fechamento do arco. A técnica de soldagem com um pequeno passe a ré, logo após começar a operação de soldagem, permite ao soldador refundir a área de início do cordão, liberando o gás e evitando este tipo de descontinuidade. Inclusões: são provocadas pela manipulação inadequada do eletrodo e pela limpeza deficiente entre passes. É um problema previsível, no caso de projeto inadequado no que se refere ao acesso à junta a ser soldada. Falta de fusão: resulta de uma técnica de soldagem inadequada: soldagem rápida ou lente demais, preparação inadequada da junta ou do material, projeto inadequado e corrente baixa demais. Mordedura, concavidade e sobreposição: ocorre por erro do soldador. Trinca interlamelar: ocorre quando o metal de base, não suportando tensões elevadas geradas pela contração da solda na direção da espessura, trinca-se em forma de degraus, situados em planos paralelos à direção de laminação. Trinca: ocorre um certo tempo depois da execução da solda, sendo chamada, por isso, de fissuração a frio. São ocasionadas pela presença de hidrogênio que fica retido na solda. As fontes de hidrogênio mais comuns são a elevada umidade do ar, uso de eletrodos úmidos, superfícies sujas, etc.

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Soldagem a arco submerso

A soldagem a arco submerso une metais pelo aquecimento destes com um arco elétrico, entre um eletrodo nu (ou vários eletrodos) e o metal de base. O arco está submerso e coberto por uma camada de material granular fusível que é conhecido por fluxo. Dispositivos automáticos asseguram a alimentação do eletrodo (ou eletrodos) a uma velocidade conveniente de tal forma que sua ou suas extremidades mergulhem constantemente no banho de fluxo em fusão. A movimentação do arame em relação à peça faz progredir passo a passo o banho de fusão que se encontra sempre coberto e protegido por uma escória que é formada pelo fluxo e impurezas. Uma vantagem da soldagem a arco submerso é a sua alta penetração.Também reduz a energia total de soldagem pela alta taxa de deposição. Soldas que necessitam de vários passes no processo de soldagem com eletrodo revestido, podem ser depositadas num só passe pelo processo a arco submerso.

Soldagem a arco submerso

Neste processo o soldador ou o operador de solda não necessita usar um capacete ou máscara de proteção, mas como ele não pode ver através do fluxo, tem dificuldades de acertar a direção do arco quando se perde o curso. Devido ao arco estar oculto da vista e requerer um sistema de locação de curso, o processo de soldagem a arco submerso tem flexibilidades limitadas. Isto é compensado por diversas vantagens, tais como: -

Alta qualidade da solda e resistência; Taxa de deposição e velocidade de deslocamento extremamente alta; Nenhum arco de soldagem visível, minimizando requisitos de proteção; Pouca fumaça; Facilmente automatizável, reduzindo a necessidade de operadores habilidosos.

O processo de soldagem a arco submerso também solda uma faixa ampla de espessuras e a maioria dos aços. Uma utilidade do processo de soldagem a arco submerso está na soldagem de chapas espessas de aços, como vasos de pressão, tanques, tubos de diâmetro grandes e vigas. André Luiz Nicolau


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Equipamento de soldagem A soldagem a arco submerso é um processo automático ou semi-automático em que a alimentação do eletrodo nu e o comprimento do arco são controlados pelo alimentador de arame e pela fonte de energia. No processo automático, um mecanismo de avanço movimenta tanto o alimentador de fluxo como a peça e normalmente um sistema de recuperação do fluxo recircula o fluxo granular não utilizado.

Equipamento para soldagem a arco submerso

Fonte de energia A fonte de energia para a soldagem a arco submerso pode ser uma das seguintes: -

Tensão variável de gerador de corrente contínua ou retificador; Tensão contínua de gerador de corrente contínua ou retificador; Transformador de corrente alternada.

Estas fontes de energia fornecerão as altas correntes de trabalho. A maioria da soldagem é feita numa faixa de 400 a 1500 A. Preparação e limpeza da junta A limpeza da junta e o alinhamento da máquina com a junta são particularmente importantes na soldagem a arco submerso. No que se refere à limpeza, qualquer resíduo de contaminação não removido pode redundar em porosidade e inclusões. Portanto, prevalecem, para a soldagem a arco submerso, todas as recomendações feitas para a soldagem com eletrodo revestido.

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Descontinuidades induzidas pelo processo Na soldagem a arco submerso, a exemplo da soldagem com eletrodo revestido, pode ocorrer quase todo tipo de descontinuidades, pelo menos as mais comuns. Falta de Fusão- cordão espesso executado num único passe ou em soldagens muito rápidas, ou seja, nos casos de baixa energia de soldagem. Falta de Penetração - alinhamento incorreto da máquina / junta a ser soldada. Inclusão de Escória - remoção de escória incorreta entre passes. Mordeduras - velocidade rápida, corrente elevada. Porosidade - alta velocidade de avanço da máquina e resfriamento rápido, limpeza incorreta e arames com mais desoxidantes. Trincas - temperatura alta ou baixa. Soldagem Tig

Soldagem TIG é a união de metais pelo aquecimento destes com um arco entre um eletrodo de tungstênio não consumível e a peça. A proteção durante a soldagem é conseguida com um gás inerte ou mistura de gases inertes (hélio, argônio ou mistura de gases inertes), que também tem a função de transmitir a corrente elétrica quando ionizados durante o processo. A soldagem pode ser feita com ou sem metal de adição. Quando é feita com metal de adição, ele não é transferido através do arco, mas é fundido pelo arco. O eletrodo que conduz a corrente é um arame de tungstênio puro ou liga deste material.

Soldagem TIG

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A área do arco é protegida da contaminação atmosférica pelo gás protetor que flui do bico da pistola. O gás remove o ar, eliminando o nitrogênio, oxigênio e hidrogênio do contato com o metal fundido e com o eletrodo de tungstênio aquecido. A camada de solda é suave e uniforme, requerendo pouco ou nenhum acabamento posterior. A soldagem TIG pode ser usada para executar soldas de alta qualidade na maioria dos metais e ligas. Não há nenhuma escória e o processo pode ser usado em todas as posições. Este processo é o mais lento dos processos manuais. Equipamento de soldagem A soldagem TIG é usualmente um processo manual mas pode ser mecanizada a até mesmo automatizada. O equipamento necessita ter: -

Um porta eletrodo com passagem de gás e um bico para direcionar o gás protetor ao redor do arco e um mecanismo de garra para energizar e conter um eletrodo de tungstênio, denominado pistola; Suprimento de gás protetor; Um fluxímetro e regulador-redutor de pressão do gás; Uma fonte de energia; Um suprimento de água de refrigeração, se a pistola é refrigerada a água.

Equipamento para soldagem TIG

Gases utilizados no processo - Argônio (Arg), Hélio (He) e mistura de He e Arg.

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Particularidades do processo - Junta com excelente aspecto; - Zona termicamente afetada pequena; - Junta com tensões residuais pequenas; - Possibilita soldar diversos tipos de materiais de diversas geometrias e espessuras; - Soldador altamente especializado; - Não forma escória; - Processo lento; - Pode utilizar ou não metal de adição, dependendo da espessura da junta a ser soldada. Preparação e limpeza das juntas A preparação e limpeza das juntas para soldagem TIG requerem todos os cuidados exigidos para a soldagem com eletrodo revestido e mais: - A limpeza do chanfro e bordas deve ser ao metal brilhante, numa faixa de 10mm, pelos lados interno e externo; - Quando da deposição da raiz da solda deve ser empregada a proteção, por meio de gás inerte, pelo outro lado da peça. Descontinuidades induzidas pelo processo Com exceção da inclusão de escória, todas as outras descontinuidades são prováveis. A inclusão de tungstênio ocorre apenas com o contato do eletrodo. Soldagem MIG/MAG

Trata-se de um processo semi-automático, onde o controle exercido pela máquina é parcial, sendo indispensável a intervenção direta do soldador para complementar sua execução. A alimentação do metal de adição é controlada automaticamente pelo equipamento, porém o avanço é controlado manualmente pelo soldador. MIG é a denominação simplificada que se dá ao processo que utiliza um arco em atmosfera de gás inerte que se estabelece entre a peça a soldar e um eletrodo (arame nu) consumível. No caso de se usar gás ativo costuma-se designar o processo de MAG. O eletrodo é constituído de um arame fino (0,8 a 1,6 mm) que é bobinado em carretéis apropriados e conduzidos até o arco através de pequenos rolos impulsionadores acionados por um motor. O contato elétrico é feito por deslizamento relativo entre o fio e um pequeno tubo de cobre colocado no interior do bocal de gás, e imediatamente antes do arco elétrico. Particularidades do processo - Processo de fácil aprendizagem; - Elevada produtividade em comparação com outros processos; - Custo elevado de equipamento e consumível; - Altas densidades de corrente, resultando elevadas velocidades de fusão; - Processo de maior aplicação depois do eletrodo revestido; - Alta taxa de manutenção do equipamento. André Luiz Nicolau


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Soldagem MIG/MAG Soldagem hiperbárica

A soldagem hiperbárica é um processo de soldagem ao arco elétrico em que tanto o soldador quanto a região a soldar estão sob o efeito da pressão reinante no local de trabalho. A soldagem hiperbárica submarina pode ser dividida em dois tipos: -

Soldagem hiperbárica molhada; Soldagem hiperbárica seca.

Soldagem hiperbárica molhada É uma técnica onde tanto o soldador como as regiões a soldar estão em contato direto com o meio aquoso, e ela é realizada utilizando processo de soldagem manual ao arco elétrico com eletrodo revestido. O revestimento do eletrodo é coberto por um verniz vinílico aplicado em três demãos, com a finalidade de evitar o encharcamento do eletrodo, dificultando a condução elétrica através da água e o descolamento do revestimento por evolução gasosa devido à eletrólise. O porta-eletrodo também é isolado e tem polaridade negativa o que evita a corrosão por dissolução anódica. As superfícies a serem unidas devem sofrer uma limpeza bastante apurada. A soldagem submarina molhada é uma das técnicas mais interessantes para reparo de estruturas submersas, principalmente pela rapidez de mobilização e simplicidade. No Brasil vem sendo empregada com sucesso na indústria de petróleo (instalação e reinstalação de anodos de sacrifício, solda de olhais, fixação de braçadeiras, reparo de trincas de fadiga, etc.) e tem despertado muito interesse na área de reparos navais, pela perspectiva de redução de custos, evitando a docagem da embarcação.

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Fenômenos físicos e metalúrgicos

A qualidade das soldas na soldagem submarina molhada, é afetada pelo contato direto do arco elétrico com o meio aquoso. As altas temperaturas geradas no processo fazem com que a água entre em ebulição formando bolhas de vapor ao redor do arco, de forma que a poça fundida fica constantemente isolada do meio aquoso por uma dessas bolhas de vapor. A água por ser um óxido relativamente instável, é facilmente decomposta pelo calor gerado pelo arco elétrico, produzindo oxigênio e hidrogênio. Estes gases podem novamente se recombinarem para formar vapor d’água, ou serem absorvidos pelo metal líquido. Essa absorção é fortemente influenciada pela profundidade, ou seja, pela pressão ambiente onde a solda está sendo executada. Em virtude disso, podemos ter os seguintes problemas: -

queda do teor de elementos desoxidantes com a profundidade; aumento da porosidade (poros de hidrogênio) do metal de solda com o aumento da profundidade; - ocorrência de trincas induzidas pelo hidrogênio na zona termicamente afetada (ZTA) e no metal de solda; - O resfriamento de 800 para 500o C é de aproximadamente 3 segundos, bem mais rápido do que na soldagem convencional (5 vezes mais rápido). Deste modo a rápida solidificação do metal retém escória e gases no metal de solda. Segundo pesquisadores da área, o teor de hidrogênio difusível varia com o tipo de revestimento. Alguns trabalhos têm mostrado que os eletrodos do tipo oxidante são os que depositam solda com as menores quantidades de hidrogênio difusível e total, sendo capazes de depositar cordões isentos de trincas induzidas por hidrogênio.

Porta eletrodo e eletrodo / soldagem hiperbárica molhada

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O Processo está em constante evolução e vários eletrodos estão sendo testados e em fase de aprimoramento (ESAB / CENPES – Petrobras).

Eletrodo revestido Hydroweld FS

Soldagem hiperbárica a seco Soldador e região a soldar envoltos por uma campânula de soldagem, sendo que logo após a chegada do soldador-mergulhador no interior da campânula, este se equipa com o EPI de soldador e realiza a soldagem a seco, com o ambiente pressurizado com ar comprimido ou mistura gasosa. Os processos de soldagem com eletrodo revestido, MIG e TIG apresentam boa aplicabilidade, sendo que à medida que a profundidade aumenta tem inicio as limitações de cada processo, devido as mudanças nas reações metalúrgicas entre a atmosfera do arco e poça de fusão, principalmente na soldagem com eletrodo revestido e MIG. O processo MIG é sensível a pressão, sendo que a partir dos 40 metros de profundidade a fusão fica incontrolável e os cordões apresentam aspecto ruim. O processo com eletrodos revestidos é o que apresenta melhores resultados na soldagem de juntas, utilizando eletrodos básicos e com revestimentos especiais. No processo TIG é mais fácil controlar a fusão do metal de adição, sendo mais empregado na execução de passe de raiz. Diversos reparos em dutos submarinos (oleodutos e gasodutos) da Petrobras já foram realizados, comprovando a eficácia da técnica. As propriedades mecânicas das juntas soldadas hiperbaricamente a seco, são superiores à soldagem molhada, sendo seu custo bem mais elevado.

Soldagem hiperbárica utilizando campânula

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Sistema básico de solda com arco elétrico

8.4.3 Descontinuidades em juntas soldadas Esse capítulo define os termos empregados na denominação de defeitos e descontinuidades oriundos dos processos de soldagem ao arco elétrico. Só foram incluídas as descontinuidades visíveis a olho nu, tanto na solda como no metal de base. Esse glossário de termos técnicos é uma adaptação da Norma 1738 da Petrobras. Abertura de arco – imperfeição local na superfície do metal de base resultante da abertura do arco elétrico.

Abertura de arco

Abertura de arco no metal de base

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Cavidade alongada – vazio não arredondado com maior dimensão paralela ao eixo da solda podendo estar localizado na solda ou na raiz da solda.

Cavidade alongada na solda

Deposição insuficiente – insuficiência de metal na face da solda.

Deposição insuficiente

Desalinhamento – junta soldada de topo, cujas superfícies das peças, embora paralelas, apresentam-se desalinhadas, excedendo à configuração de projeto.

Desalinhamento

Embicamento – deformação angular de junta soldada de topo.

Embicamento

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Falta de fusão – fusão incompleta entre a zona fundida e o metal de base, ou entre passes da zona fundida, podendo estar localizada na zona de ligação, entre passes ou então na raiz da solda. Inclusão de escória – material não metálico retido na zona fundida, podendo ser alinhada (a/ b), isolada (c) ou agrupada (d).

Inclusão de escória

A inclusão de escória é descrita como: “trata-se de um defeito freqüentemente encontrado em qualquer processo de soldagem. Na maioria das vezes é ocasionado pelo soldador, ao fazer uma limpeza deficiente entre os passes de solda” Possíveis causas das inclusões: -

Negligência ao remover a escória;

-

Má preparação da junta;

-

Junta estreita;

-

Manejo inconveniente do eletrodo, etc.

Inclusão metálica - metal estranho retido na zona fundida.

