Inspeção de caldeiras - Brasil

Curso de Inspeção

PAULO MOURA

Março 2006

Caldeir aldeiras as - Aplicaç Aplicaçõe ões s Teo Te oria da Ge Gerração de Va Vap por Tip Tipos de Cal Cald deiras Detalhes de Fabricação Norma NR-13 Componentes de uma Caldeira Inspeção Externa Mecanismo de Dano Inspeção Interna

CALDEIRAS

Ger ad o r d e Vap o r / Cal d ei r a

Equipamentos projetados com a função básica de transformar água líquida em vapor a pressão acima da atmosf érica, numa temperatura igual ou maior que a de saturação nessa pressão.

ALGUNS CASOS DE ACIDENTES COM CALDEIRAS

Casa da caldeira (o que restou)

Exaustor e chaminé

Panorama do estrago

)

• • • •

EXPLOSÃO DE CALDEIRA ITAUBA AUBA - MATO ATO GROS GROSSO SO DATA: DEZEMBRO DE 1998 VITIMAS FATAIS: QUATRO PESSOAS PREJUÍZO: $ 200.000 (Duzentos mil) dólares Motivos: - Sobre pressão - Falta de manutenção - Oper Operado adorr sem tre treina iname ment ntoo •

EXPLOSÃO DE CALDEIRA Sananduva - RS • • • • •

DATA: 1986 VITIMAS FATAIS: UMA PESSOA Motivos: - Operador sem treinamento - Falta de manutenção e inspeção

REFINARIA DUQUE DE CAIXIAS • • •

• •

DATA: 10 DE JULHO DE 1990 VITIMAS: TRÊS PESSOAS MORTAS E 8 FERIDAS PREJUÍZO: $ 12.000.000 (Doze milhões) dólares Motivos: - Falha na supervisão - Não seguir os procedimentos padrões - Operador não habilitado

Ano

Local

Natu reza

N mo rtos/danos

1972

Rio de J aneiro

Escape de GLP e consequente BLEVE* do vaso

37

1974

Flisborough (Reino Unido)

Explosão de uma planta de caprolactama devido à ruptura de tubulação

28

1976

Seveso (Itália)

Explosão seguida de liberação de dioxina

desconhecido

1984

Cubatão (Brasil)

Rompimento de tubulação de gasolina e consequente ignição

cerca de 500

1984

Mexico City (México)

Vazamento de GLP seguido de BLEVE*

cerca de 550

Bhopal (Índia)

Liberação de isocianato de metila por explosão de um tanque de armazenamento

mais de 2500

Basiléia (Suíça)

Contaminação do Rio Reno a partir de águas de extinção de incêndio de um depósito de armazenamento

danos ambientais

1984

1986

GERAÇ ÃO DE VAPOR A geração de Vapor é um processo f ísico que envolve o aquecimento da fase l íquida até a fase de ebuli ç ão, na pressão desejada.

CALDEIRAS

o ã s s e r P

Temperatura

GERAÇÃO DE VAPOR CONCEITOS DE TERMODINÂMICA Pressão = 1 atm = 0,1015

A

30 C

B

99,6 C

C

100 C

D

100 C

E

105 C

A - Líquido Comprimido B - Líquido Saturado C – Mistura Liquido Saturado + Vapor Saturado D - Vapor Saturado E - Vapor Superaquecido

GERAÇÃO DE VAPOR Mudança de fase da Água L íquido Comprimido

O Ã Ç A I Z R O

L íquido Saturado e Vapor Saturado

Vapor Superaquecido T O N E M I E C U A Q R P E U S

SATURAÇÃO

P A V

100 % Líquido Saturado 100 % Vapor Saturado

Mudança de Fase da Água (CNTP) 500 400 ) C300 ( p m200 e T

100 0 0

0

0

1

2

,

0

,

,

0

,

,

,

0

8

0

0

4

4

6

1

0

9

0

0

4

1

7

4

1

1

8

1

0

1

4

Volume Especifícico

GERAÇÃO DE VAPOR CONCEITOS DE TERMODINÂMICA

Temp

Pressure kg/cm2

Specific

Internal

Specific

Specific

Volume

Energy

Enthalpy

Entropy

kJ /kg

kJ /kg

kJ /kg/K

m3/kg

Incremento

Quality (T ítu lo)

