E-QP-ECD-078 REV. C 02/Abr/2008 PROCEDIMENTO DE CONTROLE DIMENSIONAL - GABARITO DE FORMA PARA VASOS DE PRESSÃO -

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1 ENGENHARIA PROCEDIMENTO DE CONTROLE DIMENSIONAL - GABARITO DE FORMA PARA VASOS DE PRESSÃO - Os comentários e sugestões referentes a este documento devem ser encaminhados ao SEQUI, indicando o item a ser revisado, a proposta e a justificativa. SL SERVIÇOS E LOGÍSTICA Este documento normativo tem a validade de 2 (dois) anos a partir da sua edição, prazo máximo para a realização da próxima revisão. Este prazo poderá ser alterado em razão de requisitos operacionais, ou alterações em requisitos dos SNQC s ou Sistema Petrobras. SEQUI CERTIFICAÇÃO QUALIFICAÇÃO E INSPEÇÃO 1. OBJETIVO 2. DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA 3. TERMINOLOGIA 4. INSTRUMENTOS 5. EXECUÇÃO ÍNDICE 6. REGISTROS Apresentação Este procedimento visa estabelecer os critérios, para traçagem de gabaritos de forma para vasos de pressão utilizados no processo de Qualificação de Pessoal, nas provas de Controle Dimensional. GESTOR: SL/SEQUI - CI APROVADOR: SL/SEQUI - CI UMBERTO EZIO ENRICO TOMASI JOSÉ ANTÔNIO DUARTE Matrícula Matrícula páginas A IMPRESSÃO E REPRODUÇÃO DESTE DOCUMENTO TORNA A CÓPIA NÃO CONTROLADA

2 CONTROLE DE REVISÕES REV. DESCRIÇÃO DATA 0 Emissão original 10/01/2005 A Inclusão dos itens 5.2, 5.3 e item 6 28/06/2005 B Revisão Geral 04/07/2007 C Revisão Geral 02/04/2008 2

3 1 OBJETIVO Este procedimento tem por objetivo descrever processos de traçagem de gabaritos de forma para vasos de pressão com tampos elípticos, semi elípticos e toriesféricos, utilizados no Processo de Qualificação de Pessoal, nas Provas de Controle Dimensional. 2 DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA PI-25-SL/SEQUI Plano de Gestão Integrada do SEQUI. ASME VIII Rules for Construction of Pressure Vessels 3 TERMINOLOGIA São adotadas as definições constantes do Plano de Gestão Integrada do SEQUI - PI-25- SL/SEQUI-001, além das seguintes: Anel Enrijecedor anel externo ou interno ao costado do vaso, feito em perfil metálico com a qualidade de enrijecer o costado. RL Raio interno da calota esférica de tampos toriesféricos R Raio interno de concordância de tampos toriesféricos. 4 INSTRUMENTOS Trena milimetrada de 5 m Escala milimetrada de 1 m Esquadro metálico Riscador Fio de nylon 0,6 mm Curva francesa Cintel Compasso 5 EXECUÇÃO 3

4 Para gabaritos externos, deverá ser somada a espessura da chapa no raio do tampo. O seguinte roteiro deve ser seguido na confecção de gabaritos de forma para tampos de vasos de pressão externa e interna. 5.1 MÉTODO ASME VIII a) Determinar as dimensões L, Do e t do vaso: Do = diâmetro externo do trecho cilíndrico do casco ou tubo, ou diâmetro externo da esfera. L = comprimento total do tubo entre (virolas) cascos, ou comprimento de projeto da secção do vaso, tomada como a maior das seguintes: Distância entre a linha de curvatura do tampo mais um terço da profundidade de cada tampo formado, se não existir anéis enrijecedores (excluindo tampos cônicos e secções); Distância entre a junção do cone-cilíndrico para vasos com um cone ou tampos cônicos se não existir anéis enrijecedores; - a maior distância centro a centro entre quaisquer dois anéis enrijecedores; - a distância do centro do primeiro anel enrijecedor até a linha tangente ao tampo formado, mais um terço da sua profundidade (excluindo tampos cônicos e secções); todas medidas paralelas ao eixo do vaso; - a distância do primeiro anel enrijecedor no cilindro até a união cone-cilindro; - o comprimento equivalente dos tampos cônicos e secções como dado em UG-33(b) e (f). - para esferas L é metade do diâmetro externo Do; - para cones e secções cônicas Le = 0,5L (1 + Ds/De) Onde: Ds = diâmetro menor do cone De = diâmetro maior do cone L = comprimento da secção cônica Le = comprimento equivalente da secção cônica e em qualquer secção transversal, tendo em diâmetro externo de Dx L = Le(De/Dx) Do = Dx 4