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Mordedura – depressão sob a forma de entalhe, no metal de base, margem da solda.

Mordedura

As possíveis causas de mordedura são: -

Amperagem alta de mais;

-

Emprego impróprio dos eletrodos conhecidos como de grande penetração;

-

Arco muito grande;

-

Diâmetro de eletrodo muito grande;

-

Manipulação imprópria de eletrodo.

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60 acompanhando a


Poro – vazio arredondado, isolado e interno à solda. Poro superficial – poro que emerge na superfície da solda. Porosidade – conjunto de poros distribuídos de maneira uniforme, entretanto não alinhado.

Porosidade

Porosidade agrupada – conjunto de poros agrupados.

Porosidade agrupada

Poros na face da solda

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Porosidade alinhada – conjunto de poros dispostos em linha, seguindo uma direção paralela ao eixo longitudinal da solda.

Porosidade alinhada

Porosidade vermiforme – conjunto de poros alongados ou em forma de espinha de peixe situados na zona fundida.

Porosidade vermiforme

A porosidade ocorre quando o gás é retido na solda durante o resfriamento. Pode ser visível, isto é, chegar na superfície, ou ficar retida dentro do metal depositado. De acordo com a posição destas bolhas no cordão de solda no momento da solidificação, elas permanecerão como poros internos, ou como "furinhos" na superfície do metal de solda. A porosidade além da permitida em norma, virá fatalmente ocasionar trincas no interior da solda. Os poros, dependendo da sua posição e quantidade, podem ocasionar uma concentração de linhas de força na parte intacta do metal favorecendo o aparecimento de trincas e pode facilitar, também, o trabalho dos processos corrosivos.

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Rechupe – falta de metal resultante da contração da zona fundida.

Rechupe

Respingo – glóbulos de metal de adição transferidos durante a soldagem e aderidos à superfície do metal de base ou à zona fundida já solidificada.

Respingo

Sobreposição – excesso de metal da zona fundida sobreposto ao metal de base na margem da solda, sem estar fundido ao metal de base.

Sobreposição

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Sobreposição detectada com líquido penetrante

Trinca - descontinuidade bidimensional produzida pela ruptura local do material. Trinca irradiante – conjunto de trincas que partem de um mesmo ponto, podendo estar localizada na zona fundida (a), na zona afetada termicamente (b) ou no metal de base (c).

Trinca irradiante

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Trinca longitudinal – trinca com direção aproximadamente paralela ao eixo longitudinal do cordão de solda, podendo estar localizada na zona fundida (a), na zona de ligação (b), na zona termicamente afetada (c) ou então no metal de base (d).

Trinca longitudinal

Trinca longitudinal se propagando no material

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Trinca na margem – trinca que se inicia na margem da solda, localizada geralmente na zona afetada termicamente.

Trinca na margem

Trinca ramificada- conjunto de trincas que partem de uma mesma trinca, podendo estar localizada na zona fundida (a), na zona afetada termicamente (b) ou então no metal de base (c).

Trinca ramificada

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Trinca transversal – trinca com direção aproximadamente perpendicular ao eixo longitudinal do cordão de solda, podendo estar localizada na zona fundida (a), na zona afetada termicamente (b) ou no metal de base (c).

Trinca transversal

Vejamos agora, o mecanismo de formação das trincas mais presentes em juntas soldadas. Trincas a quente: Ocorrem devido à segregação de filmes de baixo ponto de fusão, durante a solidificação do metal fundido. Estes filmes se localizam entre os grãos da rede cristalina da junta soldada. Quando a peça é submetida a esforços de tração ocorre a ruptura desses filmes, já que não possuem a mesma resistência das áreas adjacentes, implicando no aparecimento dessas trincas durante a solidificação. Trincas a frio: Ocorrem devido à presença de hidrogênio (H2 ), que normalmente fica retido na zona termicamente afetada. São trincas que na maioria das vezes se apresentam sem ramificação, se localizando no material na forma intergranular ou transgranular. Costumam aparecer após 48 horas de concluída a junta soldada, e por este motivo que é recomendada a inspeção desta solda após esse período, quando se trabalha com processos de soldagem que possam gerar este tipo de defeito. O hidrogênio que se combina com o metal é normalmente proveniente de: -

Revestimento orgânico dos eletrodos; Umidade que possa ter sido absorvida pelo revestimento de eletrodos; Umidade no fluxo, no caso de soldagem com arco submerso; Presença de ferrugem na peça; Umidade do ar.

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-

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Para evitá-lo: Usar eletrodos de baixo teor de hidrogênio; Cuidados com a estocagem e manuseio dos eletrodos e fluxos; Pós-aquecimento para acelerar a difusão.

Trinca provocada por tensões internas - normalmente as tensões tem como causa: - Contração da solda; - Restrições à peça durante a soldagem; - Peso da própria peça; - Contração com outras soldas; - Testes de pressão; - Correção de deformações; - Reparos efetuados. Para evitá-las: - Solda com menor grau de restrição possível; - Efetuar tratamentos térmicos para aliviar tensões. Trinca por têmpera - é provocada por um resfriamento rápido da zona aquecida ou de parte dela, causada normalmente por: - Descuido no pré-aquecimento; - Soldas provisórias. Para evitar a têmpera: - Efetuar o pré-aquecimento; - Aumento da energia de soldagem; - Usar o metal de adição com menor carbono equivalente; - Usinar e inspecionar soldas provisórias.

8.5 Noções sobre deformações (distorções) Na fabricação de componentes soldados, outra não conformidade muito observada é a chamada distorção (deformação). O processo de soldagem, com já foi visto, envolve a produção de calor altamente localizado nas bordas das peças a serem unidas.Dessa forma, tensões não uniformes se estabelecem devido à expansão e contração do material aquecido. Se essas tensões geradas na expansão e contração excederem o limite de escoamento do material, ocorrerá uma deformação plástica localizada. Essa deformação causa uma redução permanente nas dimensões do componente e a distorção da estrutura. Os principais tipos de deformações são: a contração longitudinal, a contração transversal, a distorção angular, o empenamento e a torção. Fatores que afetam a distorção: Propriedades do material base: por exemplo, o aço inoxidável tem um coeficiente de expansão maior do que o aço carbono, e por este motivo é bem mais suscetível à distorção. Grau de restrição: quando um componente é soldado e não se impõe nenhuma restrição externa, ele se deforma para aliviar as tensões geradas durante o processo de soldagem. A utilização de métodos de restrição, como cachorros em soldas de topo, podem evitar o movimento e reduzir a distorção. Esses métodos, no entanto, podem gerar tensões residuais no material após soldagem, havendo o risco de trincamento na junta soldada ou na ZTA.

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Projeto da junta: as soldas de filete e de topo têm propensão para a distorção. Para evitar a deformação, é necessário adotar, sempre que possível, junta duplo V ou então compensar as tensões geradas pelo calor. Ajustagem das peças: ao montar o conjunto fazer um ponteamento adequado para evitar o movimento relativo entre as peças durante a soldagem. Evitar também, a abertura excessiva das juntas a soldar, para diminuir o risco de distorção. Procedimento de soldagem: quanto maior a diferença térmica na junta, maior tendência à distorção. Como regra geral, o volume de solda deve ser mantido no mínimo. Também a seqüência de soldagem e a técnica devem procurar balancear as tensões termicamente induzidas em torno do eixo neutro do componente. Pr evenção e controle da defor mação na soldagem

Medidas de prevenção e controle de deformação na soldagem devem ser tomadas desde o projeto até a montagem final de um equipamento ou peça. 1-Evite soldagem excessiva. 2-Use chanfros duplos - menos metal de adição. 3-Use soldas intermitentes (sempre que possível). 4-Use o menor número de passes possível. 5-Posicionar as soldas próximas da linha neutra. 5-Planejar a seqüência de soldagem. 7-Minimizar tempo de soldagem. 8-Planejar seqüência de montagem. Correção das deformações

1-Ressoldar: goivar e soldar novamente. 2-Uso de prensas. 3-Aquecimento localizado pode ajudar. Contração longitudinal

Contração transversal

Deformação angular

Empenamento Tipos de deformações

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9. Noções sobre fundidos, forjados e laminados 9.1 Conceitos básicos Liga metálica

É o material metálico resultante da união de 2 ou mais elementos químicos, na qual pelo menos um deles é metal. Uma liga metálica é obtida mediante processos próprios, normalmente a temperaturas elevadas. O aço, por exemplo, é uma liga metálica em que os dois elementos principais são o ferro (metal) e o carbono (não metal). Descontinuidade

E toda e qualquer imperfeição existente num material ou peça. Por exemplo: trincas, poros, riscos superficiais, mordeduras, etc. De modo mais completo e exato para os propósitos do nosso estudo, podemos dizer que descontinuidade é a interrupção das estruturas típicas de uma peça, no que se refere à homogeneidade de características físicas, mecânicas ou metalúrgicas. Defeito

Considera-se defeito a descontinuidade que por sua natureza, dimensão ou efeitos acumulados, torna a peça inaceitável, por não satisfazer aos requisitos mínimos de qualidade exigidos pela norma técnica aplicável. Como exemplo, temos o exame visual de uma chapa metálica, que apresentou 2 trincas e 2 pequenas bolhas de gás, numa área de 200cm2 . A norma técnica aplicável a esse caso, estabelece o seguinte: - Trincas não são aceitas; - Admite-se, no máximo, 4 pequenas bolhas de gás para cada 100 cm2 chapa. Logo a chapa não pode ser aceita, pois embora tenha apresentado apenas 2 bolhas em 200cm2 , a mesma apresentou trincas, que são inaceitáveis em qualquer norma. Neste caso, as bolhas representam descontinuidade do material, enquanto que as trincas representam defeito.

“Todo defeito é uma descontinuidade mas nem toda descontinuidade é um defeito”

9.2 Processos de fabricação A transformação dos metais e ligas metálicas em peças de uso industrial pode ser realizada por intermédio de inúmeros processos. Neste curso, estudaremos três desses processos de conformação que são a fundição, o forjamento e a laminação.

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Fundição

O processo de fundição consiste em vazar um metal líquido, no interior de uma forma, chamada "molde", cuja cavidade é conformada de acordo com a peça que se deseja produzir. A forma da cavidade do molde pode ser tal, que corresponda praticamente à forma definitiva ou quase definitiva da peça projetada, ou ainda pode apresentar-se com contornos regulares - cilíndrico ou primático - de modo que a peça resultante possa ser posteriormente submetida a um trabalho de conformação mecânica, no estado sólido, como que são obtidas novas formas de peças. A fundição permite assim, praticamente, a fabricação de peças de qualquer forma, com pequenas limitações em dimensões, forma e complexidade. Possibilita, finalmente, a consecução de propriedades mecânicas que suportam as mais variadas condições de serviço. A fundição abrange uma série de processos, cada um dos quais apresentando características próprias. Esses processos são: -

Fundição em areia;

-

Fundição em coquilha;

- Fundição sob pressão; -

Fundição por outros métodos. Geralmente qualquer que seja o processo adotado, devemos considerar as seguintes

etapas: -

Desenho da peça;

-

Projeto do molde;

-

Confecção do modelo (modelagem);

-

Confecção do molde (moldagem);

-

Fusão do metal;

-

Vazamento no molde;

-

Limpeza e rebarbação;

-

Controle de qualidade.

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A etapa que distingue os vários processos de fundição entre si, é a "moldagem'', ou seja, a confecção do ''molde'', do ''negativo da peça" a produzir. A figura abaixo apresenta de forma esquemática a seqüência de operação na fundição.

Para a compreensão das descontinuidades apresentadas neste processo, é necessário conhecer os fenômenos que ocorrem durante a solidificação. Esses fenômenos são: a cristalização, a contração de volume, a concentração de impurezas, e o desprendimento de gases e o aparecimento de trincas. Cristalização Este fenômeno consiste no aparecimento das primeiras células unitárias, que servem como "núcleos" para o posterior desenvolvimento ou crescimento dos cristais, dando finalmente origem aos grãos definitivos e à "estrutura granular" típica dos metais. O

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crescimento dos cristais não ocorre de fato, de maneira uniforme, ou seja, a velocidade de crescimento não e a mesma em todas as direções. A figura abaixo apresenta este crescimento diferenciado.

(a)

(b)

Crescimento dos cristais dentro de uma lingoteira (a- sem cantos vivos; b- com cantos vivos)

Contração de volume Os metais ao se solidificarem, sofrem uma contração. Na realidade, ocorrem três contrações do estado liquido até o sólido. - Contração líquida - correspondente ao abaixamento da temperatura até o início da solidificação. - Contração de solidificação - correspondente à variação de volume que ocorre durante a mudança do estado líquido para o sólido. - Contração sólida - correspondente à variação de volume que ocorre já no estado sólido, desde a temperatura de fim de solidificação até a temperatura ambiente. A contração dá origem a uma descontinuidade conhecida por vazio ou rechupe, ilustrada na figura abaixo.

Além da descontinuidade citada acima, a contração verificada ainda pode ocasionar: -

Aparecimento de trincas a quente;

-

Aparecimento de tensões residuais.

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na solidificação,


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Os vazios ou rechupes que constituem a conseqüência direta da contração podem ser controlados ou eliminados, mediante recursos adequados, seja no caso de lingoteiras, seja no caso de moldes para peças fundidas. No caso da fundição de lingotes, o artifício adotado para controlar o vazio é colocar sobre o topo da lingoteira, uma peça postiça de material refratário metálico, denominado "cabeça", "quente" ou ''massalote “. Essa peça, por ser de material refratário, retém o calor por um tempo mais longo, e corresponde à seção que solidifica por último; nela, portanto, se concentrará o vazio. O resultado desse artifício é um lingote perfeito, quando é retirada a cabeça superior”.

Dispositivos utilizados para controle de vazios em lingotes e peças fundidas

Desprendimento de gases Os poros são definidos como pequenas bolhas gasosas presas dentro da massa sólida. Este material gasoso provem de três principais fontes: -

Gases mecanicamente arrastados no vazamento do lingote; Gases dissolvidos no material líquido; Gases formados por reações químicas.

A primeira fonte é de fácil compreensão, pois está relacionada com o turbilhonamento causado pelo vazamento do metal líquido para dentro do molde. Este turbilhonamento carrea uma boa quantidade de material gasoso. A segunda fonte tem um mecanismo parecido com o da segregação, pois também está baseado na diferença de solubilidade entre os estados líquido e sólido. O material

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gasoso tem maior solubilidade quando o metal está no estado líquido. Durante o processo de solidificação do material, existe um excesso de material gasoso, que tende a subir. Entretanto, dependendo da viscosidade do meio, nem sempre esta fuga tem sucesso. Desta forma, o material gasoso fica preso dentro do material solidificado. A ultima fonte está relacionada, principalmente, com as reações envolvendo o oxigênio e o carbono e que produzem CO e CO2 . Estes gases formados, também terão sua fuga garantida até um certo ponto de viscosidade e depois acabam ficando retidos no material. A figura abaixo apresenta a distribuição destes poros que ficam mais concentrados na parte superior do lingote.

Distribuição de poros

No caso de peças fundidas, utiliza-se um ''alimentador'' para eliminar as bolhas presas no metal. Neste alimentador se concentra o excesso de metal líquido e as bolhas que migram para a superfície do metal tendem a se concentrar nessa região. A peça ao ser retirada elimina esse tipo de descontinuidade.

