Memória de Cálculo ASME VIII Divisão 1 Edição 2013
Projeto: Weniton Vaso: Vazo de Pressão Data: 16/05/2014
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Versão de Avaliação CerebroMix - Versão de Avaliação
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1 - Dados de Entrada Tipo de Vaso........................................................................................................ Vertical Material do costado....................................................................................... SA-240 304 Material do Tampo Superior......................................................................... SA-240 304 Material do tampo inferior............................................................................. SA-240 304 Tampo superior....................................................................... Tampo Toroesférico 10% Tampo inferior......................................................................... Tampo Toroesférico 10% Diâmetro interno................................................................................................... 2000,0 Comprimento do costado..................................................................................... 3000,0 Pressão interna..................................................................................................... 0,0000 Pressão externa.................................................................................................... 0,0000 Vácuo.................................................................................................................... 0,10000 Temperatura de Projeto........................................................................................ 20,000 Densidade do Produto (ρ)..................................................................................... 1500,0
mm mm MPa MPa MPa °C kg/m3
Densidade do Fluido de Teste (ρT).......................................................................
800,00
kg/m3
Material......................................................................................................... SA-240 304 Pressão Interna (Pi).............................................................................................. 0,0000
MPa
Temperatura Interna de Projeto (TD)....................................................................
20,000
°C
Diâmetro Interno (D)............................................................................................. Sobre-espessura Interna de Corrosão (tic)...........................................................
2000,0 0,0000
mm mm
Sobre-espessura de Corrosão Externa (tec).........................................................
0,0000
mm
2 - Cálculo do Costado
Junta Longitudinal......................................... Junta Circunferencial.................................... Junta Costado x Tampo Superior................. Junta Costado x Tampo Inferior....................
Categoria A, Tipo 1, Sem Rad. UW-11(c) Categoria A, Tipo 1, Sem Rad. UW-11(c) Categoria A, Tipo 1, Sem Rad. UW-11(c) Categoria A, Tipo 1, Sem Rad. UW-11(c)
2.1 - Seção Cilíndrica 1 2.1.1 - Dados Básicos Comprimento (Ls)..................................................................................................
3000,0
mm
Eficiência da Junta Longitudinal (El)..................................................................... 0,70000 Eficiência da Junta Cirunferencial (Ec)................................................................. 0,70000
2.1.2 - Cálculo da Coluna de Líquido Coluna de Líquido de Operação - PS (HS = 3387,5 mm)...................................... 0,04983
MPa
Coluna de Líquido para Teste Hidrostático de Fábrica - Pth (Hth = 2000,0 mm)... 0,01569
MPa
Coluna de Líquido para Teste Hidrostático de Campo - Ptv (Htv = 3387,5 mm)... 0,02658
MPa
2.1.3 - Cálculo da Pressão Interna raio interno da seção do costado corroída (R)..................................................... 1000,0 pressão interna de projeto (P= Pi + PS)................................................................ 0,04983
mm MPa
Espessura Mínima sob Pressão Interna (t)..........................................................
1,5000
mm
Tensão circunferencial governa para pressão interna. Espessura para tensão circunferencial é dada por UG-27(c)(1), como segue: PR t = SE 0,6 P
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t =
0,04983 × 1000 137,9 × 0,7 0,6 × 0,04983
∴t = 0,5164mm Espessura para tensão longitudinal é dada por UG-27(c)(2), como segue: t =
PR 2 S l E + 0,4 P
t =
0,04983 × 1000 2 × 137,9 × 0,7 + 0,4 × 0,04983
∴t = 0,25809mm
De acordo com UG-16(b), a espessura mínima não pode ser menor do que 1,5000 mm. A espessura mínima será a justada para: t = 1,5000 mm.
2.1.4 - Tensão de Compressão Admissível por UG-23(b) Ro
t
mm
mm
Temperatura de Projeto/Corroído
1008,0
8,0000
Temperatura de Projeto/Novo
1008,0
Temperatura de Teste/Corroído Temperatura de Teste/Novo
Condição
Fator B
S
SC
MPa
MPa
MPa
0,000992
61,535
137,90
61,535
8,0000
0,000992
61,535
137,90
61,535
1008,0
8,0000
0,000992
61,535
137,90
61,535
1008,0
8,0000
0,000992
61,535
137,90
61,535
Fator A
a) Ro = raio externo b) t = Espessura c) A = 0,125/(Ro /t) - UG-23(b) Step 1 d) S = tensão máxima admissível de tração - UG-23(a) e) Sc = menor entre S e B
2.1.5 - Cálculo da Espessura sob Pressão Externa Pressão Externa (Pe)............................................................................................