Phase

C

MPa

100

0,1013

1,00

0,001044

1,000

418,9

419

1,307

0

Saturated Liquid

100

0,1013

2,00

1,673

1602,490

2506

2676

7,355

1

Saturated Vapor

120,6

0,2026

2,00

0,001061

1,000

506,2

506,4

1,534

0

Saturated Liquid

120,6

0,2026

2,00

0,8751

824,788

2530

2707

7,123

1

Saturated Vapor

152,3

0,5065

5,00

0,001093

1,000

641,8

642,3

1,866

0

Saturated Liquid

152,3

0,5065

5,00

0,3704

338,884

2562

2749

6,817

1

Saturated Vapor

330

12,8500

126,95

0,001561

1,000

1505

1525

3,551

0

Saturated Liquid

330

12,8500

126,95

0,013

8,328

2499

2666

5,442

1

Saturated Vapor

342,2

15,0000

148,08

0,001658

1,000

1586

1610

3,685

0

Saturated Liquid

342,2

15,0000

148,08

0,01034

6,236

2455

2610

5,31

1

Saturated Vapor

365,8

20,0000

197,43

0,002035

1,000

1785

1826

4,014

0

Saturated Liquid

365,8

20,0000

197,43

0,005834

2,867

2293

2410

4,927

1

Saturated Vapor

374,1

22,0900

218,07

0,003155

1,000

2030

2099

4,43

0

Saturated Liquid

374,1

22,0900

218,07

0,003155

1,000

2030

2099

4,43

1

Saturated Vapor

GERAÇÃO DE VAPOR CONCEITOS DE TERMODINÂMICA

GERAÇ ÃO DE VAPOR FLAMOTUBULAR

GERAÇ ÃO DE VAPOR CONSTATAÇÕES • A temperatura de saturação aumenta com a pressão

• A transformação de fase ocorre a uma temperatura constante

• O calor latente de vaporização diminui com a pressão

GERAÇ ÃO DE VAPOR Porque se utiliza água ? Baixo custo e facil obtenção Vapor dágua é limpo, inodoro e não é toxico Vapor dágua tem alto poder de armazenamento de calor

GERAÇ ÃO DE VAPOR Vapor Saturado

é o mais indicado para uso em aquecimento Problema : grande formação de condensado

GERAÇ ÃO DE VAPOR Vapor Superaquecido

Alem do uso em aquecimento , é utilizado na obtenção de trabalho mecânico (Turbinas , Geradores) Problema : elevada temperatura e altas pressões Portanto seu uso só é economicamente viável sistemas mais complexos.

GERAÇ ÃO DE VAPOR Gerador de Vapor / Caldeira


Gerador de Vapor / Caldeira

9

Oxigênio 9 Combustí vel vel 9 Fonte de Igni ç ç ão Triângulo do fogo

combustão 9 A Combustível

pode ser controlada através da dosagem de ar, proporcionando assim a perfeita mistura ar combustível. Caso ocorra um descontrole de ar pode surgi Ar misturas pobres e ricas . 1-Mistura Pobre

2-Mistura Rica

3-Mistura Ideal

9

C + O 2

CO 2

Combustão Completa

2C + O 2

CO

Combustão Incompleta

Cada combustível tem seu excesso de ar específico para que ocorra uma queima completa. Realizando cálculos de base estequiométrica obtem-se as quantidades exatas de ar e combustível para uma queima ideal. O ar de excesso é justamente a soma de ar a mais em cima desta quantidade exata de ar/combustível

9

Condução: Transmissão de calor através da qual

a energia passa de molécula para molécula sem que elas sejam deslocadas.

9

Convecção: Transmissão de calor devido o deslocamento

de camadas aquecidas proveniente da diferença de densidade.

9 Radiação:

Propagação de calor que ocorre através de ondas eletromagnéticas

Fluxograma de Combustíveis COMBUSTÍVEIS GASOSOS

GLP

GÁS COMBUSTÍVEL

GÁS NATURAL

METANO

ETANO

C4’s

GÁS DE FLARE

FORNECEDORES EXTERNOS

UT-E

UA-1

UA-2

UP-1

A-200

RASF COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS

GASOLINA RAP QUEROSENE

Fora de operação

OC-1A

GASÓLEO DE PIRÓLISE RASF

UP-2

Fluxograma de Combustíveis Líquidos

RAP + Gasóleo

GAP UA-2 RLAM

FB 969B

UP-1

GAP

DCPD

UA-1

UP-2

FB 1014

FB 969A

FB 1051 FB 1013

Petrobrás BACAM Armazenagem

Óleo Recuperado

TQ 5301A/B

RAP

GAP

Combustível Único *

SAO II

OC-1A RAP RASF

OC-1A A200

UT-E

Fora de operação

* Combustível Único =RAP +Óleo Recupedo +Gasóleo +DCPD

Fluxograma de Combustíveis Gasosos

UP-2

UA-2

GLP

GLP - Gás Combustível - Metano - Etano UT-E

GLP

Gás Combustível

- Gás Combustível - Metano - Etano - C4’s

GLP

GLP

Gás de Flare UP-1

Gás Natural BAHIA GÁS

Gás Combustível UA-1

GERAÇ ÃO DE VAPOR Gerador de Vapor / Caldeira


GERAÇ ÃO DE VAPOR

GERAÇ ÃO DE VAPOR

GERAÇ ÃO DE VAPOR

GERAÇ ÃO DE VAPOR

GERAÇ ÃO DE VAPOR

CALDEIRAS CLASSIFICAÇÃO

Tipo : Circulação de Água • Flamotubulares • Aquotubulares

CALDEIRAS FLAMOTUBULAR










CALDEIRAS AQUOTUBULAR







CARACTERISTICAS OPERACIONAIS FLUXO DE ÁGUA / VAPOR

Fluxograma Simplificado de uma Planta do Processo Petroquímico TERMINAL MARÍTIMO

DTBASE ETENO NAFTA

NAFTA

PETROBRAS

PROPENO

P-XILENO

PROPANO

BENZENO

ISOPRENO

TOLUENO

BUTADIENO

O-XILENO

BUTENO

COPERAF I/II

TRIKEM (AL)

GÁS NATURAL

PETROBRAS RPBA

C L I E N T E S

BAHIA GÁS NAFTA NAFTA

ÓLEO

PETROBRAS RLAM

COMBUST.