Concentração de impurezas O aço é uma liga Fe-C que contém, como impurezas normais, vários metais e metalóides. Quando o aço está fundido, todos esses elementos estão dissolvidos e distribuídos de modo praticamente uniforme. Essa homogeneidade, porém, não perdura quando o aço passa ao estado sólido, pois as impurezas, especialmente o fósforo e o enxofre, não sendo tão solúveis no metal sólido quanto no líquido, vão sendo em grande parte repelidas, à medida que a solidificação prossegue. Como a solidificação começa da periferia para o centro, é nesta segunda parte que tais impurezas irão se acumular. A parte central é a última a solidificar-se, não só porque o resfriamento é mais lento nessa região, mas também porque as impurezas (especialmente o fósforo) que para aí

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fluem, abaixam o ponto de solidificação do metal. Ao acúmulo de impurezas nesta região dos lingotes e em certas peças fundidas de aço, dá-se o nome de segregação. Como as impurezas, principalmente o fósforo e o enxofre, difundem-se com grande dificuldade, a segregação continua a existir no produto acabado, não obstante os tratamentos mecânicos e térmicos a que tenha sido submetido. Trincas É muito freqüente, os lingotes, peças fundidas ou peças acabadas apresentarem fissurações que podem ser superficiais, profundas ou internas. A origem comum das fissurações está nas tensões excessivas que se desenvolvem, quer durante o resfriamento ou reaquecimento demasiado rápido, quer durante o trabalho de laminação ou de forjamento. Outra causa existente, reside nas tensões que aparecem quando a temperatura da parte interna passa por 723?C e a externa já se encontra mais fria. É que nessa temperatura, o aço sofre uma transformação de fase acompanhada de variação dimensional. Este fenômeno pode criar elevadas tensões nas camadas exteriores, a ponto de fissurá-las. As tensões superficiais podem se originar da inibição dos movimentos de contração do lingote provocado por rugosidades da face interior da lingoteira ou impurezas a ela aderidas. As peças fundidas de aço com elevado teor de carbono são muito sujeitas a trincamento, assim como as que apresentam heterogeneidade química. Em virtude da contração do lingote ou das peças durante o esfriamento, eles se desencostam das paredes da lingoteira ou da forma em alguns pontos. Nesses lugares o esfriamento torna-se mais lento, porque a camada de ar que se interpõe, age como isolante térmico. Esta circunstância torna mais desigual o esfriamento do lingote ou da peça e é mais um fator que intervém na já complexa distribuição das tensões internas. Tensões perigosas podem ainda se originar de uma desigual distribuição de massas nas peças fundidas, impedindo seu esfriamento uniforme. A tendência para fissuras pode ser atenuada, dando à superfície interna da lingoteira uma forma ondulada, permitindo o desembaraçamento dos movimentos de dilatação ou de contração do metal. Descontinuidades em fundidos Chapelim – descontinuidade proveniente da fusão incompleta dos suportes de resfriadores ou machos. Crosta – saliência superficial constituída de inclusão de areia, recoberta por fina camada de metal poroso. Desencontro – descontinuidade proveniente de deslocamento das faces de contato das caixas de moldagem. Enchimento incompleto – insuficiência de metal fundido na peça. Gota fria - glóbulos parcialmente incorporados à superfície da peça, provenientes de respingos de metal líquido nas paredes do molde.

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Inclusão – retenção de pedaços de macho ou resfriadores no interior da peça. Inclusão de areia – areia desprendida do molde e retida no metal fundido. Metal frio - descontinuidade proveniente do encontro de duas correntes de metal fundido que não se caldearam. Porosidade – conjunto de poros causado pela retenção de gases durante a solidificação. Queda de bolo – descontinuidade proveniente de esboroamento dentro do molde. Rabo de rato – depressão na superfície da peça causada por ondulações ou falhas na superfície do molde.

As paredes do molde por estarem frias fazem com que o respingo se solidifique ao entrar em contato com elas. Quando o molde está cheio, estas imperfeições não são fundidas corretamente, gerando imperfeições na peça. Rechupe - vazio resultante da contração de solidificação. Segregação - concentração localizada de elementos de liga ou impurezas. Trinca de concentração - descontinuidade bidimensional resultante da ruptura local do material, causada por tensões de concentração, podendo ocorrer durante ou subseqüentemente à solidificação. Veio – descontinuidade na superfície da peça, tendo a aparência de um vinco, causada por movimentação ou trinca do molde de areia.

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Forjamento

O forjamento é um processo de conformação mecânica que mediante a aplicação de esforços mecânicos altera plasticamente a forma dos materiais com controle e obtenção adicional de suas propriedades físicas e mecânicas. É a mais antiga arte de transformação dos metais, sendo a sua origem ligada aos antigos ferreiros. O desenvolvimento de máquinas para substituir os braços do ferreiro ocorreu num primeiro momento, durante a revolução industrial. Atualmente, existe uma grande variedade de máquinas de forja, capazes de fazer peças que variam desde de um parafuso até uma asa inteira de avião. O processo de forjamento pode ser classificado de acordo com a temperatura de trabalho, ou seja, o material a ser conformado pode ser ou não previamente aquecido a uma determinada temperatura. Sendo assim, podemos ter duas classificações fundamentais: conformação a quente ou a morno (processo mais largamente utilizado) e a conformação a frio. Conformação após aquecimento (quente/morno): permite grandes deformações, menor valores de esforços, boa precisão dimensional e ótimas propriedades físicas e mecânicas. Conformação sem aquecimento (frio): deformações limitadas, necessita maiores esforços mecânicos, ótima precisão, boas propriedades físicas e mecânicas. Nos processos de forja são utilizados dois equipamentos básicos: o martelo e as prensas de forjar. O martelo de forja aplica golpes de rápido impacto sobre a superfície do metal, enquanto que as prensas submetem o metal a uma força compressiva aplicada de uma forma relativamente lenta. Existem vários processos de conformar mecanicamente uma peça após aquecimento prévio, porém os mais importantes são o chamado forjamento em matriz fechada e o forjamento em matriz aberta. O forjamento livre é realizado entre matrizes planas ou de formas muito simples. Esse processo é realizado mais comumente para peças grandes ou quando o número de componentes produzidos é pequeno. É usado freqüentemente para preparar a forma da peça para o forjamento em matriz. No forjamento em matriz a peça é deformada entre duas metades de matriz que dão a forma final desejada ao metal. A peça a trabalhar é deformada sob alta pressão numa cavidade fechada, e portanto, podem ser produzidas peças forjadas de precisão.

Tarugo

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Forjamento em matriz

Descontinuidades As descontinuidades apresentadas neste processo são: Dobra – é uma descontinuidade produzida quando duas superfícies do metal dobram-se uma contra a outra sem se fundirem completamente.

Dobra

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Ruptura causada por deformação (Burst) – é uma descontinuidade caracterizada por uma ruptura localizada no material, causada por temperatura baixa ou por esforço excessivo sobre o material. Laminação

É o processo de conformação mecânica, no qual o metal é forçado a passar entre dois cilindros, girando em sentidos opostos, com a mesma velocidade superficial, afastados entre si por uma distância menor que o valor de espessura da peça a ser deformada.

Laminação

Ao passar entre os cilindros, o metal sofre deformação plástica; a espessura é reduzida e o comprimento e a largura são aumentados. Pela laminação, o perfil obtido pode ser o definitivo e a peça resultante pronta para ser usada, como por exemplo trilhos, vigas, etc; ou o perfil obtido corresponde ao de um produto intermediário a ser empregado em outros processos de conformação mecânica como, por exemplo, tarugos para forjamento, chapas para estampagem profunda, etc. Descontinuidades Ruptura causada por deformação – as causas desta descontinuidade na laminação são as mesmas apresentadas para o caso do forjamento, ou seja, conformação a temperatura baixa ou esforço excessivo.

Ruptura local

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Dobra – descontinuidade localizada na superfície da peça, causada pelo achatamento de saliências existentes no lingote que dobram e não se caldeiam com o restante do material. Dupla laminação – é uma descontinuidade plana, normalmente paralela à superfície da chapa, causada pelo achatamento de rechupe (ou de porosidade) existente no lingote, porém sem ocorrência de um caldeamento nessa região.

Dupla laminação

Segregação – a segregação é uma descontinuidade proveniente da fundição, durante a solidificação do lingote, que através da laminação assume uma orientação definida.

Segregação

Além das descontinuidades relacionadas com os processos de fundição, forjamento e laminação, podemos mencionar dois outros tipos de descontinuidades que são: -

Trinca de tratamento térmico;

-

Trinca de fadiga.

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Trinca de tratamento térmico – as trincas de tratamento térmico, geralmente ocorrem durante uma operação de têmpera, devido à concentração de tensões, que pode ser oriunda do resfriamento ou de alguma imperfeição existente na peça que está sendo tratada. Um exemplo é um lingote que apresente problemas e esses problemas não são eliminados nos processos subseqüentes, mas sim aumentados. Logo, uma descontinuidade superficial causada no forjamento, pode levar o material a fissuração durante o tratamento térmico. A maioria dos problemas de tratamento térmico estão relacionados com a expansão durante o aquecimento e a contração durante o resfriamento. Se fosse possível aquecer e resfriar toda a seção da peça, uniformemente, estes problemas seriam minimizados. Já que, normalmente não é possível, temos o desenvolvimento de gradientes de tensão e deformação, que podem resultar em distorções ou trincas. Trinca de Fadiga – a peça, falha por fadiga quando está sujeita a um carregamento cíclico. Existem três fases na fratura por fadiga: início da trinca, propagação da trinca e fratura. O processo pode ser descrito como a formação de uma trinca, devido a uma deformação plástica localizada, seguida de sua propagação até alcançar um tamanho crítico e a falha acima deste tamanho. A fadiga é responsável por 90% das falhas em serviço.

10. Noções sobre corrosão 10.1 Definição Corrosão é a deterioração de materiais metálicos ou não, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente, aliada ou não à esforços mecânicos.(Fonte: Vicente Gentil – Corrosão – LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 3a Edição, 1996). O metal normalmente usado na construção de estruturas offshore é o aço. Este é composto principalmente de ferro e carbono, possuindo ainda outros elementos de liga. O ferro, no seu estado natural, é encontrado sob a forma de óxido de ferro – o mais comumente encontrado é a hematita, Fe2 O3 (que possui baixo nível de energia interna) - e é transformado em aço por meio de um processo de conformação chamado fundição. Durante esse processo, uma quantidade significante de energia é adicionada a essa nova liga metálica. Disso resulta que o nível de energia do metal assim obtido é mais elevado que o do composto de onde se originou e, havendo condições propícias, ocorrem as reações de corrosão que devolvem o metal à sua forma original de composto, obviamente liberando energia. Podemos dizer então que a corrosão é o processo inverso das reações metalúrgicas de obtenção do metal. Aço Metalurgia E

E

Corrosão

Composto (minério de ferro)

Ciclo dos metais

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∆E


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10.2 Formas de corrosão As formas de corrosão definem a aparência da superfície corroída. As principais formas são: Corrosão uniforme: o processo corrosivo se processa uniformemente em toda a superfície

metálica. Esta forma de corrosão geralmente é ocasionada pela formação de micropilhas de ação local, sendo o tipo mais comum de corrosão, principalmente em estruturas expostas à atmosfera e a outros meios que atuam de maneira uniforme sobre a superfície metálica.

Corrosão uniforme em tubulações Corrosão por placas: é comum em metais que formam película protetora. A corrosão se

processa na superfície metálica em forma de placas, que ao se tornarem espessas, se desprendem, voltando a expor a superfície do material a novo ataque.

Corrosão por placas em parafusos, porcas, flanges e piso gradeado

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Corrosão alveolar : a corrosão se processa na superfície metálica produzindo sulcos ou

escavações semelhantes a alvéolos, apresentando fundo arredondado e profundidade geralmente menor que seu diâmetro. Essa corrosão é bastante comum em metais que formam película semiprotetora ou nos casos de corrosão sob depósito (pilha de aeração diferencial).

Corrosão alveolar Corrosão por pites (pitiforme ou puntiforme): a corrosão se processa em pontos ou em

pequenas áreas localizadas na superfície metálica produzindo pites, que são cavidades que apresentam o fundo em forma angulosa e profundidade geralmente maior que seu diâmetro.

Corrosão pitiforme em uma placa de aço inox

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10.3 Intensidade da corrosão Além da forma do desgaste é importante caracterizar a intensidade da corrosão. Segundo a norma N-1815 da Petrobras, a corrosão alveolar, quanto à intensidade, pode ser classificada: Tipo I : alvéolos que apresentam diâmetro menor que 4 mm ou perda de espessura de até 10

% da espessura nominal. Tipo II : alvéolos que apresentam diâmetro com valor compreendido entre 4 mm e 10 mm

ou perda de espessura maior do que 10 % e menor do que 20 % da espessura nominal.

Tipo III : alvéolos que apresentam diâmetro maior que 10 mm e menor que 50 mm ou perda

de espessura maior do que 20 % e menor do que 50 % da espessura nominal. Tipo IV : alvéolos que apresentam diâmetro superior a 50 mm ou perda de espessura maior

do que 50 % da espessura nominal. Toda corrosão alveolar, independente da intensidade, deve ser registrada para monitoramento em inspeções subseqüentes. Os elementos estruturais e acessórios que apresentarem corrosões de intensidade dos tipos III e IV, devem ser submetidos à análise estrutural. O relatório de inspeção deve conter o diâmetro do maior alvéolo e a profundidade (tirada com pit gauge ou paquímetro).

10.4 Extensão da corrosão Com relação a cada área inspecionada, a corrosão pode ser: Localizada: a corrosão se processa em um ponto isolado na área considerada de inspeção.

Corrosão alveolar localizada

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Generalizada: a corrosão se processa em toda a área considerada de inspeção.

Corrosão alveolar generalizada Dispersa: a corrosão se processa em pontos isolados na área considerada de inspeção.

Corrosão alveolar dispersa

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10.5 Classificação dos processos corrosivos De uma forma geral os processos corrosivos podem ser classificados em dois grandes grupos, abrangendo todos os casos de deterioração por corrosão existentes na natureza: -

Corrosão eletroquímica;

-

Corrosão química.

Corrosão eletroquímica

A corrosão eletroquímica é um processo que se realiza na presença de água, em geral na temperatura ambiente, devido à formação de uma pilha ou célula de corrosão. A pilha ou célula de corrosão eletroquímica é constituída de quatro elementos fundamentais: - Área anódica: superfície onde se verifica o desgaste (ocorrem reações de oxidação); - Área catódica: superfície protegida (onde não há desgaste – ocorrem reações de redução); - Eletrólito: solução condutora que envolve as áreas anódicas e catódicas, e por onde fluem os íons resultantes de ambas as reações; - Ligação elétrica (ou ligação metálica): que une ambas as áreas e por onde fluem os elétrons resultantes da reação anódica. A figura abaixo mostra esquematicamente uma pilha de corrosão eletroquímica. Eletrólito (água do mar)

Área Catódica

O2 -

e e-

Reação Catódica

H2 O

Fluxo de Elétrons ee-

OH-

Fluxo de íons + Fe++

eeÁrea Anódica

Fe++ Reação Anódica

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Fe2 O3.H2 O

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Corrosão química

Esses processos de corrosão são também denominados de corrosão ou oxidação em altas temperaturas. São menos freqüentes na natureza e surgiram basicamente com a industrialização, envolvendo operações em temperaturas elevadas. Tais processos corrosivos se caracterizam basicamente por: - Ocorrerem sempre na ausência de água líquida; - Ocorrerem, em geral, em temperaturas elevadas; - Ocorrerem pela ação direta entre o metal e o meio corrosivo.