5 t = espessura mínima requerida do casco cilíndrico ou tubo, ou casco esférico, excluída a sobre-espessura de corrosão. b) Definir o comprimento do arco do gabarito de forma consultando a fig. UG Para consulta da fig. UG 29.2 é preciso definir L/Do e Do/t. Com L/Do e Do/t entrar na fig. UG 29.2 e definir o arco. O comprimento da corda do gabarito é igual a dicas vezes o comprimento do arco definido em UG c) Depois de definido o gabarito de forma, deve-se consultar a fig. UG 80.1 e definir o desvio máximo permitido de circularidade (e) a ser empregado com o gabarito definido. d) Construir o gabarito quando o raio de curvatura do vaso for muito grande, o seguinte processo pode ser empregado para definir pontos do arco do gabarito e com isso permitir seu traçado: Q M C x P N r-x r Fig 1 - Determinação dos pontos do arco de um gabarito. A flecha x é definida, a partir das relações de PITÁGORAS, por: X = r - r² - c² A partir da fórmula acima poderemos determinar o número de pontos que desejarmos, simplesmente definindo a flecha do arco MQ pelo mesmo processo, depois a flecha da metade do arco MQ (fig. 2), e assim por diante. Definido um número de ponto do arco, este deve ser traçado com auxílio de uma curva francesa ou outro instrumento auxiliar. 5 O

6 X' Q X' R S x M P' P' N P r - x r - x r x r o Fig. 2 e) Para tampos hemisféricos ou para qualquer porção esférica de tampos toriesféricos ou elipsoidais o ASME VIII também requer a confecção de gabaritos de forma. A determinação da curvatura do tampo e do gabarito se torna muito simples, por requerer somente a definição do centro e tamanho do raio, portanto, a semi-circunferência pode ser traçada por uma simples passada de um compasso, sem precisar determinar pontos da curva para o traçado. 5.2 TEMPO SEMI ELÍPTICO INTRODUÇÃO A elipse é uma curva que é formada por um ponto que se move em um plano de forma que a soma das distâncias deste ponto a outros dois (estes dois pontos se chamam focos), que permanecem fixos, é sempre a mesma. De acordo com a figura 1, o ponto móvel está representado com as letras B, C e D, e os focos com as letras F e F. 6

7 Elementos da elipse: Centro: 0 Vértices: AA BB Focos: F e F Eixomaior: AA Eixo menor: BB FB = BF = AO = OA' Distância entre focos: FF = 2 (FB) 2 (BO) 2 Raios vetores: FB, BF, F D, DF, FC, CF, etc TRAÇADO DA ELIPSE a) Primeiro Procedimento Traçado de uma oval (curva substitutiva da elipse). Unem-se os vértices A e B (fig. 2), e tendo O como centro, se traça um arco de arco OA, até cortar com o prolongamento do eixo vertical, obtendo-se assim o ponto A ; depois, com centro em B, se traça outro arco de raio BA até cortar a reta que une os vértices A e B, obtendose assim o ponto A 1 ; na seqüência, se traça uma perpendicular no ponto médio da reta AA 1, que corta os eixos nos pontos O 1 e O 2. Na continuação com um raio igual a distância O 1 A se traça um arco com centro em O 1, até cortar a reta que une os centros O 1 e O 2 ; na seqüência se traça outro arco com centro em O 2 e com raio igual a O 1 B, até cortar a reta que os une. Desta forma se obtém um quadrante, portanto, os demais quadrantes se traçam de forma similar por estarem em simetria. b) Segundo Procedimento: do foco F (fig. 3), se traça um arco com um raio qualquer, desde que não seja maior que a distância FA, e depois a partir de F como centro se traça outro arco (este arco já não pode ter um raio qualquer, mas tem que ser a diferença do eixo maior AA e a distância do arco primitivo) que corte o anterior obtendo-se o ponto D. Da mesma forma se obtém os pontos que sejam convenientes e em seguida deve-se uni-los com uma régua flexível. 7