AROMÁTICOS (UA)

PIRÓLISE (UP)

NAFTA

ELETRICIDADE VAPOR AR

CHESF

ÁGUA (AD) ÁGUA (AC) POÇO ARTESIANO

ÁGUA (AD)

ÓLEO COMBUSTIVEL

ÁGUA (AC)

UTILIDADES (UT-E) VAPOR / AR / ELETRICIDADE

UTILIDADES (UT-A) ÁGUAS

RIO JOANES


FLUXOGRAMA DE PROCESSO SIMPLIFICADO DE UMA TERMOELETRICA Turbina

V120 260 t/h

400 t/h 400 t/h 400 t/h 400 t/h 2 x 425 t/h

TG-B

TG-D

400 t/h

400 t/h

TGs ATUAIS

CEMAP

GV-A

R-120/42 A/B/.../E 5x180 t/h

TG A / C

V42

480 t/h

480 t/h

2 x 300 t/h 2 x 325 t/h

V15 V3.5

R-42/15A/B/.../E 5x100 t/h R-15/3.5-A/B 2x150 t/h

GV-B

GV-C

GV-D

400 t/h 100 t/h

GV-E

GV-H

220 t/h

220 t/h

230 t/h

80 t/h

AIR

ÁTUA DE ALIMENTAÇÃO DE CALDEIRA

AR

TG-E

TG-UP

ALÍVIO V15 4x125 t/h

GÁS NATURAL

ALÍVIO V3.5 2x150 t/h

FORNOS PIROLISE CEMAP 32 MW 42 MW 49 MVA 45 MVA

SE LESTE 2 x 66 MVA

Caldeira 42 MW 45 MVA

45 MW 45 MVA

SE SUL

SE NORTE

75 MVA

200 MVA

38 MW 45 MVA

TG-F GÁS NATURAL

32 MW

49 MVA

CHESF 2 X 100 MVA

69 kV

GERAÇ ÃO DE VAPOR Circulação de água •Natural •Forçada

GERAÇ ÃO DE VAPOR

GERAÇ ÃO DE VAPOR

GERAÇ ÃO DE VAPOR

GERAÇ ÃO DE VAPOR Tipo de Queimador •Frontal •Tangencial








VOLTAR

CALDEIRAS FABRICAÇ ÃO E MONTAGEM

SELEÇÃO DE MATERIAIS ESPECIFICAÇ ÃO ASME SA-178 - Aço Carbono (ERW) n SA-192 - Aço Carbono (S/ Costura) n SA-209 - Aço Cromo-Molibdenio (S/ Costura) n SA-210 - Aço Carbono (S/ Costura - Médio Carbono) n SA-213 - Aço Ferritico / Autenitico (S/ Costura) n



MECÂNISMO DE FALHA ESTATÍSTICA ( MATERIAL ) A ÇO CARBONO - 40,4 % - 9,5 % n SA 209 T1 - 18,0 % n SA 213 T11 - 24,0 % n SA 213 T22 - 5,1 % n SA 213 304 / 312H - 3,0 % n OUTROS n

TENSÃO ADMISSÍVEL 1/4 DA TENSÃO DE RESISTÊNCIA n 2/3 DA TENSÃO DE ESCOAMENTO n TENSÃO NECESS Á RIA PARA PRODUZIR UM CREEP 0,01 % EM 100.000 h n 2/3 DA TENSÃO MÉDIA CAPAZ DE PRODUZIR RUPTURA EM 100.OOO H n 4/5 DA MENOR TENSÃO CAPAZ DE PRODUZIR RUPTURA EM 100.000 H n

C Á LCULO DA ESPESSURA

T =

PD 2S +P

+ 0,005 D + E

T - ESPESSURA MÍNIMA n P - PRESSÃO DE PROJETO n D - DIÂMETRO EXTERNO n S - TENSÃO ADMISSÍVEL n E - COEFICIENTE DE EXPANSÃO n

CALDEIRA FLAMOTUBULAR MONTAGEM








NR-13

Gerais É uma Norma Compulsória Revisada em 1984 e 1994, última edição de abr/95 Descumprimento: Dolo ou Culpa Implica em Multas Pode Implicar em Interdição

FISCALIZAÇÃO: Trabalhador DRT/MTb

Legislação Sobre Segurança no Trabalho LEI 6514

PORTARIAS MINISTERIAIS

SEGURANÇA E MEDICINA NO TRABALHO (1977)