10.6 Potencial eletroquímico Quando um metal entra em contato com uma solução, ocorre a passagem de íons para a mesma, ficando a superfície metálica eletricamente carregada.

M⇒M

+ ne

Surge na superfície metálica uma diferença de potencial (DDP) entre o metal e a solução. A tendência à passagem de íons para a solução varia de metal para metal, o que é caracterizado também por DDP, que varia com os diversos tipos de metais. Esta DDP, característica de cada metal, chama-se Potencial do Eletrodo. Os potenciais dos diversos metais foram medidos em condições padrões, resultando na tabela de Potenciais Eletroquímicos Padrões. METAL

ÍON

K (potássio) Na (sódio) Mg (magnésio) Al (alumínio) Zn (zinco) Cr (cromo) Fé (ferro) Cd (cádmio) Ti (titânio) Co (cobalto) Ni (níquel) Sn (estanho) Pb (chumbo) H 2 (hidrogênio) Cu (cobre) Hg (mercúrio) Ag (prata) Pd (paládio) Pt (platina) Au (ouro)

K + Na + Mg2+ Al 3+ Zn 2+ Cr 3+ Fe 2+ Cd 2+ Ti + Co 2+ Ni 2+ Sn 2+ Pb2+ H+ Cu 2+ Hg 2+ Ag + Pd2+ Pt 2+ Au 3+

POTENCIAL EM RELAÇÃO AO H (V) - 2,925 - 2,714 - 2,363 - 1,662 - 0,763 - 0,744 - 0,440 - 0,403 - 0,336 - 0,277 - 0,250 - 0,136 - 0,126 0,000 + 0,337 + 0,788 + 0,799 + 0,987 + 1,200 + 1,498

Tabela de potenciais eletroquímicos padrões

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10.7 Pilhas de corrosão As pilhas ou células de corrosão eletroquímica são responsáveis pela deterioração do material metálico. Como foi visto anteriormente, uma pilha de corrosão é constituída de uma área anódica, uma área catódica, do eletrólito e da ligação elétricas entre as áreas anódicas e catódicas. Os principais tipos de pilhas são: Pilha de eletrodos diferentes ou pilha galvânica

Esta pilha surge sempre que dois metais ou ligas metálicas diferentes são colocados em contato elétrico na presença de um eletrólito. A diferença de potencial da pilha será maior, a medida em que estiverem mais distantes os dois materiais na tabela de potenciais (dos materiais no eletrólito considerado).

Pilha de eletrodos diferentes ou galvânica Chumbo -

e

e-

Monel

Eletrólito

Pilha de eletrodos diferentes

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Pilha de ação local

Esta pilha é a mais freqüente na natureza e aparece no metal devido a heterogeneidades diversas inerentes ao próprio material. As principais causas do aparecimento desta pilha são:

-

Descontinuidades no material como: inclusões, segregação, bolhas, trincas, etc; Estados diferentes de tensões; Polimento diferencial; Diferença no tamanho e nos contornos de grão; Tratamentos térmicos diferentes; Materiais de diferentes épocas de fabricação; Diferenças de temperatura e de iluminação.

Corrosão uniforme ocasionada por micropilhas de ação local Pilha ativa passiva

Esta pilha aparece em materiais formadores de película passivante, como no caso do cromo, do alumínio, do chumbo, dos aços inoxidáveis, do titânio e etc. A película protetora é formada de uma fina camada aderente (invisível) de produto de corrosão que torna inerte a superfície metálica. Se ela for danificada em algum ponto (dano mecânico ou por reação química), nessa região exposta será formada uma área ativa (anódica) na presença de uma grande área passiva (área catódica) e a diferença de potencial resultante

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originará o aparecimento de uma forte pilha de corrosão, normalmente em pontos localizados. Ação Mecânica ou Ação de Íons Halogenetos

Película Passivante

Área Anódica Área Catódica

Eletrólito

Pilha ativa-passiva Pilha de concentração diferencial ou iônica

Esta pilha surge sempre que um material metálico de mesma natureza é exposto a concentrações iônicas diferentes, especialmente de seus próprios íons. O potencial de um eletrodo sobe na tabela de potenciais eletroquímicos com a diluição e desce com a concentração da solução em íons do metal, assim, quando um metal entra em contato com concentrações diferentes de seus próprios íons, surge uma diferença de potencial e a pilha resultante é denominada de pilha de concentração diferencial. Este tipo de pilha é muito comum em frestas e o desequilíbrio é causado pela restrição do fluxo de água no interior da fresta, tendendo a ficar essa área mais concentrada em íons do metal (área catódica), enquanto que a parte externa da fresta fica menos concentrada (área anódica) com a conseqüente corrosão das bordas da fresta. Ex.: peças rebitadas. Região de Alta Concentração Iônica Fresta

Corrosão

Metal Metal Região de Baixa Concentração Iônica Eletrólito

Pilha de concentração diferencial ou iônica

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Pilha de aeração diferencial

Esta pilha é formada por concentrações diferentes de oxigênio em um mesmo material. Neste tipo de pilha o desequilíbrio não está entre os metais ou metal, mas sim pela diferença de aeração na superfície metálica. Esta pilha pode ser formada quando gotas de água ficam na superfície do material e formam o eletrólito. Como pode ser visto no desenho abaixo, o oxigênio ao redor da bolha é substituído facilmente enquanto aquele situado no centro da bolha não é, além de ser consumido nas reações eletroquímicas. O anel ao redor da margem da bolha se tornará uma área catódica e a área anódica estará no centro da bolha, gerando assim uma pilha de corrosão.

Ar Gota de Água Área Catódica

Área Anódica

Corrosão Aço

Outro exemplo bem típico é dado por elementos estruturais situados na zona de variação de maré ou parcialmente enterrados (como o caso de uma perna de plataforma fixa de aço).

Zona de Variação

e- + O2 Área Catódica

de Maré

- O2 Área Anódica

Eletrólito (água do mar)

e- + O2 Área Catódica - O2 Área Anódica

Substrato Pilha de aeração diferencial

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Zona Atmosférica Zona de Variação de Maré

Zona Submersa

Leito Marinho Anodos Regiões Preferenciais para Aparecimento de Corrosão

10.8 Corrosão biológica A corrosão biológica é aquela que se processa no metal sob a influência de organismos marinhos ou microorganismos, sendo neste último caso chamada de corrosão microbiológica. Há quatro formas dela ocorrer: 1- Pela produção de substâncias corrosivas As incrustações marinhas e bactérias podem produzir um grande número de substâncias que podem atacar a superfície metálica provocando um processo corrosivo. As mais significantes são: a amônia, produzida pela excreção dos organismos e o gás sulfídrico (H2 S) gerado por bactérias redutoras de sulfato, que pode agir diretamente como agente corrosivo. 2- Pela produção de um catalisador Um catalisador é uma substância que habilita uma reação entre substâncias químicas. 3- Por corrosão anaeróbica (sem a presença de oxigênio) Certas bactérias reduzem o sulfato que é utilizado no lugar do oxigênio dentro do circuito da corrosão. Isto normalmente ocorre embaixo de incrustações marinhas duras e é essa bactéria que causa a lama preta e com cheiro característico em locais abrigados.Quando elas estão presentes, haverá um aumento da corrosão embaixo da incrustação ou abaixo da linha da lama. André Luiz Nicolau


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4- Pela formação de pilha de aeração diferencial debaixo da incrustação A incrustação ao se fixar na estrutura elimina a água não permitindo a renovação do oxigênio e assim esta área se tornará anódica em relação às margens da incrustação que se tornará uma área catódica. A corrosão microbiológica ocorre no material metálico sob a influência de microorganismos, principalmente bactérias. Elas podem agir no material das seguintes maneiras: - Influenciando diretamente na velocidade das reações anódicas e catódicas; - Alterando a resistência de películas protetoras, quando em contato com seus produtos metabólicos; - Originando meios corrosivos; - Formando tubérculos de óxido de ferro hidratado – Fe2 O3.H2 O -, devido às bactérias oxidantes do ferro, que favorecem o aparecimento de pilhas de aeração diferencial (corrosão bastante comum em tubos de captação de água como os casings).

11. Noções sobre revestimentos protetores De um modo geral, o processo de controle de corrosão é feito utilizando duas técnicas que quando associadas, trazem grandes benefícios para a estrutura que se quer proteger: o uso da proteção catódica (anodos galvânicos de sacrifício ou corrente impressa) e a utilização dos revestimentos protetores. A proteção catódica de uma estrutura submersa de aço se torna crítica na zona de transição (splash zone) já que nessa faixa da estrutura não existe uma boa continuidade elétrica para que a corrente de proteção possa circular corretamente. Portanto, é necessário que se utilize outro método de proteção que supra essa deficiência. Normalmente são utilizados os chamados revestimentos protetores que são camadas de materiais aplicadas sobre a superfície metálica, evitando assim o desenvolvimento do processo corrosivo. O emprego de revestimento reduz, de forma considerável, a superfície exposta à corrosão, diminuindo, por conseguinte, a quantidade de corrente necessária à proteção da estrutura. A utilização de revestimento anticorrosivo torna substancialmente mais econômico o uso da proteção catódica, e em conjunto, o custo global é sempre menor que o custo do emprego somente de proteção catódica numa superfície totalmente nua. Os revestimentos a serem usados dependem de cada caso, no entanto podem ser empregados desde tintas de pequena espessura, até os revestimentos mais espessos, como a massa epóxi, o monel e o enamel. O importante a considerar na seleção do revestimento a ser empregado em combinação com a proteção catódica, é que ele resista bem as condições alcalinas que surgirão no catodo, bem como a sobrevoltagem resultante do processo. Os revestimentos protetores são utilizados principalmente em função da localização da região que se deseja proteger. Na zona de transição são comumente utilizadas as resinas epóxi e/ou pintura para a proteção contra a corrosão, tanto de elementos estruturais como de acessórios da jaqueta. Em risers, é utilizada em algumas ocasiões uma liga a base de níquel e cobre (monel) envolvendo esses acessórios na zona de transição. Em dutos submarinos utiliza-se o revestimento de coaltar-enamel acompanhado ou não de revestimento de concreto, este último mais utilizado como lastro.

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Os revestimentos protetores mais utilizados em estruturas marítimas, na sua porção submersa, são: - Pintura; - Monel; - Enamel; - Coaltar; - Massa Epóxi; - Concreto. Pintura

Chama-se pintura a um conjunto de operações que visam depositar, sobre uma superfície metálica ou não, uma película de viscosidade moderada, que tende a endurecer com o tempo ou com aplicação de meios auxiliares (aquecimento, por exemplo). Essa película pode ser formada por mais de um componente que pode ser orgânico ou inorgânico. Resumidamente, pintura é o processo de revestimento de uma superfície por meio de tinta. Em plataformas fixas de aço, a tinta se estende desde a parte emersa, até ± 6 metros de profundidade. Em plataformas semi-submersíveis, normalmente toda a parte estrutural é revestida por tinta. As descontinuidades mais comuns de uma superfície pintada e que o inspetor submarino deve conhecer bem são: Casca de laranja - aparência de uma película, em que a superfície apresenta pequeníssimas crateras, devido à propriedade que tem a tinta de, ao ser aplicada, não se distender até o ponto de apresentar uma superfície perfeitamente nivelada. Descolamento - perda completa de aderência da película, deixando exposto o metal de base. Descascamento - remoção de pequenos trechos de uma ou mais camadas de uma película, sem deixar o metal de base exposto. Desfolhamento - perda de aderência entre camadas de uma película, sem deixar o metal de base exposto. Empolamento - defeito de película, caracterizado pelo aparecimento de bolhas, ocasionado, geralmente, pela presença de sais solúveis na superfície metálica da base. Para um estudo mais profundo dos termos empregados nas normas técnicas relativas a pintura consultar a norma 1515- Pintura - da Petrobras. Monel

É uma liga de revestimento externo de dutos rígidos, muito utilizada na Bacia de Campos. É constituída de 70% de níquel e 30% de cobre ou então 90% de níquel e 10% de cobre. É altamente resistente à corrosão devido à formação de película passivante. O monel é encontrado em todos os dutos rígidos das plataformas fixas de aço das áreas Norte e Sul da Bacia de Campos. No Pólo Nordeste, os dutos apresentam uma sobreespessura de aço carbono (tubo de sacrifício). Duto rígido com liga de monel

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O monel é fixado à estrutura por meio de solda na sua extremidade superior e inferior, ou então a liga é laminada conjuntamente com o metal a ser protegido ou ainda fixada pelo processo de explosão Tanto o monel quanto o tubo de sacrifício, começam aproximadamente aos 8 metros de profundidade, se estendendo até a primeira mesa emersa da plataforma. Alguns acessórios das plataformas fixas do Pólo Nordeste também apresentam liga de monel (tubo I, por exemplo). Um desenho esquemático da aplicação do revestimento de monel pode ser observado na figura abaixo.

Zona de Variação de Maré

Liga de Monel Eletrólito (Água do Mar)

Anodo de Sacrifício

Liga de monel revestindo o corpo de um duto rígido Enamel

É o revestimento que possui o maior número de boas características dentre todos que foram citados. É aplicado em duas espessuras: uma de 3 a 5 mm, chamada de revestimento simples e outra, de 6 a 8 mm chamada de revestimento duplo. O revestimento simples é usado de modo geral e o duplo em eletrólitos altamente agressivos (mangues, água do mar, etc.) e em condições severas de correntes de interferência. O esquema de aplicação de revestimento simples é o seguinte:

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- Limpeza dos tubos: com escova ou com jateamento abrasivo comercial; - Aplicação da tinta de fundo ou "primer" , tinta de veículo betuminoso pigmentada com óxido de ferro ou óxido de chumbo. Esta tinta seca por evaporação do solvente; - Aplicação de piche de carvão: o piche de carvão é aplicado a quente; - Aplicação imediata do véu de fibra de vidro e papel feltro. O esquema de aplicação do revestimento duplo consiste em aplicar logo após o véu de fibra de vidro, uma outra camada de piche de carvão com véu de fibra de vidro e finalmente o papel feltro. O revestimento de piche de carvão em oleodutos, gasodutos e adutoras podem ser no campo ou em planta fixa. Nesta última a qualidade do revestimento é sempre superior, pelo melhor controle de qualidade da aplicação. Para tubulações submersas, acima de 8 polegadas, aplica-se sobre o revestimento duplo de piche de carvão, um revestimento de concreto para provocar a flutuação negativa (ancoragem da linha no leito marinho). Coaltar

É um revestimento utilizado em dutos submarinos ou terrestres, com a finalidade de protegê-los contra a corrosão. É constituído basicamente de alcatrão de hulha. A seqüência do revestimento é a seguinte: 1) uma camada de coaltar; 2) uma camada de lã de vidro; 3) outra camada de coaltar; 4) uma camada de papel linter de algodão. O coaltar apresenta-se como coaltar simples, utilizado em dutos submarinos e coaltar duplo, que recebe ao invés de uma, duas camadas de lã de vidro. Há também o coaltar 1 e o coaltar 2. Este último é mais resistente a temperatura. Massa Epóxi

Revestimento à base de resina epóxi, curada com poliamida, destinada a cobrir superfícies metálicas situadas na zona de transição (ZDT) ou em áreas totalmente submersas. É muita utilizada para reparar avarias no revestimento de concreto de dutos, danos na camada dielétrica de anodos de corrente impressa e para vedar trincas passantes.