0,0000
MPa
Vácuo (Pv)............................................................................................................. 0,10000
MPa
Pressão Externa de Projeto da Seção do Costado (P = Pe + Pv)......................... 0,10000
MPa
diâmetro externo da seção do costado corroído (DO)..........................................
2016,0
mm
espessura mínima sob pressão externa (t).......................................................... comprimento de projeto entre linhas de suporte (L)............................................. DO /t........................................................................................................................
7,9059 3258,4 255,00
mm mm
L/DO.......................................................................................................................
1,6163
Gráfico de Pressão Externa..................................................................................... HA-1 Fator A..................................................................................................................1,9742E-4 Fator B (2773,8 psi).............................................................................................. 19,125
MPa
Seção cilíndrica tem DO /t ≥ 10.O valor de Pa é calculado por (ver UG-28(c) (1) Passo 6): Pa =
4B 3 DO / t
Pa =
4 × 19,125 3 × ( 2016 / 7,9059 )
∴Pa = 0,1MPa
pressão máxima externa admissível calculada (Pa)............................................. 0,10000
MPa
Como Pa ≥ P, a espessura mínima é válida para a pressão externa
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2.1.6 - Cálculo da Espessura Nominal Mínima Espessura Mínima (t)........................................................................................... Mínima espessura incluindo a Sobre-espessura de Corrosão (tc).......................
7,9054 7,9054
mm mm
Espessura Nominal (tn).........................................................................................
8,0000
mm
Como tn
tc, a espessura nominal é adequada.
2.1.7 - Cálculo da PMTA Máxima Tensão Admissível na Temperatura de Projeto (S)................................ 137,90 espessura corroída da seção do costado (t)........................................................ 8,0000 raio interno da seção do costado corroída (R)..................................................... 1000,0 Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA)............................................... 0,71869
MPa mm mm MPa
Tensão circunferencial governa para pressão interna. A PMTA para pressão interna, na temperatura de projeto (20,000 °C), é (ver UG-27(c)(1)): PMTA =
SE t R + 0,6 t
PS
137,9 × 0,7 × 8 PMTA = 1000 + 0,6 × 8
0,04983
∴PMTA = 0,71869MPa
2.1.8 - Cálculo da PMEA diâmetro externo da seção do costado corroído (DO)..........................................
2016,0
mm
espessura corroída da seção do costado (t)........................................................ comprimento de projeto entre linhas de suporte (L)............................................. DO /t........................................................................................................................
8,0000 3258,4 252,00
mm mm
L/DO.......................................................................................................................
1,6163
Gráfico de Pressão Externa..................................................................................... HA-1 Fator A..................................................................................................................2,0097E-4 Fator B (2823,6 psi).............................................................................................. 19,468
MPa
Seção cilíndrica tem DO /t ≥ 10.O valor de PMEA é calculado por (ver UG-28(c) (1) Passo 6): PMEA =
4B 3 DO / t
PMEA =
4 × 19,468 3 × ( 2016 / 8 )
∴PMEA = 0,10301MPa
Pressão Máxima Externa Admissível (PMEA)..................................................... 0,10301
MPa
Como Pa ≥ P, a espessura mínima é válida para a pressão externa
2.1.9 - UHA-44(a)(1)(a) Deformação por Conformação Deformação por Conformação (strain)................................................................. 0,39841 Espessura da Chapa (t)........................................................................................ 8,0000 Raio da Linha de Centro Final (Rf)....................................................................... 1004,0 Raio Original da Linha de Centro (RO)..................................................................
sta!" =
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50 t R#
1
∞
% mm mm mm
R# R$
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sta!" =
50 × 8 1004 × 1 1004 ∞
∴strain = 0,39841
Verifique UHA-44 e a tabela UHA-44 para a necessidade de tratamento térmico.