MINISTÉRIO DO TRABALHO (1978)

MINISTÉRIO DO TRABALHO (1978) NORMAS REGULAMENTADORAS

NR13 Quem revisou: Comissão Tripartite -Trabalhadores Sindipetro (CUT), Força Sindical, Diesat 

Governo

DRT/SP, SSST/MTb e INMETRO 

Empresas

Abiquim, IBP, Reduc/Petrobrás

Grupo de Trabalho TRABALHADORES NILTON FREITAS DIESAT ODILON HORTA SINDIPETRO (CUT) J OSÉ AUGUSTO F.SINDICAL

GOVERNO

RUI MAGRINI ALMIR CHAVES FÁTIMA LEONE

USUÁRIOS / EMPRESAS LUIZ MOSCHINI WELSIO MONTEIRO MARCELO SALLES PETROBRÁS ALDO C. DUTRA

ABIQUIM / PQU CNI REDUC / IBP / CEPEL

DRT/SP SSST/MTb INMETRO

Escopo da NR13 É uma Norma Regulamentadora do Ministério do Trabalho e Emprego.  Tem por objetivo regulamentar as instalações, manutenção e inspeções de caldeiras e vasos de pressão naquilo que tange a segurança destas instalações. 

Principais Aspectos da Norma

Riscos Graves e Iminentes 

São Não Conformidades com a Norma que podem implicar em interdição da planta.

Falta de SV ou SV ajustada abaixo da PMTA;  Falta de instrumento que indique a pressão do vapor acumulado e controle de nível;  Falta de iluminação de emergência;  Artifícios que neutralizem sistemas de controle e segurança;  Falta de operador de caldeira;  Operação fora das condições de projeto;  Não atendimento aos prazos das inspeções. 

13.1.1 Caldeiras a vapor são equipamentos destinados a produzir e acumular vapor sob pressão superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte de energia, excetuando-se os refervedores e equipamentos similares utilizados em unidades de processo.

13.1.2 Para efeito desta NR, considera -se Profissional Habilitado aquele que tem competência legal para o exerc í cio cio da profissão de engenheiro nas atividades referentes a projeto de construção, acompanhamento de operação e manutenção, inspeção e supervisão de inspeção de caldeiras e vasos de pressão, em conformidade com a regulamenta ção profissional vigente no Paí s. s. Obs: PH são os profissionais da área de Engenharia Mecânica e de Engenharia Naval bem como os engenheiros civis com atribui ções do artigo 28 do decreto federal 23.569/33 que tenham cursado as dis ciplinas de “Termodinâmica e suas Aplica ções” e “Transferência de Calor ” ou equivalentes com denomina ções distintas, independente do n úmero de anos transcorridos desde sua formatura;

PMTA ou PMTP 13.1.3 Pressão Má xima de Trabalho Permitida - PMTP, ou Pressão Má xima de Trabalho Admissí vel vel - PMTA, é o maior valor de pressão compatí vel vel com o código de projeto, a resistência dos materiais utilizados, as dimensões do equipamento e seus parâmetros operacionais.

CATEGORIZA Ç ÃO ¾13.1.9

Para os propósitos desta NR, as caldeiras são classificadas em 3 categorias conforme segue: da Categoria “ A” são aquelas ¾ a) caldeiras cuja pressão de operação é igual ou superior a 1960 kPa (19,98 kgf/cm2); ¾b) caldeiras Categoria “C” são aquelas cuja pressão de operação é igual ou inferior a 588 kPa (5,99 kgf/cm2) e o volume é igual ou inferior a 100 litros; Categoria “B” são todas as ¾c) caldeiras caldeiras que não se enquadram nas categorias anteriores.

PRAZOS 13.5.3 Prazo má ximo para inspeção de segurança periódica a) 12 meses para caldeiras das categorias “B” e “C” ; b) 12 meses para caldeiras de recuperação de álcalis de qualquer categoria c) 24 (vinte e quatro) meses para caldeiras da categoria “ A” , desde que aos 12 (doze) meses sejam testadas as pressões de abertura das válvulas de segurança; d) 40 (quarenta) meses para caldeiras especiais conforme definido no item 13.5.5.

PRAZOS 13.5.6 Ao completar 25 (vinte e cinco) anos de uso, na sua inspeção subsequente , as caldeiras devem ser submetidas a rigorosa avaliação de integridade para determinar a sua vida remanescente e novos prazos má ximos para inspeção, caso ainda estejam em condi ções de uso.

13.5.11 Inspecionada a caldeira, deve ser emitido Relatório de Inspeção, que passa a fazer a parte da sua documentação. 13.5.12 Uma cópia do Relatório de Inspeção deve ser encaminhada pelo Profissional Habilitado, citado no subitem 13.1.2, num prazo máximo de 30 (trinta) dias a contar do término da inspeção, à representação sindical da categoria profissional predominante no estabelecimento.