Componentes da massa epóxi e reparo da camada dielétrica de anodo de CI

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Concreto

É basicamente utilizado em dutos submersos e estacas de píer de atracação. Em dutos submarinos, tem como principal finalidade dar lastro (peso) de forma a evitar a flutuação e movimentação das linhas. Tem como componentes formadores, os materiais usuais, tais como o cimento, areia e brita, porém a brita utilizada é finíssima. A espessura do concreto é função do diâmetro do duto. Por isso, nesses casos, ao invés de brita é utilizado o minério de ferro, pois este diminui o volume e portanto a espessura.

Dutos rígidos com revestimento de concreto Classificação do estado do revestimento protetor

No cálculo da proteção catódica, o estado do revestimento, ou seja, sua eficiência é fundamental. Podemos classificar o estado dos revestimentos em bom (quando íntegro) e ruim (quando apresentando bolhas, falta de aderência, falhas, trincas, etc.).

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12. Localização de pontos em plataformas A localização das ocorrências encontradas durante a inspeção submarina deve ser feita de tal forma que se possa retornar ao exato local em mergulhos posteriores. Para isso, é necessário que se tenha um sistema de referência estrutural bem definido e padronizado para todos os inspetores. Plataforma fixa de aço

Membros horizontais e inclinados - qualquer ocorrência existente em componentes horizontais e inclinados, deve ser localizada por duas cotas: Cota A - “Deve ser obtida sobre a geratriz que contém a ocorrência que se quer localizar,

tomando-se a distância entre uma extremidade da ocorrência e a junta tipo boca de lobo mais próxima ou outro ponto de referência fixo na estrutura”. Cota B - “Deve ser tomada entre uma extremidade da ocorrência em questão e o ponto que

contém a geratriz superior do contraventamento (0h) , no sentido horário ou anti-horário (o que for menor)”.

Localização de pontos em membros horizontais e inclinados

Membros verticais - as ocorrências situadas em membros verticais, incluindo-se as pernas da jaqueta, serão localizadas também por 02 cotas, em que a primeira (cota A) é obtida da mesma forma que o caso anterior. A segunda (cota B) deve ser tomada entre uma extremidade da ocorrência e a geratriz de referência, que está sempre voltada para a face que possui o norte da plataforma fixa de aço, no sentido horário ou anti-horário (o que for menor).

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Localização de pontos em membros verticais Plataforma semi-submersível

Em membros horizontais e inclinados de uma semi-submersível deve-se adotar o mesmo procedimento já citado em plataformas fixas de aço. Em membros e acessórios verticais adota-se também a mesma sistemática, só que agora a geratriz de referência está voltada para a proa da plataforma.

Proa (geratriz de referência)

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13. Inspeção do leito marinho O leito marinho pode ser constituído de diferentes componentes. Dentre os tipos de solos marinhos existentes, podemos dizer que os mais encontrados nas regiões onde existem instalações marítimas são: -

Arenoso (areia fina e areia grossa); Rochoso; Coralino; Cascalho; Lamacento; Tabatinga.

Em virtude das correntes marinhas, os solos sofrem alterações no seu perfil ocasionando os fenômenos de erosão e assoreamento. Erosão: exposição de um componente originalmente enterrado, ocasionada pelo trabalho mecânico de retirada de material do solo marinho pelas correntes. Assoreamento: soterramento de um componente submerso, por areia ou por sedimentos quaisquer, geralmente em conseqüência da redução da velocidade da corrente marinha. O controle da erosão em plataformas fixas de concreto é feito construindo um enrocamento em todo o perímetro da base da plataforma, evitando assim a retirada de sedimento.

14. Inspeção do sistema de proteção catódica O aço apresenta heterogeneidades na sua constituição que fazem com que determinadas regiões tenham comportamentos diferentes de outras. Um exemplo disso é observado quando uma estrutura de aço é imersa em água do mar. A presença do eletrólito (água do mar) em contato com o aço proporciona o aparecimento de uma corrente elétrica entre essas diferentes regiões, como se fossem pilhas elétricas, isto é, faz com que surja um fluxo de elétrons dentro do metal, das áreas mais ativas (áreas anódicas) para as áreas menos ativas (áreas catódicas). As áreas anódicas, ao liberarem elétrons, passam a ter átomos de ferro (Fe) em forma iônica (Fe2+), que, por assim estarem, são "expulsos" do metal para o eletrólito onde se combinam com outros compostos dissolvidos formando o que conhecemos como ferrugem. Vemos, então, que o processo de corrosão eletroquímica está diretamente associado ao consumo de elétrons. Se pudermos suprir esses elétrons por outros meios, livraríamos as regiões anódicas de terem seus átomos de ferro descartados no eletrólito para posterior formação de ferrugem. Isto é possível através da técnica denominada de Proteção Catódica, que pode ser classificada em dois tipos:

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-

Proteção catódica por corrente galvânica (anodos de sacrifício);

-

Proteção catódica por corrente impressa (anodos inertes).

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No primeiro tipo, utilizam-se materiais ativos (os anodos galvânicos de sacrifício), que terão seus átomos sacrificados para fornecer os elétrons necessários à proteção do aço (material menos ativo - catodo). Já no segundo, os elétrons são supridos por fontes elétricas de corrente contínua (retificadores) que injetam corrente na estrutura através do leito de anodos inertes.

14.1 Proteção catódica por corrente galvânica Neste processo, o fluxo de elétrons origina-se da diferença de potencial existente entre o metal a proteger e outro escolhido como anodo, e que ocupa uma posição mais elevada na tabela de potenciais. Os materiais utilizados na prática como anodos galvânicos são as ligas de magnésio (Mg), zinco (Zn) e alumínio (Al). Anodo de Magnésio - utilizado em estruturas metálicas imersas em água doce ou

enterradas. Anodo de Zinco - utilizado em estruturas metálicas imersas em água do mar ou enterradas. Anodo de Alumínio - utilizado em estruturas metálicas imersas em água do mar (o mais

utilizado em estruturas marítimas). Quando os anodos de zinco e magnésio são enterrados no solo, são envolvidos com enchimento condutor (mistura de gesso, bentonita e sulfato de sódio), para melhorar a eficiência (o desgaste é uniforme) e evitar a formação de película isolante na superfície do anodo. Fixação dos Anodos Os anodos são fixados às estruturas a serem protegidas catodicamente, com a finalidade de formar a pilha galvânica. A ligação elétrica entre o anodo e a estrutura pode ser feita por meio de soldagem direta na sua alma ou através de parafusos de contato quando o anodo for fixado por braçadeira.

Por braçadeira (contato feito através de parafusos) Tipos de fixação Soldada à estrutura (contato elétrico feito através das hastes)

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Anodo fixado por braçadeira

Anodo soldado à estrutura

Classificação da Fixação

Boa (quando íntegra) Ruim (haste partida, etc.)

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Classificação do desgaste do anodo Quanto à intensidade do desgaste, deve-se adotar a seguinte classificação para os anodos (de acordo com a Norma 1815 da Petrobras): -

Desgaste generalizado leve: os anodos apresentam praticamente as dimensões nominais com o formato original bem definido; - Desgaste generalizado médio: os anodos possuem massa considerável, porém não apresentam o formato original bem definido. Normalmente tendem a arredondar nas extremidades (os de seção quadrada e trapezoidal); - Desgaste generalizado severo: os anodos apresentam um desgaste excessivo, com uma pequena massa residual presente ou não, circundando sua alma; - Desgaste irregular: os anodos apresentam perda localizada de massa.

Seção bem definida Anodo com desgaste generalizado leve (o anodo apresenta seu formato original bem definido)

Anodo trapezoidal com desgaste g eneralizado médio (anodo apresenta massa considerável mas o formato original não está mais definido)

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Pequena massa residual.

Anodo com desgaste generalizado severo (o anodo com desgaste excessivo, com massa residual presente ou não, circun dando sua alma)

Anodo com desgaste irregular (o anodo apresenta perda de massa localizada)

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Tipo de Seção As mais encontradas são: trapezoidal, quadrada, retangular e circular. Inspeção dos anodos

Na inspeção de anodos o inspetor submarino deve sempre informar: 123456-

Seção do anodo; Desgaste; Estado geral da fixação e o tipo; Nível de incrustações marinhas; Presença de danos mecânicos; Presença de sucatas ou elementos estranhos.

No caso de anodos fixados por braçadeiras, não esquecer de relatar se existe ou não contato dos parafusos de contato elétrico com a estrutura. Na ilustração abaixo é exemplificado como funcionam os anodos galvânicos de sacrifício.

Eletrólito (água do mar) Al 3+

e-

Al

e

Al 3+

-

e Al 3+

3+

Al3+

Al 3+

ee-

Al 3+

-

e-

e-

Al 3+

Al 3+

Al 3+

e-

e-

Substrato Proteção catódica galvânica

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e-

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14.2 Proteção catódica por corrente impressa Neste processo o fluxo de corrente fornecida origina-se da força eletromotriz de uma fonte geradora de corrente contínua, sendo largamente utilizados na prática os retificadores. Para dispersão dessa corrente no eletrólito são utilizados anodos especiais, inertes, com características e aplicações que dependem do eletrólito onde são utilizados. A grande vantagem desse método é poder ter a potência e a tensão de saída de que se necessite, em função da resistividade elétrica do eletrólito. Em estruturas metálicas imersas em água do mar, são utilizados normalmente anodos de titânio platinizado. Os anodos nos sistemas por corrente impressa apresentam um desgaste muito pequeno em relação aos anodos galvânicos, tendo assim uma vida útil bem mais longa.

CA

Retificador

(? )

CC

e-

e - (+) e-

e-

e-

íons +

íons + e-

e-

íons +

íons + e

e-

Eletrólito

-

e-

eeLeito Marinho

Sistema de proteção catódica por corrente impressa

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Inspeção dos Anodos A proteção catódica utilizando corrente impressa, normalmente usa anodos de titânio platinizado. Na inspeção desse tipo de anodo, deve-se tomar muito cuidado para não riscar ou arranhar a superfície do anodo já que isso pode prejudicar o seu bom funcionamento. Esses anodos podem apresentar os mais diferentes formatos. Na sua inspeção, além dos itens citados anteriormente (itens de 3 a 6), deve-se também inspecionar os cabos elétricos e os conduítes (estado geral dos cabos e fixações), o contato elétrico desses cabos com os anodos além da inspeção dos eletrodos de referência e acessórios. É feita também a inspeção da camada dielétrica dos anodos, verificando se existem empolamentos ou áreas com metal exposto. Camada Calco-magnesiana

Tipos de anodos de corrente impressa (titânio platinizado)

Tipos de eletrodos de referência de zinco

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ELETRÓLITO H+

Hidrogênio atômico

Em olamento INTERFACE

H2

e-

METAL

H+

Hidrogênio molecular REVESTIMENTO

e-

Empolamento do revestimento ocasionado pela formação de hidrogênio molecular

Camada dielétric

Anodo de corrente impressa

Áreas com dano no revestimento ocasionado pela formação de hidrogênio molecular

Costado do flutuador de uma plataforma semi-submersível apresentando empolamento e rompimento da camada dielétrica (as áreas brancas são regiões onde o revestimento foi danificado, havendo a formação da camada calco-magnesiana)

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15. Incrustações marinhas

Na inspeção de plataformas marítimas e seus acessórios é importante determinar o perfil de crescimento das incrustações marinhas. Com já foi visto, seu desenvolvimento exagerado pode trazer problemas para a estrutura (aumento do peso, aumento da força hidrodinâmica, etc.). O inspetor submarino utilizando um estilete graduado (em cm), mede a altura da incrustação marinha do tipo dura, posicionando o estilete perpendicularmente à superfície metálica. São medidos quatro pontos defasados de 90 graus, somente nas pernas principais e a cada 10m de profundidade, até a elevação – 30 metros.

Altura da Incrustação Dura

Inspetor medindo a altura da incrustação com estilete graduado

Outro dado sempre levantado durante essa inspeção, é quanto à natureza das incrustações marinhas, que podem ser: Moles: incrustações marinhas de consistência mole, tanto de origem animal (corais, esponjas, hidrozoários, etc.) como de origem vegetal (algas bentônicas);

Incrustação marinha do tipo mole

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Duras: incrustações marinhas de consistência dura (cracas, mexilhões, ostras, corais, etc.).

Incrustação marinha do tipo dura (ostras, corais e cracas)

Quanto à extensão podem ser: Localizadas: só atinge área ou áreas isoladas da estrutura em determinadas elevações; Generalizadas: quando ela se desenvolve por toda área que está sendo inspecionada. Dispersas: em vários pontos isolados na área de inspeção. Quanto à intensidade: em cada área inspecionada, quantificar de 0 a 100% para cada tipo de incrustação. Ex: incrustações marinhas 100% moles e 70% duras generalizadas.

Incrustações marinhas duras e moles generalizadas em uma plataforma (cracas, conchas, corais, esponjas, etc.)

16. Limpeza da área a ser inspecionada A necessidade de ser efetuada a limpeza de uma superfície e o grau desta limpeza é determinada pelo tipo de trabalho que sobre ela vai ser desenvolvido. O inspetor submarino de acordo com o trabalho a ser executado, da área a ser limpa e do grau de intemperismo da superfície, deverá escolher o método de limpeza mais adequado bem como as ferramentas necessárias.

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Limpeza Manual Limpeza c/Ferramenta Mecanizada Limpeza c/Hidrojateamento

Tipos de Limpeza

Escolha do Método: A Limpeza Manual é utilizada onde um bom acabamento não é exigido ou em locais inacessíveis aos outros métodos. A Limpeza Mecânica é utilizada onde o acabamento dado pela manual não é suficiente. O Hidrojateamento é normalmente utilizado na limpeza de grandes áreas ou em áreas com grande concentração de incrustações do tipo dura.

16.1 Equipamentos empregados na limpeza Escova de Cerdas de Aço – usada na remoção de incrustações pouco aderidas, produtos grosseiros de corrosão e locais onde deve ser evitada qualquer avaria no revestimento protetor.

Escova manual e padrão de acabamento dado pela limpeza

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Raspadeira de Aço: usada na remoção de incrustações firmemente aderidas, graxas, óleos, ferrugens, pingos de solda e pintura pouco aderida.

Raspadeira manual de aço e padrão de limpeza

Escova de cerdas de aço montada sobre ferramenta hidráulica: método empregado para remover totalmente as incrustações e oxidação, de modo a se obter uma superfície com acabamento ao metal branco, com aspecto espelhado.

Limpeza com escova hidráulica e padrão de limpeza

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Pistola de hidrojateamento: normalmente empregada onde se pretende remover grande quantidade de incrustações, principalmente as duras, camadas de óxido e materiais fortemente aderidos à superfície.

Hidrojateamento e padrão de limpeza

Limpeza com martelete de agulhas: este equipamento remove incrustações moles e duras e crosta de corrosão. A superfície limpa fica rugosa ao término da limpeza. Eventualmente é usado como complemento da limpeza com escova rotativa. Não deve ser utilizado como ferramenta de limpeza para inspeção visual detalhada já que máscara as ocorrências. O martelete de agulhas é muito utilizado para preparar a superfície metálica onde vai ser aplicado o revestimento de massa epóxi (seu padrão de limpeza dá uma ótima ancoragem para aplicação e aderência da massa).