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3 - Sumário do Cálculo do Vaso Temperatura de Projeto........................................................................................ 20,000 Pressão Interna de Projeto................................................................................... 0,0000 Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA) por UG-98(a)........................ 0,32026 Pressão Máxima Externa Admissível(PMEA)...................................................... 0,10301
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°C MPa MPa MPa
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4 - Resumo da Pressão
Componentes do Vaso
Pressão
Pressão
Pressão
Interna
Estática
Externa
(MPa)
(MPa)
(MPa)
Vácuo
Sobre-espessura
Esmaga-
Interno
Externa
mento
(MPa)
(mm)
(mm)
(mm)
Tampo Superior
Toroesférico
0,0000
5,7008E-3
0,0000
0,10000
0,0000
0,0000
0,0000
Costado
Seção 1
0,0000
0,04983
0,0000
0,10000
0,0000
0,0000
---
Tampo Inferior
Toroesférico
0,0000
0,05553
0,0000
0,10000
0,0000
0,0000
0,0000
Componentes do Vaso
Pressão Interna
Pressão Externa
Total
Total
(MPa)
PMTA
PMEA
(MPa)
(MPa)
(MPa)
Tampo Superior
Toroesférico
5,7008E-3
0,10000
0,37009
0,10827
Costado
Seção 1
0,04983
0,10000
0,71869
0,10301
Tampo Inferior
Toroesférico
0,05553
0,10000
0,32026
0,10827
PMTA: Pressão Máxima de Trabalho Admissível [UG-98(a)] PMTA é o menor dos valores encontrados para a Pressão Máxima de Trabalho Admissível para qualquer das partes essenciais de um vaso, ajustada para qualquer diferença na coluna de líquido que possa existir entre a parte considerada e o topo do vaso. Se o cálculo da PMTA não está incluído no relatório de cálculo, então o vaso não precisa ser testado com base na PMTA, e, neste caso, a placa de identificação deve ter a Pressão de Projeto como a PMTA. a) Pressão Máxima de Trabalho Admissível para o Vaso : 0,32026 MPa a 20,000 °C b) Pressão Máxima Externa Admissível: 0,10301 MPa at 20,000 °C
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5 - Sumário de Espessuras
Nominal
Após
Eficiência
Conformação
da Junta
Projeto
Componentes do Vaso (mm)
(mm)
(mm)
Soldada
Carregamento
Tampo Superior
Toroesférico
6,0000
5,7656
5,7656
0,70
Pressão Externa
Costado
Seção 1
8,0000
7,9054
7,9054
0,70
Pressão Externa
Tampo Inferior
Toroesférico
6,0000
5,7656
5,7656
0,70
Pressão Externa
a) Nominal : chapa comercial/espessura schedule b) Projeto : espessura mínima de projeto, inclui corrosão e tolerância de conformação. c) Após Conformação : espessura mínima do material após a conformação.
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6 - Teste de Fábrica baseado na Pressão Mínima de Projeto Absolura de acordo com UG-99
A pressão do teste de fábrica é igual a 0,13000 MPa a 30,000 °C. O teste de fábrica deve ser executado com o vaso na posição horizontal.
Componentes do Vaso
Pressão Local
Pressão
Razão de
Tensão no
Tensão Máxima
no Teste
Estática
Tensões
Teste
no Teste
(MPa)
(MPa)
(MPa)
(MPa)
Tampo Superior
Toroesférico
0,14569
0,01569
---
53,460
186,16
Costado
Seção 1
0,14569
0,01569
---
26,141
186,16
Tampo Inferior
Toroesférico
0,14569
0,01569
---
53,460
186,16
a) Fator de Pressão - UG-99(f): 1,300 b) Pressão Local no Teste = Pressão do Teste + Pressão Estática no Teste c) Tensão Máxima durante o Teste = 0,9 x Tensão de Escoamento
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7 - Teste de Campo baseado na Mínima Pressão Absolua de Projeto por UG-99(f)
A pressão de teste de campo é 0,13000 MPa a 30,000 °C. O teste de campo é executado com o vaso na posição vertical.
Componentes do Vaso
Pressão Local
Pressão
Razão de
Tensão no
Tensão Máxima
no Teste
Estática
Tensões
Teste
no Teste
(MPa)
(MPa)
(MPa)
(MPa)
Tampo Superior
Toroesférico
0,13304
3,0404E-3
---
48,818
186,16
Costado
Seção 1
0,15658
0,02658
---
28,094
186,16
Tampo Inferior
Toroesférico
0,15962
0,02962
---
58,571
186,16
a) Fator de Pressão - UG-99(f): 1,300 b) Pressão Local no Teste = Pressão do Teste + Pressão Estática no Teste c) Tensão Máxima durante o Teste = 0,9 x Tensão de Escoamento
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