Tubos soldados de aço inoxidável ASTM A312 TP304N: Capacidades de fabricação e especificações do produto

País:Brasil (Bacia de Campos, offshore do Rio de Janeiro)
Padrão e Grau:ASTM A312 TP304N (soldado)
Dimensões e quantidade:

• Diâmetro externo 219,1 mm (8") × Schedule 10S (espessura da parede 3,76 mm) – 1.200 metros (aprox. 28 toneladas) – Processo EFW
• Diâmetro externo de 168,3 mm (6") × Schedule 10S (3,40 mm de espessura da parede) – 1.800 metros (aproximadamente 22 toneladas) – Processo ERW
• Tubo de 114,3 mm (4") de diâmetro externo × Schedule 10S (3,05 mm de espessura) – 2.500 metros (aproximadamente 20 toneladas) – Processo ERW
• Tubo de 60,3 mm (2") de diâmetro externo × Schedule 10S (2,77 mm de espessura de parede) – 3.000 metros (aproximadamente 12 toneladas) – Processo ERW
• Diâmetro externo 406,4 mm (16") × Schedule 10S (4,78 mm de espessura da parede) – 300 metros (aprox. 12 toneladas) – Processo EFW (colunas estruturais)

Total:8.800 metros (8,8 km), aproximadamente 94 toneladas

Especificações:Tubos ASTM A312 TP304N com tratamento térmico de solubilização e decapagem, extremidades chanfradas. Teste hidrostático. 100% de ultrassom para tubos EFW e correntes parasitas para tubos ERW. Inspeção pós-fabricação (PMI) em todos os tubos. Teste de tração (limite de escoamento ≥ 275 MPa, obtido entre 310 e 340 MPa; resistência à tração ≥ 550 MPa, obtido entre 580 e 620 MPa). Impacto Charpy a -20 °C (mínimo de 27 J, obtido entre 100 e 150 J). Teste de corrosão intergranular conforme ASTM A262 Prática E (aprovado). Inspeção por terceiros realizada pela DNV Brasil.

Aplicativo:Tubulações de processo e suportes estruturais para uma plataforma de produção offshore na Bacia de Campos. As tubulações de processo transportam água produzida e gás de baixa pressão a 50-80°C com baixo teor de cloreto (água produzida tratada). Os suportes estruturais são para skids de equipamentos e racks de tubulação. A plataforma exigia redução de peso para prolongar sua vida útil (devido a preocupações com fadiga). O aço TP304N foi selecionado por sua resistência ao escoamento 35% maior, permitindo paredes mais finas (Schedule 10S em vez de Schedule 40S) tanto para as tubulações quanto para os elementos estruturais.

Contexto de Engenharia:A plataforma foi originalmente projetada para tubulações de aço inoxidável 304. Ao atualizar para TP304N e reduzir a espessura da parede de Schedule 40S (4,55-8,18 mm) para Schedule 10S (2,77-4,78 mm), a equipe de engenharia alcançou uma redução de 45% no peso das tubulações e de 30% no peso dos suportes estruturais – uma economia total de 35 toneladas (27% do peso original). Isso permitiu que a plataforma permanecesse dentro do limite de peso da superestrutura.

Desafios e soluções técnicas:

• Redução de peso sem comprometer a capacidade de pressão.– A maior resistência ao escoamento do TP304N permitiu paredes mais finas, conforme a norma ASME B31.3. Para tubulações de 8″, o Schedule 10S (3,76 mm) substituiu o Schedule 40S (8,18 mm), reduzindo o peso em 54%. A Womic forneceu a certificação dimensional e os relatórios de teste de pressão. O teste hidrostático a 3,0 MPa foi aprovado (pressão de projeto de 1,8 MPa, pressão de teste de 2,7 MPa).
• Correspondência da resistência do metal de solda– O metal de solda ERW e EFW deve ter resistência igual à do metal base. A Womic otimizou os parâmetros ERW para atingir uma eficiência de junta soldada de 95% (resistência à tração de 560 MPa contra 590 MPa do metal base). As soldas EFW com metal de adição ER308 atingiram 100% de eficiência. Todos os testes de tração das soldas foram aprovados.
• Resistência à corrosão com espessura de parede reduzida– Paredes mais finas têm menor tolerância à corrosão. A água produzida tem baixo teor de cloreto (< 50 ppm) e pH entre 6,5 e 7,5, portanto a taxa de corrosão é baixa. O aço TP304N apresenta resistência à corrosão por pite ligeiramente superior à do 304 devido à presença de nitrogênio. A Womic realizou o teste de corrosão por pite ASTM G48 (24 h a 22 °C) – sem corrosão por pite. O cliente aceitou.
• Dimensionamento de suporte estrutural utilizando TP304N– As colunas estruturais de 16 polegadas utilizaram aço Schedule 10S (4,78 mm) em vez de Schedule 40S (9,53 mm). A análise de elementos finitos (FEA) confirmou que a parede mais fina, com maior resistência ao escoamento do TP304N, proporcionou capacidade de carga equivalente. A Womic forneceu uma tolerância de retilineidade ≤ 0,15% para a estabilidade da coluna.
• Procedimento de soldagem em campo para TP304N– A equipe de manutenção da plataforma precisou modificar a tubulação durante a instalação. A Womic forneceu a EPS (Especificação de Procedimento de Soldagem) utilizando GTAW com metal de adição ER308, aporte térmico ≤ 1,8 kJ/mm e temperatura entre passes ≤ 150 °C. Vinte corpos de prova de solda foram aprovados nos ensaios de radiografia, líquido penetrante e tração.
• Logística para a Bacia de Campos– Os tubos foram enviados de Xangai para o Rio de Janeiro e, em seguida, para a plataforma offshore por meio de um navio de abastecimento. A DNV inspecionou os tubos no momento do carregamento. Todas as 94 toneladas foram entregues em duas remessas ao longo de 5 semanas.

Resultado:Tubulações e suportes estruturais da superestrutura da plataforma foram instalados no segundo trimestre de 2024. A redução de peso de 35 toneladas permitiu que a plataforma atendesse ao limite de peso da superestrutura sem a necessidade de reforço estrutural. Após 12 meses de operação, a inspeção não apresentou corrosão ou falhas de solda. A operadora planeja utilizar o aço TP304N em futuras atualizações da plataforma para reduzir o peso e prolongar a vida útil do ativo. A Womic Steel agora é uma fornecedora qualificada para atender às necessidades de tubulação de aço inoxidável dessa operadora.

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