Martelete de agulhas e padrão de limpeza

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17. Indicações A descrição correta de uma ocorrência e a utilização da terminologia correta é tão importante quanto sua descoberta. Todos os materiais apresentam descontinuidades, por mais homogêneos que sejam. A caracterização de uma descontinuidade como defeito caberá, no entanto, ao projetista da estrutura. O inspetor tem como obrigação, detectar a descontinuidade e relatar a mesma de forma clara e objetiva, utilizando os termos técnicos corretos. Descontinuidade - é qualquer imperfeição existente num material ou peça, ou seja, é a interrupção das estruturas típicas de uma peça, no que se refere à homogeneidade de características físicas, mecânicas ou metalúrgicas. Defeito - descontinuidade no material que afeta a integridade da peça, podendo comprometer sua utilização futura. As irregularidades mais encontradas durante uma inspeção são: sinais de corrosão, descontinuidades em junta soldada, incrustações marinhas, danos no revestimento protetor, fixação ruim de acessórios, erosão e assoreamento do leito marinho, presença de sucatas na estrutura, objetos presos ou suspensos na jaqueta, anodos com fixação ruim, danos mecânicos, dutos com avaria no concreto, dutos em balanço, tubos de aspiração ou descarga obstruídos, avaria na camada externa de dutos flexíveis, etc. Todas as irregularidades encontradas deverão ser classificadas e localizadas conforme as normas vigentes.

17.1 Principais Indicações Amassamento: deformação plástica de um componente com alteração da sua geometria

original, causada pelo impacto de um agente externo; os requisitos para inspeção e registro de amassamentos serão citados mais adiante.

Amassamento em membro estrutural e no costado de um flutuador

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Abrasão: dano resultante da fricção entre um componente e um agente externo, acarretando

alteração da superfície no local de contato com possível perda de espessura. Abrasão leve dano provocado pela fricção de cabos ou amarras de aço não tencionadas e com movimento em relação à estrutura, proporcionando no local do contato a remoção da incrustação marinha e/ou superfície brilhante. Abrasão forte - dano provocado pela fricção de cabo de aço ou outro elemento tencionado e com movimento em relação à estrutura, proporcionando no local de contato uma perda de material.

Abrasão forte em elementos estruturais Assoreamento: soterramento de um componente submerso pela ação dinâmica do leito

marinho. Corrosão: decomposição de um material metálico decorrente da sua reação com o meio

ambiente.

Corrosão alveolar na ZTA de uma solda

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Dano em revestimento: avaria mecânica com perda de material. Dano em revestimento anticorrosivo: ruptura do revestimento com exposição da superfície

do metal de base.

Dano no revestimento de externo de um duto flexível expondo a armadura de tração

Empeno/Flambagem: deformação do eixo axial de um componente linear

causada por

cargas de compressão ou impacto de agentes externos. Erosão: exposição de um componente originalmente enterrado pela ação dinâmica do leito

marinho. Colapso hidrostático : deformação plástica da seção transversal de um componente tubular

causada pela ação da pressão hidrostática externa.

perda da massa dos anodos decorrente das reações eletroquímicas relacionadas com o sistema de proteção catódica.

Desgaste

de

anodos:

Puncionamento: deformação plástica na junção de dois componentes estruturais não

coaxiais e com rigidez diferentes, submetidos a esforços de compressão.

Puncionamento na junção de uma chapa de reforço com um contraventamento

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Rasgo: deformação plástica com rompimento parcial da

seção transversal de um componente estrutural.

Sucata: material sem funcionalidade.

Vão livre: extensão de um duto sem apoio no leito marinho.

Duto submarino apresentando vão livre Vazamento : escapamento de um fluido no local de armazenamento ou Transporte. Deformação: alteração da geometria original de um componente. Bacalhau: peça metálica soldada não prevista no projeto da estrutura ou equipamento. Rompimento: deformação plástica com arrancamento total da seção transversal de um

componente estrutural.

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Dano (Avaria): perda parcial ou total da funcionalidade de um componente. No caso de

risers flexíveis é a perda da eficiência do revestimento externo e danos nas armaduras de tração e/ou armadura de pressão devido a abrasão e/ou corrosão.

17.2 Indicações não relevantes São indicações detectadas nas inspeções que, embora não comprometam o estado físico da estrutura, devem ser relatadas para fazerem parte de um grupo de informações onde serão analisados os seus efeitos isolados ou em conjunto. Este tipo de indicação pode ser confundida com indicações relevantes e, por isso, a necessidade de relatá-las. Ex.: reforço excessivo de solda, deposição insuficiente, desalinhamento numa junta de topo, respingo, poros, etc.

18. Inspeção de instalações marítimas 18.1 Plataformas fixas de aço

(A) Membros estruturais

-

Verificar a conformidade dos membros estruturais e acessórios com os desenhos do Caderno de Identificação da Plataforma (CADIP). Verificar a existência de amassamentos, desalinhamentos, cortes, abrasão ou outros danos mecânicos, registrando sua localização e dimensões. Quando da existência de amassamentos adotar a seguinte sistemática:

1- Limpar a região a ser examinada; 2- Posicionar o mede mossas em duas posições de forma a obter o comprimento e a largura do amassamento; 3- Tomar as medidas principais (comprimento e largura) em três locais diferentes, quais sejam: a 1/4, 2/4 e 3/4, a partir dos pontos identificados pelo item 2; 4- Medir a profundidade do amassamento em 3 locais diferentes a 1/4, 2/4 e 3/4 do comprimento e largura máxima;

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5- Localizar o amassamento segundo procedimento adotado; 6- Caso o amassamento seja em um elemento estrutural de uma plataforma, fazer inspeção visual detalhada na junta mais próxima do amassamento; 7- Quando o amassamento atingir um cordão de solda ou for próximo a ele, este deve ser inspecionado em toda sua extensão com partículas magnéticas ou ensaio similar.

Amassamento na geratriz superior do contraventamento de uma jaqueta

Posicionamento do mede mossa na ocorrência

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Parte móvel Parafuso de fixação

Parte fixa

Profundidade Comprimento

Largura

Profundidade

Corte AA Posicionamento e medidas com o mede mossa

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L1 C1 C2 C3

P1

L2 P3 P2

122

L3 P5

P4 Dimensionamento de um amassamento

-

Verificar a presença de processos corrosivos, identificando a forma de corrosão e a área abrangida. No caso de corrosão alveolar, não esquecer de relatar a profundidade do maior alvéolo e o diâmetro (localizando a área com corrosão), além de sugerir a medição de espessura de parede (ultra-som), a medição de potencial eletroquímico e fotografia ou filmagem. Particular atenção deve ser dada à verificação de corrosão em regiões mais afastadas dos anodos, nos membros mais próximos ao leito marinho, em juntas soldadas e na zona de variação de maré.

-

Verificar a existência de erosão do leito marinho próximo às pernas e/ou estacas da plataforma, reportando aquelas cujas dimensões sejam maiores ou iguais ao diâmetro das pernas e/ou estacas.

Perfil de erosão

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-

123

Verificar a existência de incrustação marinha, classificando-a. Quando solicitado, devese fazer o perfil de crescimento das incrustações marinhas, medindo sua espessura (com estilete graduado) e desenhando em croqui vertical as pernas mais incrustadas. Serão medidos a cada 10 metros até a elevação –30 metros, quatro pontos defasados de 90°.

Inspeção da incrustação marinha

-

-

-

-

Verificar a presença de cabos, retirando-os ou amarrando-os quando possível. Relatar apenas aqueles que estão causando ou possam vir a causar algum dano à estrutura, informando sua localização, seu diâmetro e dimensão. Se o cabo de aço é mensageiro de tubos I ou J, não deve ser retirado. Verificar a presença de sucatas, retirando-as quando possível. Relatar apenas aquelas que estão causando ou possam vir a causar algum dano à estrutura, informando sua localização, seu tipo e seus pontos de apoio na estrutura. Para sucatas de grandes dimensões, verificar ainda se estão bem apoiadas e a existência de possíveis danos na estrutura, principalmente nos membros que possam ter sido atingidos quando de sua queda. Verificar a presença de cordas, linhas de pesca e cabos de nylon ou sisal, retirando-os quando possível. Relatar apenas aqueles que possam causar risco ou impossibilitar a inspeção seja por mergulhador ou por veículo de controle remoto. Verificar a presença e o estado do revestimento. Normalmente, nas plataformas da Bacia de Campos, o revestimento de tinta se estende a até aproximadamente 7 metros de profundidade e a partir desse patamar para baixo, a jaqueta não apresenta revestimento protetor. Especial atenção deve ser dada, na região próxima da superfície. Verificar a presença de corpos estranhos (bacalhaus) soldados à estrutura, não constantes no CADIP, informando a sua localização e dimensões através de croqui.

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(B) Inspeção de atracadouro e das defensas

Tipos de defensas de plataformas fixas de aço

-

Proceder de acordo com o item (A), onde aplicável. Observar o estado da fixação do atracadouro bem como das defensas (inspeção dos estojos e verificação do aperto). Inspeção da corrente de segurança das defensas (integridade dos elos e manilhas, forma de corrosão, etc.).

Corrente de segurança com corrosão por placas generalizada

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A flecha máxima não deve ser superior a 600 mm

Verificar o estado geral do eixo central e dos pneus

Verificar o aperto dos estojos e a fixação da braçadeira na perna da plataforma

Defensa de perna de uma plataforma fixa de aço

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Amassamento no eixo central da defensa e falta de pneus

Defensa avariada

Corrosão por placas nos estojos e porcas de um flange de defensa

Ocorrências típicas em defensas

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127


(C) Duto rígido, tubos I, tubos J e dutos flexíveis

-

-

Proceder de acordo com item (A), naquilo que for aplicável. Verificar o estado das braçadeiras, seus parafusos e a condição de aperto dos mesmos. A fixação será ruim quando faltar parafuso ou o aperto for inadequado. Nos risers rígidos, verificar a presença ou não de junta de borracha entre o corpo do riser e a braçadeira (a junta de borracha tem como função isolar eletricamente o riser da jaqueta, já que o mesmo possui seus próprios anodos de sacrifício). Verificar nos Tubos I e J o estado geral e o tipo de fixação (se a guia é soldada à estrutura, se é braçadeira bipartida, se é basculante, etc.). Verificar se existe folga entre o acessório e a fixação, informando a dimensão da folga, caso exista. Verificar a condição de apoio da curva do riser no leito marinho. Verificar a ocorrência de corrosão no ponto onde começa o revestimento de monel. Os risers do Pólo Nordeste apresentam, no lugar do monel, um tubo de sacrifício (sobreespessura de aço).

Liga de monel

Área a ser inspecionada

Corpo do riser

Inspeção na área de contato do monel com o corpo do riser

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Inspeção de duto flexível -

-

-

Checar a localização do suporte do duto e a função da linha. Documentos a serem consultados: diagrama unifilar das linhas flexíveis, arranjo de superfície da unidade de exploração e produção, arranjo submarino das linhas flexíveis e os relatórios de inspeções anteriores. Identificar o duto na profundidade de inspeção, quando existirem dutos idênticos e próximos. Normalmente, a intervenção em uma árvore de natal molhada é feita com 03 flexíveis: um duto de produção (PO - óleo), um de injeção de gás ou anular (AN -gás lift) e um umbilical hidráulico (UH - contém mangueiras hidráulicas que comandam diversas manobras no poço). O riser de produção e o gás lift são normalmente revestidos de poliamida ou polietileno (revestimento de cor branca). Já o umbilical hidráulico (que pode ser de seção circular ou achatado com cabos de aço laterais) é revestido de poliuretano (revestimento de cor preta). Em alguns casos, o poço pode ter um quarto elemento que é o cabo elétrico (é sempre o de menor diâmetro). Registrar o tipo de incrustação. Limpar a área a ser inspecionada. Registrar o perímetro do riser (em 03 pontos onde não haja avaria). Inspecionar o corpo do flexível, registrando a localização das avarias (profundidade e posição do dano em relação à geratriz de referência – voltada para a face norte da jaqueta). Dimensionar a avaria. Identificar o agente causador da avaria. Medir a distância entre a estrutura ou acessórios, que possam gerar interferência com o mesmo. Inspecionar o enrijecedor -bend stiffener- (verificar o tipo, sua integridade, sua fixação com o conector, etc).

Enrijecedor bipartido e inteiriço

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-

Inspecionar o conector (sua integridade, verificar a existência da válvula de alívio de gás percolado, etc).

Conectores e válvula de alívio Nomenclatura e função das camadas que compõe uma linha flexível 1 2 3

4

5

1- Camada externa (CE): Camada polimérica utilizada para proteger os elementos internos da linha flexível contra agentes externos (corrosão, abrasão, etc) e manter as armaduras de tração na posição depois de montadas. 2- Camada de armadura de tração (CAT): Camada estrutural metálica utilizada para sustentar totalmente ou parcialmente as cargas de tração e pressão interna. A construção da CAT consiste de arames metálicos enrolados helicoidalmente. São duas camadas enroladas em contra-hélice. O ângulo de assentamento é geralmente de 20 graus a 55 graus. 3- Camada de armadura de pressão (CAP) / Espiral fio zeta: Camada estrutural metálica intertravada que aumenta a resistência da linha flexível à pressão externa, interna e cargas de esmagamento (“crushing”). 4- Camada de barreira de pressão (CBP): Camada polimérica que tem como função atuar como barreira, garantindo que os fluidos internos (óleo e gás) não permeiem para as camadas externas (percolamento). 5- Camada da carcaça interna (CCI): Camada estrutural metálica intertravada mais interna da linha flexível para prevenir totalmente ou parcialmente o colapso da camada de barreira de pressão devido a descompressão, pressão externa, pressão da armadura de pressão e cargas mecânicas de esmagamento (“crushing”). Ângulo de assentamento geralmente próximo de 90 graus.

Outras camadas: Outer-wrap: Revestimento metálico que serve para proteger a camada externa do riser flexível, quando este está no leito marinho em contato com pedras, corais, etc.

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Outer-wrap

Camada antidesgaste: Camada polimérica usada para evitar fricção entre camadas estruturais.

-

-

Verificar possíveis danos à capa externa. Havendo danos, localizar e dimensionar. Havendo danos com exposição da armadura de tração, localizar, dimensionar, medir o potencial eletroquímico dos arames. Verificar se nos fios da armadura existe corrosão, abrasão, amassamento, desalinhamento ou fios rompidos. Verificar a existência de torção no tubo flexível (deformação do corpo da linha flexível de forma helicoidal, caracterizando o rompimento de fios nas armaduras de tração – é um dano grave e existe risco de rompimento). Verificar a existência de sombreamento na capa externa (existência de protuberância helicoidal causada por sobreposição dos arames). Verificar a existência de ovalização da linha flexível (diâmetro externo oval devido esforços de distribuição não uniforme no sentido radial). Medir o diâmetro externo da linha e comparar com o diâmetro de projeto. Verificar se a capa externa da linha está inflada ou descolada por gás percolado. Medir/estimar o ângulo de catenária do riser (verificar o sentido da catenária no desenho do Arranjo Submarino das linhas). O normal em plataformas fixas vai de +12° a 15°. Catenária positiva (acima do valor normal) pode causar danos por fadiga; já catenárias negativas (abaixo do normal) podem causar danos mais imediatos pela tensão excessiva no ponto de contato da linha com o leito marinho (TDP).