8 c) Terceiro Procedimento: Do centro O (fig. 4), se traçam duas circunferências que passem pelos vértices, e de um ponto qualquer C, por exemplo, liga-se este ponto por meio de uma reta com o centro O, cortando esta reta em C. De C se traça uma paralela ao eixo vertical e de C, outra paralela ao eixo horizontal, determinando na intersecção o ponto C1, que é o ponto por onde passa a curva da elipse. Desta mesma forma se determinam mais pontos e depois deve-se uni-los com uma régua flexível. d) Quarto Procedimento: se divide a distância AO (fig. 5) em um número qualquer de partes iguais; em seguida, se levanta uma perpendicular no ponto A formando um segmento de mesmo comprimento de OB, dividido em tantas partes como o anterior. Os pontos de divisão do segmento devem então ser unidos com B e na seqüência se une o vértice B com os pontos de divisão (do eixo maior) prolongando-se até interceptar-se com outras retas (conforme mostra o desenho) obtendo-se assim pontos que passam pela curva da elipse. 5.3 TRAÇADO DE ARCOS DE RAIO GRANDE Quando se trata de traçar arcos de raio grande (fig. 6), para os quais o compasso não 8

9 tem capacidade, pode-se obter o traçado da seguinte forma: Se traça uma semi-corda AC, depois a flecha CD, a partir de D se traça uma linha indefinida, paralela à semi-corda. Depois se levanta uma perpendicular no ponto A até cortar a linha indefinida no ponto E, liga-se os pontos D e A por meio de uma reta, e no ponto A se levanta uma perpendicular a esta reta, até cortar no ponto F. Divide-se distância FD em partes iguais (quanto mais partes, melhor) obtendo-se os pontos a, b e c; depois se divide a semi-corda em tantas partes como a anterior (quatro, neste caso) e se une estes pontos com os anteriores. Na seqüência, se divide a distância AE em tantas partes como as anteriores, obtendo-se os pontos a 1, b 1 e c 1, liga-se estes pontos com o ponto D e obtém-se as retas aa, bb, cc obtendose os pontos a 2, b 2 e c 2, que são pontos por onde tem que passar o arco. Liga-se estes pontos com uma régua flexível, determinando-se assim, o arco desejado. 5.4 TAMPO TORISESFÉRICO INTRODUÇÃO Tampos toriesféricos são tampo que possuem uma calota esférica de raio interno RL, e um raio interno de concordância r, conforme mostrado na figura 3. Pelo código ASME, seção VIII divisão 1, admite-se tampos toriesféricos cujo valor do raio de concordância é igual a 6% do raio interno da calota esférica, e o raio interno da calota esférica igual ao diâmetro externo da saia do tampo. Admite-se também tampos com outras proporções TRAÇADO DO TAMPO No projeto de tampos toriesféricos temos, além de outras, as seguintes variáveis envolvidas: 9

10 RL raio interno da calota esférica; R raio interno de concordância; D diâmetro interno da parte cilíndrico (saia) do tampo; L/r relação entre os raios da calota e de concordância. Na tabela 1 são mostradas os valores da relação L/r. Valores de M para o cálculo de tampos toriesféricos (transcrita da TABLE do código ASME, seção VIII). L/r M L/r M L/r M Tabela 1 Para a traçagem do tampo toriesféricos, devem conhecer um número suficiente de variáveis envolvidas, de forma a permitir a definição dos valores do diâmetro interno da saia do tampo (D), do raio interno da calota esférica (RL) e do raio interno de concordância. Com a definição desses valores, define-se também a origem de RL, marcado sobre uma reta perpendicular que possa pelo ponto médio de linha do diâmetro interno (D), assim como o ponto de origem de r, marcado a partir dos extremos da linha de diâmetro (D). Com esses pontos identificados e marcados, traça-se o tampo, sendo que o raio RL passa pelo ponto de origem de r e corta o raio interno de concordância no ponto de tangência entre esse e o raio interno da calota esférica. 6 REGISTROS O registro de resultados, na prova de traçado de gabarito de forma é a própria placa de alumínio que o candidato usa na execução da prova. Além do traçado na placa o inspetor deve registrar no mínimo seu número no SEQUI, a data de realização da prova, e o traçado da curva sobre o formulário fornecido pelo examinador. 10