13.5.13 O Relatório de Inspeção, mencionado no subitem 13.5.11, deve conter no mínimo: a) dados constantes na placa de identificação da caldeira; b) categoria da caldeira; c) tipo da caldeira; d) tipo de inspeção executada; e) data de início e término da inspeção; f) descrição das inspeções e testes executados; g) resultado das inspeções e providências;

13.5.13 O Relatório de Inspeção, mencionado no subitem 13.5.11, deve conter no mínimo: h) relação dos itens desta NR ou de outras exigências legais que não estão sendo atendidas; i) conclusões; j) recomendações e providências necessárias; k) data prevista para a nova inspeção da caldeira; l) nome legível, assinatura e número do registro no conselho do “ Profissional Habilitado” , citado no subitem 13.1.2, e nome legível e assinatura de técnicos que participaram da inspeção.

CALDEIRAS COMPONENTES

QUEIMADORES FRONTAIS

Duto de saída de Gases de

PDT

PDIC

PR PDT

Ar de combustão

PDIC

Vapor AR At omização

Óleo Combustível Querosene

combustão

GASES DE COMBUSTÃO

AR DE

AR

VENTILADOR

PV

COMBUSTÃO

PR

GASES DE COMBUSTÃO

AR DE

AR

VENTILADOR

PV

COMBUSTÃO

PR

IHI

CBC CB C

Caldeiras IHI

Rotina Roti na de de Inspeç Inspeção ão (Modê (Modêlo lo / Tipo Tipo de de Calde Caldeira) ira) AL A L STHOM

Recuperação

TUBULÃO

SH-3 SH-2

DESSUPER AQUECEDOR SH-1 ECO

SAÍDA DE GASES

QUEIMADORES TANGENCIAIS ENT. DE AR


FIM

Voltar

Voltar

Voltar

Voltar

Voltar

Voltar

Voltar

Voltar

Voltar

Rotina de Inspeção OBJETIVO Padronizar os critérios utilizados na atividade de Inspeção de caldeiras. Adequada a cada modelo / tipo: IHI - 400 t/h CBC - 400 t/h Alsthon (Confab) - 100 t/h • • •

Caracteristicas construtivas Materiais aplicados Domínio dos mecanismos de falha Equipamentos auxiliares Tubulações

• • • • •

1

Rotina de Inspeção (Modêlo / Tipo de Caldeira)

IHI

CBC

2

Rotina de Inspeção (Modêlo / Tipo de Caldeira) ALSTHOM

Recuperação 3

Freqüência de Inspeção Definidas para atender a NR-13 (máximo de 24 meses, com extensão possível de mais 06 meses caldeiras categoria “A”) e pelo estado atual da caldeira. Adotamos 30 meses (Inp. Externa, interna e T.H.) A freqüência típica de reinspeção de “pontos padrão” é de a cada cinco anos. A critério do “Profissional Habilitado” os intervalos podem ser reduzidos ou ampliados em função dos resultados das avaliações já executadas na caldeira. Considerar os equipamentos auxiliares que possuam regime operacional semelhante ao da caldeira. 4

Freqüência de Inspeção Programa de Avaliação da integridade. Aplicação: equipamentos que operam com temperatura igual ou superior a 400o C (sujeitos a danos por fluência, grafitização, etc), visando a sua extensão de vida (projeto = 30 anos). Quando aplicar: a partir das 100.000 horas de operação (antes da falha – nucleação de danos). O que fazer: aplicar técnicas de END´s e ensaios destrutivos (remoção de amostras) em pontos padronizados a partir de análise da engenharia (pontos de máxima tensão, perfil da perda da espessura, acompanhamento da alteração metalúrgica, etc). Subdividir o equipamento pelo mecanismo de dano. 5

Freqüência de Inspeção Programa de Avaliação da integridade Exemplos de sistemas: n.09 – Coletor de saída do SH3

6

Rotina de Inspeção Atividades de Pré-parada: Consiste no planejamento de todas as atividades de inspeção. São detalhadas em OS´s e enviadas ao Órgão de Planejamento. São elas: Sistemática de avaliação de integridade (END´s), inclusive de “repotencialização”; •

Relativas a alterações e reparos previstos;

•

Retirada de amostras e ensaios;

•

Equipamentos auxiliares e linhas liberados em conjunto com a caldeira. •

7

que

são

Inspeção Externa (em operação) Finalidade - Registrar as condições físicas, certificar

(laudo) a integridade e identificar indícios de danos internos:  verificação as condições operacionais (registrar vazão, perfil de combustíveis, etc);  Ocorrências operacionais anormais (vibração, ruído excessivo, aumento de temperatura, etc);  Presença de vazamentos (água, vapor, gases ou combustíveis);  Situação do isolamento térmico (exame com pirômetro ótico).