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Medidor de ângulo de catenária

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Feixe de dutos flexíveis, spool, navio de lançamento de linha (PLSV), umbilical hidráulico e cabo elétrico

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Abrasão na camada de poliamida do duto flexível, ocasionada por cabo de aço, expondo a armadura de tração

Dimensionamento de avaria em riser flexível

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(D) Condutores

-

Proceder de acordo com o item (A), onde aplicável. Verificar a existência de centralizadores entre os condutores e suas guias nas diversas elevações. Caso negativo, relatar através de croqui, dimensionando a folga existente. Verificar a existência de oscilação dos condutores em relação a suas guias. Verificar o estado, fixação e integridade das guias dos condutores.

Tubos condutores

Guia de condutor

Condutores com centralizadores

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(E) Inspeção de anodos

-

Verificar conformidades com os desenhos do CADIP. Verificar o estado da sua fixação à estrutura. No caso de anodo fixado por braçadeiras, além de verificar o aperto dos estojos das braçadeiras, observar o perfeito contato do parafuso de contato elétrico com a estrutura. Verificar o desgaste dos anodos. Verificar a existência de anodos com desgaste irregular, registrando através de foto, croqui ou filmagem. Verificar a existência de anodos assoreados. Verificar a presença de incrustação marinha, classificando-as. Verificar o tipo de seção. Nos eletrodos de referência e anodos de corrente impressa, verificar o estado geral, bem como suas fixações à estrutura; verificar a presença de incrustações nos eletrodos de referência, limpando a semicélula quando estiver obstruída; verificar a condição de fixação das caixas de passagem à estrutura; verificar o estado geral dos cabos elétricos e suas fixações nos conduítes.

(F) Casings e Sumps

-

Proceder de acordo com o item (A) onde aplicável. Verificar o estado e tipo de fixação à estrutura. Verificar se a sucção dos casings e descarga dos sumps estão obstruídas total ou parcialmente. Caso positivo, efetuar a limpeza de modo a eliminar a obstrução. - Especial atenção será dada ao corpo dos casings, já que esses acessórios constantemente apresentam furos ocasionados por corrosão microbiológica. Corrosão Microbiológica: é aquela onde a corrosão do material metálico se processa sob a influência de microorganismos, quase que exclusivamente bactérias.

Furo no corpo do casing ocasionado por corrosão microbiológica

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(G) Leito Marinho

-

Fazer o mapeamento de sucatas próximas da jaqueta ou dutos. Observar a presença de erosão ou assoreamento, dimensionando e localizando a área de ocorrência do fenômeno e registrando as alturas em relação ao leito marinho. - Identificar a natureza do solo. - A inspeção do leito marinho deve-se estender a, pelo menos, 3 metros de cada face da jaqueta. (H) Dutos Submarinos

A inspeção de dutos submarinos normalmente é feita tendo como embarcação de apoio uma traineira ou lagosteiro. Esse tipo de embarcação é mais adequado para esse serviço, já que o barco pode trabalhar bem próximo das bolhas do mergulhador além de acompanhar a evolução do mergulho ao longo da linha, sem ficar exercendo pressão no umbilical do mergulhador. Normalmente o mergulho é feito em dupla e o inspetor utiliza para esse tipo de trabalho os seguintes equipamentos: fita métrica, trena de 50 metros (ou mais) ou então um odômetro para as medições lineares; raspadeira e escova manuais para as limpezas e um vergalhão com um olhal na ponta, onde é amarrado um cabo com uma bóia na extremidade oposta. A bóia é utilizada para marcar o ponto onde o mergulho é interrompido de um dia para o outro ou então para a troca da dupla que está mergulhando. Itens a verificar: - Verificar a existência de danos mecânicos, dimensionando e registrando sua posição ao longo do duto; amarrar a origem em um ponto notável do início da linha, como por exemplo, o anodo na curva do riser ou mão francesa. - Nos locais com metal aparente, verificar a existência de corrosão e fazer a medição de potencial eletroquímico; caso exista corrosão, efetuar a medição de espessura de parede.

A - distância da avaria até o ponto de origem; B- distância do início da avaria até a geratriz de referência; B'- largura da avaria; C - comprimento da avaria (menor); D - comprimento da avaria (maior); E - largura da área com metal exposto; F - comprimento da área com metal exposto.

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Inspeção de duto com odômetro e avaria no revestimento de concreto expondo a superfície metálica

-

Inspecionar os anodos encontrados. Deve-se ter atenção, quando os anodos forem do tipo braçadeira, já que eles se confundem com a superfície do duto quando este está muito incrustado. - Verificar a existência de sucatas sobre o duto ou nas suas proximidades, em faixa de 3m para cada lado, fazendo a remoção quando possível. - Localizar os trechos do duto que apresentarem vãos livres, localizando o início e o final do balanço e as flechas máximas, conforme desenho.

Duto submarino em vão livre

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A = Distância da origem até o início do vão livre B = Comprimento do vão livre C = Distância do início do vão livre até a flecha máxima D = flecha máxima

Dimensionamento de vão livre

18.2 Plataforma fixa de concreto

Serão inspecionadas do enrocamento até a zona de variação de maré, incluindo o atracadouro e fixação dos acessórios. Verificar a existência de amassamentos (mossas), empenos, cortes ou outros danos mecânicos, registrando sua posição e dimensões. Verificar a presença de processos corrosivos, identificando a forma de corrosão e a área abrangida. No caso de corrosão alveolar, não esquecer de relatar a profundidade do

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maior alvéolo e o diâmetro (amarrando a área com corrosão), além de sugerir a medição de espessura de parede (ultra-som) e medição de potencial eletroquímico. Verificar possíveis sinais de infiltração de água salgada no revestimento de concreto. Verificar a existência de incrustações marinhas, classificando-as (duras ou moles) e determinando a sua extensão e intensidade. Verificar a existência de materiais como: cabos de aço, cordas, etc presos ou em contato com a estrutura; corpos metálicos estranhos (bacalhau), indicando a sua localização, dimensão e removendo-os quando possível. Verificar a presença e o estado do revestimento protetor nos acessórios. Itens a verificar: (A) Costado das células e junções entre células

-

Verificar a existência de danos mecânicos. Verificar sinais de desagregação no concreto. Verificar sinais de corrosão. Verificar a existência de trincas no concreto. Verificar a integridade dos reparos efetuados.

Avaria no costado da célula (B) Juntas de construção

-

Existência de danos mecânicos. Sinais de oxidação. Verificar se há exposição da armadura metálica. Inspecionar os reparos efetuados.

(C) Ancoragem dos cabos de protenção

-

Existência de danos mecânicos. Sinais de corrosão no revestimento gerados pela oxidação dos cabos de protenção ou de seus cones de travamento. Avarias nos revestimentos de proteção.

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(D) Placas suportes dos dutos, de reboque e do atracadouro -

Verificar sua fixação na estrutura de concreto. Verificar o estado das argolas de reboque e atracação. Verificar a integridade das soldas. Verificar sinais de corrosão. Verificar possíveis avarias no concreto em torno das mesmas.

(E) Atracadouro

-

Verificar a presença de danos mecânicos, estado das correntes de sustentação, integridade das defensas, estado da pintura e do revestimento, estado das estacas de fixação com relação a erosão, etc.

(F) Sistema de lastro

-

Veificar a existência de danos mecânicos, sinais de corrosão, presença de incrustações ou outro tipo de obstrução nos orifícios de entrada de água e ar e sinais de comunicação entre células.

(G) Inspeção dos dutos rígidos

-

Presença de dano mecânico, estado e fixação das braçadeiras, integridade do revestimento, condições da curva do riser no leito marinho (se está apoiada ou não), existência de corrosão, presença de incrustações marinhas e estado geral dos anodos.

(H) Enrocamento

-

Existência de sucatas, nível de erosão e assoreamento, cimentação do enrocamento devido a depósitos de areia, incrustações marinhas e uniformidade do enrocamento.

18.3 Plataforma semi-submersível

(A)-Serão inspecionadas do flutuador até a zona de variação de maré, incluindo os

dutos flexíveis e fixação dos acessórios. Verificar a existência de amassamentos (mossas), empenos, cortes ou outros danos mecânicos, registrando sua posição e dimensões (geratriz André Luiz Nicolau


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de referência, para elementos verticais, está voltada para a proa da SS). Verificar a presença de processos corrosivos, identificando a forma de corrosão e a área abrangida. No caso de corrosão alveolar, não esquecer de relatar a profundidade do maior alvéolo e o diâmetro (amarrando a área com corrosão), além de sugerir a medição de espessura de parede (ultrasom), a medição de potencial eletroquímico, a fotografia e a filmagem. Particular atenção será dada à verificação de corrosão em regiões mais afastadas de anodos e zona de variação de maré.Verificar a existência de incrustações marinhas, classificando-as (duras ou moles) e determinando a sua extensão e intensidade. Verificar a existência de materiais como: cabos de aço, cordas, etc., presos ou em contato com a estrutura, corpos metálicos estranhos (bacalhau), indicando a sua localização, dimensão e removendo-os quando possível.Verificar a presença e o estado do revestimento protetor. Itens a inspecionar: (B) Flutuador

-

Proceder de acordo com o item (A) onde aplicável. Inspecionar a ligação das colunas, caixas estabilizadores, blisters, braces e berços de âncora com os flutuadores.

Caixa estabilizadora e blister

-

Inspecionar o convés, costados e fundo. Inspecionar os cabeços, buzinas, olhais de reboqu e cunhos, verificando o estado geral e a fixação com o flutuador.

Cabeços de atracação, buzina, olhal de reboque e cunho de uma semi-submersível

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(C) Colunas

-

Proceder de acordo com o item (A) onde aplicável. Inspecionar os olhais soldados, verificando seu estado geral e fixação. Inspecionar a fixação de acessórios (defensas, fairleads, berço de âncoras, etc.) e de membros estruturais.

(D) Membros estruturais

-

Proceder de acordo com item (A) onde aplicável. Verificar a fixação do brace com as colunas.

(D) Berço de âncoras

-

Proceder de acordo com item (A) onde aplicável. Verificar possível contato do cabo de aço ou amarra da linha de ancoragem com o berço, relatando as ocorrências.

Berço de âncoras de uma semi-submersível

Abrasão no berço de âncoras ocasionada pela amarra da linha de ancoragem

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-

Verificar a fixação do berço de âncoras com o flutuador e a coluna.

(F) Guia da linha de ancoragem (fairlead ou fairleader)

-

Proceder de acordo com item (A) onde aplicável. Verificar a fixação com a coluna. Verificar o alinhamento do cabo de aço de âncora com a roldana do fairlead ou da amarra com a coroa de barbutin, relatando as não conformidades.

Guia da linha de ancoragem (cabo de aço e roldana)

Coroa de barbutin (a linha de ancoragem é uma amarra com malhete)

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Detalhe 1

Det. 1 1 2

1- Avaria no eixo da roldana (o eixo partiu na cavidade onde a chapa de travamento encaixa e trava o mesmo); 2- Chapa de travamento apresentando o parafuso inferior partido. Avaria no eixo da roldana do fairlead

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(G) Caixa de mar

-

Proceder de acordo com item (A) onde aplicável. Verificar se a grade de proteção da caixa de mar está obstruída ou não, fazendo a limpeza quando necessário; quando se fizer a limpeza interna da caixa de mar, não esquecer de limpar os furos do sistema de injeção de hipoclorito. Verificar a operacionalidade dos anodos de injeção de corrente antiincrustante, quando existirem. Verificar a tubulação da válvula da caixa de mar com relação a possível obstrução. Executar a limpeza caso necessário. Verificar o estado geral dos anodos galvânicos de sacrifício.

Grade de proteção da caixa de mar solta

Grade da caixa de mar obstruída pelas incrustações marinhas

Tubo de injeção de hipoclorito, anodos e válvula de uma caixa de mar

Limpeza manual da grade da caixa de mar

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(H) Defensa

-

Verificar a integridade das correntes de segurança (inferior e superior), observando o desgaste dos elos e manilhas como também a forma de corrosão. Quando a defensa possuir calha móvel, verificar o estado geral das correntes que fixam a calha móvel à parte fixa da defensa. Verificar o estado geral da pintura e a forma de corrosão, como também a existência de danos mecânicos.

Tipos de defensas encontradas em plataformas semi-submersíveis

Corrente de segurança da calha móvel apresentando desgaste acentuado nas manilhas de fixação

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Olhal da corrente de segurança superior Eixo central amortecedor Proteção de madeira

Calha soldada no blister

Olhal

Olhal Pneu

COLUNA

Calha móvel

Olhal da corrente de segurança inferior “Vista Lateral”

Defensa típica de uma plataforma semi-submersível

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(I) Cabresteira de reboque

-

Verificar se a cabresteira de reboque está atritando com o submarino ou com os dutos flexíveis, relatando as não conformidades. Se possível, fazer o reposicionamento (no caso de contato com elementos estruturais).

(J) Duto flexível

Itens a verificar: Integridade da linha flexível -

-

-

Verificar possíveis danos à capa externa. Havendo danos, localizar e dimensionar. Havendo danos com exposição da armadura de tração, localizar, dimensionar, medir o potencial eletroquímico dos arames e verificar a existência de corrosão, abrasão, amassamento, desalinhamento e fios rompidos. Verificar a existência de torção no tubo flexível (deformação do corpo da linha flexível de forma helicoidal, caracterizando o rompimento de fios nas armaduras de tração – é um dano grave e existe risco de rompimento). Verificar a existência de sombreamento na capa externa (existência de protuberância helicoidal causada por sobreposição dos arames). Verificar a existência de ovalização da linha flexível (diâmetro externo oval devido esforços de distribuição não uniforme no sentido radial). Medir o diâmetro externo da linha e comparar com o diâmetro de projeto. Verificar se a capa externa da linha está inflada ou descolada por gás percolado. Medir/estimar o ângulo de catenária do duto (verificar o sentido da catenária no desenho do Arranjo Submarino das linhas). O Normal em unidades flutuantes vai de +7° a +12°. Catenária positiva (acima do valor normal) pode causar danos por fadiga; já catenárias negativas (abaixo do normal) podem causar danos mais imediatos pela tensão excessiva no ponto de contato da linha com o leito marinho (TDP).

Interferências -

Verificar a existência de interferência da linha flexível com contraventamentos da unidade marítima. Verificar a existência de interferência da linha flexível com sistemas de ancoragem. Verificar a existência de interferência da linha flexível com cabos de cabresteira ou corpos estranhos.

Conector -

Verificar a integridade dos conectores. Verificar a integridade dos parafusos de fixação do conector, suporte e acessórios quando a fixação do duto flexível for submersa. Verificar condição do revestimento e existência de corrosão. Verificar a existência, integridade e operação das válvulas de alivio de gás percolado. Verificar a existência de corrosão nas terminações hidráulicas. André Luiz Nicolau


-

Verificar a integridade do sistema de fixação (parafusos estojos, porcas, etc.) do riser ao hang off.

Conectores, válvula de alívio e hang off

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Enrijecedor de curvatura (bend stiffener) -

Identificar o tipo de enrijecedor (bipartido ou inteiriço).

Enrijecedor inteiriço e bipartido

-

Verificar integridade do enrijecedor. Verificar o sistema de fixação do enrijecedor de curvatura ao conector. Verificar o sistema de fixação do enrijecedor ao capacete. Verificar as abraçadeiras de fixação dos enrijecedores bipartidos. Verificar desgaste dos anodos para proteção catódica, quando existente;

Colar batente (stopper) -

Identificar tipo de stopper instalado no riser. Verificar integridade do stopper. Verificar sistema de fixação. Verificar fixação e integridade da proteção antiabrasiva. Verificar estado do revestimento. Verificar estado dos anodos. Medir potencial eletroquímico, quando necessário.

