Simulação computacional das juntas soldadas de um revestimento lining para torre de destilação de petróleo

Abstract

A busca na otimização dos processos construtivos para a indústria de petróleo e gás é uma preocupação sempre crescente por parte dos executores, visando principalmente ganhos em competitividade através do trinômio prazo, preço e qualidade.O objetivo destapesquisa é simular tensões residuais em juntas soldadas através do software SYSWELD e comparar os resultados com as medições obtidas em um corpo de prova de produção para qualificação de procedimento de soldagem, segundo o código ASME IX. As torres de destilação, atualmente em operação nas diversas unidades de refino de petróleo, são normalmente fabricadas em chapas de aço carbono (casco) com a aplicação de um revestimento do tipo “lining”, utilizando-se chapa de aço inoxidável, unidas através de cordões de soldas contínuos. Após um determinado período de operação de umaunidade surgem trincas na zona termicamente afetada (ZTA) neste revestimento. Experimentos realizados em outros trabalhos acadêmicos, onde foiutilizado um aço inoxidável AISI 317L como “lining” ao invés do aço inoxidável 316L, então usado, têm apresentado bons resultados para as juntas soldadas sem a ocorrência de trincas na ZTA ou no MS. A metodologia aplicada para a solução do problema foi realizar a soldagem de um corpo de prova (CP) com revestimento “lining”, usando osprocessos de soldagem FCAW-G e SMAW, em posição de soldagem equivalente ao casco da torre de destilação, e coletar as variáveis essências do procedimento (corrente, tensão e velocidade de soldagem médias), afim de constituir os inputs para a simulação computacional. Após realizar a soldagem do CP simular um ensaio de fadiga térmica no CP com temperaturas variando de 400°C (673 K) a 300°C (505 K) por um período de 0,5 hora, durante 3 ciclos, constituindo uma batelada e resfriar no forno até atingir a temperatura ambiente. Realizar uma inspeção visual nas juntas e aplicar um ensaio por líquido penetrante, com a finalidade de detectar trincas na ZAT e no MS. Os resultados obtidos pela simulação computacional, utilizando o aporte térmico induzido pelo processo de soldagem, mostraram-se satisfatórios e coerentes com os resultados experimentais. Desta forma foi demonstrada a eficiência da metodologia para obtenção das propriedades mecânicas na soldagem desses revestimentos “lining” com a alteração proposta. Assim, a simulação computacional pode seruma ferramenta importante para o projeto de juntas soldadas, podendo antecipar resultados de possíveis descontinuidades neste tipo de revestimento para equipamentos da indústria de Petróleo e Gás.