8

Inspeção Externa (em operação)

Caldeira- IHI 400 t/h

9

Inspeção Externa (em operação) Principais Partes / Componentes

Silenciosos (descarga) das Válvulas de Segurança  Válvulas de Segurança  Estrutura de sustentação da Caldeira  Tirantes de sustentação da Caldeira  Chaparia do teto  Caixa de vedação do grampo do Tubulão 

1 0

Inspeção Externa (em operação) Caixa dos coletores Corrimãos /guarda-corpo Degraus e grades de piso Isolamento do costado Conexões (tomadas de amostra) visores de chama  Vigas de contenção(buck-stay) 

1 1

Inspeção Externa (em operação) Juntas de expansão (ent./saída de Linhas) Bocas de visita Caixa dos ramonadores Estrutura de contraventamento Porcas e parafusos Chaparia do costado Chumbadores/base de concreto Tubulações 

1 2

Inspeção Externa (em operação) Maçarico  Caixa dos maçaricos e acessórios  Juntas de expansão dos maçaricos  Sistema de selagem (maçaricos/ramonadores)  Suportes de Mola  Placa de identificação 

Atividade Final: Emissão de relatório e OS´s 1 3

Inspeção Externa (em operação) 

1 4

Silenciosos das Sv´s

Inspeção Externa (em operação) Válvulas de Segurança

1 5


1 6

Estrutura de sustentação da Caldeira


1 7

Tirantes de sustentação da Caldeira


1 8

Chaparia do teto

Inspeção Externa (em operação) Caixa de vedação do grampo do Tubulão

1 9

Inspeção Externa (em operação) Caixa dos coletores

2 0


2 1

Corrimãos /guarda-corpo


2 2

Degraus e grades de piso


2 3

Isolamento do costado


2 4

Conexões (tomadas de amostra)


2 5

visores de chama

Inspeção Externa (em operação) Vigas de contenção(buck-stay)



2 6


2 7

Juntas de expansão (ent./saída de Linhas)


2 8

Bocas de visita


2 9

Estrutura de contraventamento


3 0

Porcas e parafusos


3 1

Chaparia do costado


3 2

Chumbadores/base de concreto


3 3

Tubulações


3 4

Maçarico


3 5

Caixa dos maçaricos e acessórios


3 6

Juntas de expansão dos maçaricos


3 7

Sistema de selagem (maçaricos/ramonadores)


3 8

Suportes de Mola


3 9

Placa de identificação

MECANISMO DE FALHA ESTATÍSTICA Riley Stoker Metallurgical Departaments Causa das Falhas

Falha por Corrosão = 19 % Falha Mecânica

= 81 %

MECANISMO DE FALHA FALHA MECÂNICA

3,1

2,2

8,1 %

3,8 4,9 3,5

8,6 65,8 SUPERQUECIMENTO FLUÊNCIA EROSÃO GRAFITIZAÇÃO FADIGA FALHA EM SOLDA SOLDA DISSIMILAR OUTROS

MECANISMO DE FALHA FALHA POR CORROSÃO % 40

37,2

35 30 25 20

20

15 10

9,2

10

10,8 8,1

5 0 ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO

HIDROGENIO DEP. ÓLEO

DEP. CINZAS

PITES POR OXIGENIO

CST

4,5

4

CORROSÃO CAUTICA

OUTROS

MECANISMOS DE DANOS

FALHA POR LOCAL n n n n n

PAREDE D`AGUA - 29,4 % SUPERAQUECEDOR - 44,8 % REQUECEDOR - 13,5 % ECONOMIZADOR - 4,8 % OUTROS - 7,5 %

MECANISMO DE FALHA FALHA POR MATERIAL AÇO CARBONO - 40,4 % - 9,5 % n SA 209 T1 - 18,0 % n SA 213 T11 - 24,0 % n SA 213 T22 - 5,1 % n SA 213 304 / 312H - 3,0 % n OUTROS n

MECÂNISMO DE FALHA CLASSIFICAÇÃO Ruptura por Tensão n Corrosão Lado D`Agua n Corrosão Lado do Fogo n Erosão n Fadiga n Controle de Qualidade Deficiente n

MECANISMO DE FALHA RUPTURA POR TENSÃO

SUPERAQUECIMENTO RÁPIDO n FLUÊNCIA n SOLDA DISSIMILAR n


SUPERQUECIMENTO RÁPIDO CARACTERISTICAS

TEMPERATURA DE OPERAÇÃO MUITO MAIOR QUE A DE PROJETO. n INTERVALO DE TEMPO PEQUENO n


SUPERQUECIMENTO RÁPIDO CAUSA CAUSA S : INCIDÊNCIA DE CHAMA n DEPÓSITOS EXTERNOS NÃO QUEMADOS n DEPOSIÇÃO INTERNA ALTA NÍVEL L B A IXO IXO n NÍVE n OBSTR OB STRUÇÃO UÇÃO DO TUB TUBO O n


SUPERQUECIMENTO RÁPIDO ASPECTO A SPECTO

L Á B IO IOS S FIN FINOS OS

n


FLUÊNCIA CARACTERÍSTICAS

ACÚMUL A CÚMULO O DE DANOS DA NOS n LONGO TEMPO DE EXPOSIÇÃO PODE OCORR OCORRER ER AB A B A IXO DA n PODE TEMPER TEMPERA A TURA TURA DE PRO PROJJ ETO n