Colar batente

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Boca de sino -

Verificar o posicionamento do enrijecedor de curvatura em referência a boca de sino. Verificar o travamento dos cachorros (dogs) da boca de sino e posição das travas. Verificar a fixação do enrijecedor de curvatura ao capacete. Verificar a integridade do sistema de fixação dos eixos de giro dos dogs. Verificar a integridade dos cabos elétricos do sistema de proteção catódica. Medir o potencial eletroquímico da boca de sino e componentes quando necessário. Verificar a integridade dos parafusos e porcas de fixação do enrijecedor de curvatura. Verificar a estanqueidade da capa externa da linha sob o enrijecedor de curvatura, caso necessário remover o conjunto capacete/enrijecedor da boca de sino para inspeção.

Mesa de tubo I

Tubo I

Mesa Cachorro de travamento (dog) do capacete da linha flexível

Componentes de um tubo I

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Boca de sino

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Fixação do enrijecedor ao capacete

Capacete

Lingüeta trava posição aberta

Lingüeta trava posição fechada Eixo de giro da lingüeta

Mola

Tampa da mola

Dog Eixo de giro do dog Garra do dog

Acessórios de uma boca de sino

Dog destravado

Dog travado

Conjunto capacete/enrijecedor

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- Verificar se o conjunto capacete/enrijecedor está girando. Se existir sinais de abrasão na parte inferior do capacete, destravar os dogs e realizar a descida do conjunto capacete/enrijecedor para se poder inspecionar a parte da linha flexível que está dentro do tubo I.

Garra do dog

Abrasão

- Abrasão na parte inferior do capacete, ocasionada pelo atrito com a garra do dog - o capacete está girando e provavelmente causando abrasão na capa externa do flexível na parte interna do tubo I.

Para inspecionar o corpo do duto flexível que fica dentro do tubo I, é necessário destravar os dogs e descer o conjunto capacete/enrijecedor.

Avaria na capa externa do duto flexível, ocasionada pelo giro do capacete

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18.4 Terminais Oceânicos Sistema de transferência utilizando monobóias Conjunto de equipamentos e acessórios, constituído de monobóia, cabo de amarração, mangotes flutuantes, amarras, tanques de flutuação, linhas e coletores submarinos.

Monobóia, sistema de amarração e navio tanque

Itens a inspecionar: # Inspecionar o sistema de vedação do rolamento do conjunto giratório, dando particular atenção à condição de desgaste e folga dos selos.

Rolamento principal da monobóia

# Verificar a vedação dos selos do rolamento da UDP, mediante observação da existência de produto quando da retirada dos bujões de inspeção. # Inspecionar o sistema de amarração com a finalidade de detectar ocorrência de desgaste, corrosão e danos físicos. Verificar se os cabos de amarração não se encontram embaraçados nos mangotes ou no corpo da bóia.

Sistema de amarração da monobóia

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As linhas de mangotes flutuantes, devem ser objeto de inspeção constante, principalmente após a ocorrência de condições adversas de mar, dedicando-se especial atenção ao primeiro mangote da bóia e ao primeiro mangote do navio. #

Inspeção da linha de mangotes

# Verificar se o sistema de sinalização está funcionando adequadamente, inspecionando a lanterna, as baterias e seu carregador.

Lanterna de sinalização e bateria

Mangote Flutuante: mangote marítimo é uma mangueira reforçada internamente por arame helicoidal, para uso em instalações marítimas, tais como, terminais marítimos de carga e descarga de produtos e instalações marítimas de produção.

Mangote flutuante

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Defeitos visuais: arame exposto, corte, saliência, dobramento excessivo, reentrância longitudinal, rasgo e vestígio de vazamento.

Dobramento excessivo

Corte

Saliência

Abrasão expondo o arame

Abrasão e corte no mangote

Dobramento

Perda da capa externa e camada de flutuação

Perda da capa externa

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Interve nção Submarina Inspeção Visual

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Verificar o calado da monobóia. Caso seja observada alguma anormalidade, todos os compartimentos devem ser abertos e inspecionados. Havendo água nos compartimentos, os níveis devem ser medidos e registrados. Efetuar inspeção visual para localizar os pontos de infiltração, corrosão e danos físicos. Constatado o adernamento da monobóia, e não se observando presença de água nos compartimentos de flutuação, verificar o tensionamento das amarras. # Inspecionar o corpo da monobóia verificando: a presença de danos mecânicos (amassamentos, cortes, etc) dimensionado e localizando; o estado do revestimento protetor; a presença de processo corrosivo, classificando quanto a forma de corrosão, extensão e intensidade (para a forma alveolar); a presença de incrustações marinhas, informando a natureza, extensão e intensidade; a presença de sucatas ou corpos estranhos e inspecionar os anodos galvânicos de sacrifício. #

Pipe line end manifold (PLEM) - Verificar a existência de danos físicos e corrosão na estrutura, tubulações e válvulas; - Verificar se os parafusos dos flanges estão corretamente apertados; - Verificar os anodos; - Verificar se possível, o funcionamento das válvulas quanto à abertura e fechamento; - Verificar o nível de incrustações marinhas na estrutura; - Verificar sinais de vazamento nos flanges, tubulações e válvulas. Mangotes e linhas submarinas - Verificar a presença de incrustações, observando a presença de descontinuidades ao longo da camada depositada, indicativa de uma possível deformação; - Verificar a existência de avarias externas tais como cortes, rasgos, dobramentos excessivos e empolamento; - Verificar a configuração geométrica das linhas submarinas, atentando para a ocorrência de quaisquer vestígios de atrito entre as mesmas e as amarras; - Verificar a existência de vestígio de vazamento na região do flange; - Devem ser feitas medições de espessura de parede nos locais que apresentarem desgaste causado por corrosão, abrasão ou outros danos físicos, possíveis de comprometer a operacionalidade do equipamento. Amarras - Serão feitas medições do comprimento de seis elos comuns consecutivos próximos à bóia. Caso se constate um alongamento permanente igual ou superior a 25 mm, para cada 25 mm de diâmetro dos elos, será recomendado a substituição do quartel correspondente; - Os quartéis de amarra serão considerados em estado não satisfatório, quando o diâmetro de qualquer elo ficar reduzido a 90% de seu valor nominal; - Sempre que possível, será medido o desgaste dos elos localizados junto ao corpo ou a saída da monobóia; - Verificar se existem elos sem malhetes ou com malhetes folgados, que deverão ser reparados;

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- Verificar se existem elos sem malhetes ou com malhetes folgados, que deverão ser reparados; - Verificar o ângulo existente entre amarras e a horizontal, a fim de constatar se o tracionamento das mesmas se encontra dentro dos limites especificados em projeto; - Verificar o posicionamento da monobóia em relação ao coletor submarino (PLEM), e ao tanque de flutuação.

Saia da monobóia

Chain stopper

Inspeção de amarra

Medição da catenária da amarra

Anodo típico

Válvulas do convés de uma monobóia

(fotos: Marcello Sant´ana)

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FSO e FPSO

Neste tipo de estrutura, será realizada inspeção visual geral da linha d`água até a parte inferior do casco, dos seguintes itens: Casco:

- Danos na estrutura; - Integridade dos cruzamentos de soldas; - Estado da pintura; - Corrosão; - Deformações. Bolinas:

- Danos na estrutura; - Integridade das soldas; - Estado da pintura; - Corrosão; - Amassamentos. Caixas de mar :

- Limpeza; - Estado dos anodos; - Corrosão; - Danos. Turret :

- Tencionamento das amarras; - Chain stopper; - Solda de ligação com o casco; - Estado das bocas de sino; - Travamento dos dogs; - Estado do enrijecedor de curvatura.

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Anodos e eletrodos de referência:

- Fixação; - Incrustação; - Desgaste; - Danos.

19. Elaboração de relatórios e croquis Para garantir uma melhor qualidade nos relatórios e uma maior uniformidade na apresentação dos croquis, foram listados determinados parâmetros e princípios que devem ser adotados pelos inspetores. São eles: - As ocorrências devem ser registradas em relatório adequado para cada tipo de componente (dutos, acessórios, anodos, colunas, caixa de mar, etc), utilizando uma seqüência que contenha no mínimo as seguintes informações: identificação da firma executante e título do formulário, identificação da instalação, localização, data da inspeção, identificação do inspetor, identificação do procedimento de inspeção e sua revisão, recurso utilizado para a inspeção, registro das ocorrências e identificação da fiscalização. - Cotas sempre em mm. - Os desenhos devem ter o nome do autor. - Deve-se procurar uma proporção entre tamanho da folha, tamanho do desenho e objeto de informação (ocorrência), ou seja, dependendo da ocorrência a ser mostrada, deve-se procurar colocá-la de determinado tamanho que seja facilmente percebida e enquadrada no campo da folha. - O objetivo de um croqui é complementar ou mostrar com maior clareza o que foi descrito nas folhas de ocorrência, por isso, não deve conter considerações a mais das que são necessárias à boa compreensão do croqui. - Os desenhos devem estar centralizados no papel. - Cada folha de croqui deve ter um desenho ou conjunto de desenhos que traduzam apenas uma ocorrência. - Os desenhos devem ser claros e objetivos. - As normas de desenho técnico não precisam ser seguidas rigorosamente, desde que esse desvio seja feito para melhor esclarecer o assunto a ser desenhado, ou seja, deve-se procurar a melhor e mais clara maneira de se emitir e mostrar uma determinada ocorrência, mesmo que haja uma pequena fuga das normas de desenho técnico. - Não esquecer de identificar as partes desenhadas (cortes, vistas, etc). - A execução de um desenho depende da dificuldade de se traduzir e localizar, por escrito, uma determinada ocorrência. - Os desenhos devem estar amarrados a pontos notáveis da plataforma (perna da plataforma, nó estrutural, mesa ou elevação, etc.). Quando o desenho com estas características não tiver condições de ser desenhado (no campo da folha) devido ao pequeno tamanho da ocorrência ou a grande distância do ponto de referência, deve-se secionar a parte não interessante que liga a ocorrência ao local de referência. - Não esquecer de revisar o croqui após sua execução para evitar esquecer dados, pois sabemos que após a desmobilização da frente, os dados serão perdidos.

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-

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Sempre que possível, ilustrar o croqui com fotos da ocorrência. A utilização dos dois recursos melhora o nível de informação, facilitando a análise da não conformidade.

20. Tratamento das ocorrências O inspetor submarino ao fazer um relatório sobre determinada não conformidade se houver necessidade, deverá sugerir a complementação do laudo com outros ensaios (potencial eletroquímico, fotografia, medição de espessura, etc.). No fechamento do relatório, também deverá fazer uma recomendação técnica, onde serão sugeridas algumas formas de tratamento daquela ocorrência. A seguir são listadas algumas ocorrências e a providência adotada para cada caso. a. Corrosão alveolar tipo III e IV: localizar, dimensionar e recomendar a medição de potencial eletroquímico e de espessura de parede (para avaliar a perda de material). O componente afetado, deve ser submetido à análise estrutural.. b. Condutores com oscilação: caso estejam causando algum dano nos equipamentos do convés, verificar com a plataforma a necessidade de calçamento. Se for calçado, recomendar o acompanhamento nas próximas campanhas. c. Trincas: caso a trinca desapareça após o esmerilhamento, programar nova inspeção para acompanhamento. Caso ela persista após o esmerilhamento, informar o setor responsável para análise e recomendações. d. Vão livre: recomendar o calçamento da linha caso o vão seja maior que o admissível. e. Avarias em defensas: solicitar a plataforma o reparo das avarias detectadas, bem como o tencionamento da corrente de segurança caso a flecha seja superior a 600mm.

21. Referências bibliográficas -

Apostila do Curso de NDT (Ensaios Não Destrutivos) - Inspeção Visual Submarina Superpesa, 1986.

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Apostila do Curso de Inspeção Submarina - Inspeção Visual Submarina - Tecnosub, 1991.

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Apostila de Controle de Qualidade do Curso Técnico Especial de Soldagem, do SenaiDR/RJ.

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Apostila do Curso de Exame Visual e Dimensional de Solda, do Senai DR/RJ.

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Básico de Ensaios Não Destrutivos – Ensaios Não Destrutivos em Juntas Soldadas. Senai-Dr/RJ, Cenatec de Soldagem, 1998.

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Gentil, Vicente – Corrosão – LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 3a Edição, 1996.

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Mecânica - Materiais Metálicos e Não Metálicos. Senai-ES, 1996. André Luiz Nicolau


162

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Mecânica - Metrologia. Senai-ES, 1996.

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Mecânica – Processos de fabricação. Senai-ES, 1999.

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Mecânica – Noções Básicas de processos de Soldagem e Corte. Senai-ES, 1997.

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Mecânica –Tratamentos Térmicos. Senai-ES, 1997.

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Nicolau, André L. - Apostila do Curso de Inspeção Submarina - Inspeção Visual Submarina - Stena Marítima, 1993.

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Nicolau, André L. - Apostila do Curso de Inspeção Submarina - Inspeção Visual Submarina - Marsat/Aquamarine, 1995.

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Nicolau, André L. - Apostila do Curso de Inspeção Submarina - Inspeção Visual Submarina - Senai Cetec de Solda Orlando Barbosa, 1998.

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Van Vlack, Lawrence Hall. Princípios de Ciência dos Materiais. Tradução Eng. Luiz Paulo Camargo Ferrão. Editora Edgard Blücher Ltda. São Paulo, 1998. 12a.Reimpressão.

Normas e Procedimentos da Petrobras consultados: -

Norma 6 Rev.C, Tratamento de Superfícies de Aço com Ferramentas Manuais e Mecânicas.

-

Norma 9 Rev.D, Tratamento de Superfícies de Aço com Jato Abrasivo e Hidrojateamento.

-

Norma 1486 Rev.E, Inspeção em Serviço de Bóias de Amarração e Sistemas de Transferência Utilizando Monobóias.

-

Norma 1487 Rev.E, Inspeção Externa – Duto Submarino.

-

Norma 1515 Rev.A, Pintura.

-

Norma 1597 Rev.D, Ensaio Não Destrutivo - Visual.

-

Norma 1732 Rev.B, Anodos de Liga de Zinco.

-

Norma 1738 Rev.B, Descontinuidades em Juntas Soldadas, Fundidos, Forjados e Laminados.

-

Norma 1793 Rev.J, Inspeção Subaquática - Qualificação de Pessoal.

-

Norma 1812 Rev.B, Estruturas Oceânicas. André Luiz Nicolau


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-

Norma 1815 Rev.J, Inspeção Subaquática - Visual.

-

Norma 2073, Inspeção em Serviços de Mangotes Marítimos.

-

Norma 2260, Graus de Corrosão e Tipos de Superfícies Avariadas e Preparadas.

-

Norma 2409, Flexipe Pipe.

-

PDP 020, Identificação Estrutural e Localização de Pontos em Plataformas Fixas.

-

PDP 021, Inspeção, Registro e Acompanhamento de Trincas em Estruturas Metálicas Submersas.

-

PDP 026, Relatório de Inspeção Submarina.

-

PDP 074, Aplicação de Massa Epóxi.

-

PDP 089, Inspeção, Registro e Acompanhamento de Amassamentos em Estruturas Metálicas Submersas.

-

PDP 160, Inspeção em Serviço de plataformas Fixas de Produção.

-

Inspeção de Riser Flexível.

-

Proteção Catódica –Noções Básicas - Petrobras, 1998.

André Luiz Nicolau

Apostila Inspeção Visual-RevBAbr2005

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