Estudo da soldadura em carga de uma tubagem API 5L

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Face à necessidade de realizar reparações e ligações em gasodutos existentes, tornou-se vantajoso a execução destes trabalhos sem interrupção de funcionamento da instalação. Tal implica a execução da soldadura de um acessório em aço carbono à tubagem em serviço, solidarizando-o de modo a manter o conjunto estanque para a máxima pressão de operação. Esta dissertação aborda os problemas operativos identificados na operação de soldadura denominada em carga, assim como a forma de minimizar, baixando o risco de uma intervenção potencialmente perigosa. Nela são abordadas as duas maiores preocupações na operação de soldadura em carga: a perfuração inadvertida da tubagem (“burnthrough”) e o fenómeno de fissuração a frio, qualquer delas originando o colapso catastrófico da instalação podendo comportar em casos mais severos a perda de vidas humanas. Para validar as diversas práticas operativas destinadas a minimizar estes dois fenómenos, foram efectuados estudos térmicos para verificação do tipo de escoamento, da necessidade de pré-aquecimento e temperatura interpasses, validação da entrega térmica, da geometria das juntas e da sequência de deposição de passes. Adicionalmente, foi verificada a adequação do material API 5L X70 para a execução de Intervenções em Carga, em termos de resistência à fissuração a frio. Finalmente, elaboraram-se procedimentos de soldadura destinados a diminuir a incidência dos problemas identificados. Nos últimos anos foram desenvolvidos no campo da engenharia abordagens académicas e experimentais, com vista ao desenvolvimento de aplicações manuais ou computacionais. Verificou-se nesta dissertação a necessidade de aprofundar os estudos de escoamento de calor recorrendo a métodos de elementos finitos para as geometrias envolvidas e tipo de fluido.