MECANISMO DE FALHA RUPTURA POR TENSÃO CAUSAS : INCIDÊNCIA DE CHAMA n DEPOSIÇÃO INTERNA ALTA n ZONAS DE TENSÕES ELEVADAS n

MECANISMO DE FALHA RUPTURA POR TENSÃO O T E J O R O P T E N D E A M R A U G T N A O R L E A P / M E O T Ã A Ç A

EFEITO DA TEMPERATURA x TEMPO

E M R R B O O F S E

D O M I C S E R C A

TEMPO DA FALHA


SOLDA DISSIMILAR CARACTERÍSTICAS

FERRITICO + AUSTENITICO n TEMPERATURA E TENSÕES ACIMA DOS VALORES DE PROJETO n


SOLDA DISSIMILAR ASPECTO n

TRINCA CIRCUNFERENCIAL AO LONGO DA MARGEM DA SOLDA, NO LADO DO FERRITICO .

MECANISMO DE FALHA CORROSÃO LADO D’AGUA

CARACATERÍSTICAS

EXISTÊNCIA DA PELÍCULA DE MAGNETITA n AGUA DESMINERALIZADA E DESAERADA n

MECANISMO DE FALHA CORROSÃO LADO D’AGUA CAUSAS

CONTAMINAÇAO DA AGUA n TRATAMENTO DA AGUA DEFICIENTE n TECHO DE TUBO INSTALADO SEM A LIMPEZA INTERNA ADEQUADA n

MECANISMO DE FALHA CORROSÃO LADA D’AGUA

ASPECTO n

PITEFORME

CORROSÃO CÁUSTICA NO SUPERAQUECEDOR

MECANISMO DE FALHA CORROSÃO LADO DO FOGO

TIPOS

BAIXA TEMPERATURA n ALTA TEMPERATURA n

MECANISMO DE FALHA CORROSÃO LADO DO FOGO CORROSAO EM BAIXA TEMPERATURA

COMPOSTOS DE ENXOFRE n PONTO DE ORVALHO n DEPÓSITOS ALTAMENTE HIGROSCÓPICOS n EXCESSO DE AR n

MECANISMO DE FALHA CORROSÃO LADO DO FOGO CORROSAO EM ALTA TEMPERATURA

TEOR DE METAIS NO COMBUSTÍVEL (V - Ni - Na ) n EUTÉTICOS DE BAIXO PONTO DE FUSÃO n

CONCEITO DE EUT É TICO TICO TEMPERATURA x TEMPO G

L S

MECANISMO DE FALHA EROSÃO

n

INCIDÊNCIA DE JATO DE AGUA OU VAPOR SATURADO

MECANISMO DE FALHA FADIGA TIPOS

MECÂNICA n TÉRMICA n FADIGA CORROSÃO n

MECANISMO DE FALHA FADIGA

MECÂNICA CAUSA n

VIBRAÇÃO POVOCADA PELA RESSONÂNCIA DO FLUXO DE GASES DE COMBUSTÃO


MECÂNICA ASPECTO n

TRINCA CIRCUNFRENCIAL, NORMALMENTE, PRÓXIMO AS SOLDAS DE SUPORTES


TÉRMICA CAUSA n

FREQUENTES MUDANÇAS DE TEMPERATURA, DE MODO SEVERO E RÁPIDO, PROVOCAMDO CHOQUE TÉRMICO LOCALIZADO


TÉRMICA LOCAIS DE OCORRÊNCIA MAIS PROVÁVEL

REGIÃO DOS QUEIMADORES n REGIÃO DOS RAMONADORES n

FADIGA TÉRMICA


CORROSÃO FADIGA ASSOCIAÇ ÃO DE PROCESSO CORROSIVO COM TENSÕES CÍCLICAS.

n

FADIGA COROSÃO

FADIGA

FADIGA CORROSÃO

FADIGA TÉRMICA

Ruptura - corrosão sob-tensão-(presença de sais)

Falhas em Caldeiras Defeito de Soldagem

Vazamento

viga

Vazamento

Suporte Viga

Local do vazamento (aleta) na parede Oeste da Fornalha . Vista EXTERNA

Solda da aleta de péssima qualidade , ao lado do vazamento. Lado EXTERNO

Vazamento (furo provocado por defeito de soldagem, aliado a reparo inadequado) . Vista INTERNA do tubo.

Detalhe da foto ao lado. Vista INTERNA do tubo.

Nesta foto verifica-se a espessura do tubo em bom estado (~ 6,0mm), próximo a falha.

Aspecto interno (interior da FORNALHA) da solda da aleta no mesmo ponto da falha, visualmente em bom estado.

Vazamento

FORNALH A , parede OESTE , ponto do vazamento visto pela parte inferior da viga.

Mesmo ponto da foto ao lado.

tubos

viga

FO RNA LH A , par ede O EST E , ponto do

M esm o pont o da foto ao lado.

THE END

Inspeção interna (em parada) OBJETIVO Finalidade - Registrar as condições físicas e certificar (laudo) a

integridade das partes sobre pressão da caldeira (inclusive das linhas até o bloqueio). Principais exames/Testes executados: Inspeção visual (IV); Medição de espessura (ME); Ultra-som (US); Líquidos penetrantes (LP) Partículas magnéticas; IRIS; Metalografia por Réplicas; Manutenção/calibração (TL=Teste válvulas de Segurança; Teste Hidrostático. • • • • • • • •

•

1

em

Linha)

das

Rotina de Inspeção (Fluxo Caldeira IHI)

QUEIMADORES FRONTAIS

Duto de saída de Gases de

combustão

PDT

PDIC

PR PDT

Ar de combustão

PDIC

Vapor AR Atomi zação

Óleo Combustível Querosene

2

Rotina de Inspeção (Fluxo Caldeira CBC) TUBULÃO SH-3 SH-2

DESSUPER AQUECEDOR SH-1 ECO

SAÍDA DE GASES QUEIMADORES TANGENCIAIS ENT. DE AR 3


Inspeção Interna (em parada)

Principais Partes / Componentes  Economizador  Tubulão/Válvulas de segurança  Fornalha  Superaquecedor  Coletores  Dessuperaquecedores  Tubulação  Queimadores 4


Principais Partes / Componentes Bv´s /Refratário  Visores/Ramonadores  Dutos/Juntas expansão  Suportes/vigas  Sopradores de Ar  Preaquecedores (PR´s e PV´s)  Zona Morta (região não sujeita a chama) 

Atividade Final: Emissão de relatório e OS´s



5


Fornalha

6


Economizador

7


8

Tubulão


Tubulão

9


Tubulão

1 0


Tubulão

1 1

Inspeção Interna (em parada) Válvulas de Segurança

1 2


Fornalha

Lado do Fogo

1 3


Fornalha

1 4


Fornalha

1 5


Fornalha

1 6


Superaquecedores

1 7

Inspeção Interna (em parada) Superaquecedor

1 8


1 9


Superaquecedores

2 0


2 1


Coletores

2 2


Dessuperaquecedores

2 3


Tubulaç ão

2 4


Tubulaç ão

2 5


Queimadores

2 6


BV´s / Refrat ário

2 7


Visores / Ramonadores

2 8


Dutos / Juntas expansão

2 9


Suportes / vigas

3 0


Sopradores de Ar GASES DE COMBUSTÃO

AR DE COMBUSTÃO

AR VENTILADOR

3 1

PV

PR


Preaquecedores (PR´s e PV´s) GASES DE COMBUSTÃO

AR DE COMBUSTÃO

AR VENTILADOR

3 2

PV

PR

Inspeção Interna (em parada) Preaquecedores (PR´s/PV´s)

3 3


Preaquecedores (PR´s e PV´s) GASES DE COMBUSTÃO

AR DE COMBUSTÃO

AR VENTILADOR

3 4

PV

PR


3 5


3 6

Inspeção Interna (em parada) Zona Morta (região não sujeita a chama)

3 7

EXERCÍCIO DE INSPEÇÃO DE CALDEIRAS 1 - Defina : • • • • •

Geração de Vapor Vapor Saturado Vapor Superaquecido Caldeira NR-13

2 - Responda com suas palavras : • • •

• • • • • • • •

Qual a classificação de caldeira quanto a circulação de água ? Qual a classificação de caldeira quanto a posição dos queimadores ? Por que em alguns tipos de caldeiras é necessário a existência de bombas entre o tubulão e coletor inferior no circuito água e vapor ? Qual a região da caldeira em qual mais se registrou falhas ? Qual a Classificação das falha possíveis de ocorrer numa caldeira ? Quais as falhas associadas com as tensões atuantes em uma caldeira ? Quais as causas de corrosão pelo lado da água ? Quais as causas de corrosão pelo lado do gases de combustão ? Quais Locais prováveis de ocorrência de fadiga térmica ? Qual o aspecto de uma falha por fluência ? Por na falha por superaquecimento rápido a trinca é longitudinal ao eixo do tubo ?

3 - Qual a função principal ? • • • • • •

Tubulão Risers ou tubos de subida Down comer ou tubos de descida Superaquecedor Economizador Dessuperaqucedor

4 – Marque a altenrantiva certa Corrosão por ácido sulfúrico pode ocorrer mais facilmente em que região da caldeira: (a) Tubulão (b) Superaquecedor Primário (c) Superaquecedor Secundário (d) Pre aquecedor Regenerativo

O mecanismo de dano Fluência pode ocorrer mais facilmente em que região da caldeira (a) Tubulão (b) Economizador (c) Superaquecedor Secundário (d) Pre aquecedor Regenerativo

É uma aplicação de Caldeira flamotubular (a) Usina Nuclear (b) Aquecimento de água em hotéis (c) Na geração de Energia de grandes Usinas Termo Elétricas (d) Na geração de Energia de grandes Usinas Hidro Elétricas

É uma causa do mecanismo de superaquecimento rápido na caldeira (a) formação de ácido sulfúrico

Inspeção de caldeiras - Brasil

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