Estudo da qualificação de procedimento de soldagem para tubulações de aço ASTM A335 Gr P11 utilizado em centrais termoelétricas

Abstract

Pipes for superheated steam driving thermoelectric plants require high mechanical strength at high temperatures. In such complex piping systems, the most used form for joining pipes and fittings is welding, and the mostly joints are chamfer with full penetration. The materials most commonly used today for these systems are the ASTM A335 Gr P11 and P22, which contain chromium and molybdenum as an alloying element mechanical strength in temperatures above those which can still be used in carbon steels. In this sense, the present monograph aims to study the qualification of a welding procedure for superheated steam conduction pipes for electric power generation, designed according to the main design code for power pipes, B31.1 - Power Piping, Which establishes that the welded joints are performed by the requirements of the Boiler & Pressure Vessel Code, Section IX (BPVC.IX), both of American Society of Mechanical Engineers (ASME). The welding for the qualification of the studied procedure was done by the Gas Shielded Tungsten Arc Welding (GTAW) and Shielded Metal Arc Welding (SMAW), processes in a full penetration bevel joint in test specimenofsteel tube ASTM A335 Gr P11, with preheating and post weld heat treatment. The performance of the welded joint was verified according to ASME BPVC.IX, by tensile tests, lateral bending and hardness, which presented satisfactory results, that is, the welded joint showed capacity to reproduce the mechanical properties required for the material selected by the project based in stress analysis towards ASME B31.1 code

Tubulações para condução de vapor superaquecido em centrais termoelétricas requerem elevada resistência mecânica em altas temperaturas. Nestes sistemas complexos de tubulações, a forma mais empregada para a união de tubulações e acessórios é a soldagem, principalmente por juntas de chanfro com penetração total. Os materiais mais empregados, atualmente, para estes sistemas são os da classificação American Society for TestingandMaterials (ASTM)A335 Gr P11 e P22, os quais contêm cromo e molibdênio como elementos de liga para aumento da resistência mecânica em temperaturas superiores aquelas em que ainda podem ser empregados os aços carbono. Neste sentido, a presente monografia tem por objetivo estudar a qualificação de um procedimento de soldagem para tubulações de condução de vapor superaquecido para geração de energia elétrica, projetada conforme o principal código de projeto para tubulações de energia, B31.1 - Power Piping, o qual estabelece que as juntas soldadas sejam realizadas pelos requisitos do Boiler &PressureVesselCode, Section IX(BPVC.IX), ambos da American SocietyofMechanicalEngineers(ASME). A soldagem para a qualificação do procedimento estudado foi feita pelos processos a arco elétrico GasShieldedTungstenArcWelding (GTAW) e Shielded Metal ArcWeldind (SMAW), em uma junta de chanfro com penetração total, em um corpo de prova de tubo de aço ASTM A335 Gr P11, com pré-aquecimento e tratamento térmico de alívio de tensões. O desempenho da junta soldada foi verificado conforme ASME BPVC.IX, pelos ensaios de tração, dobramento lateral e dureza, os quais apresentaram resultados satisfatórios, ou seja, a junta soldada demonstrou capacidade de reproduzir as propriedades mecânicas requeridas, para o material selecionado pelo projeto baseado em análise de tensões e código ASME B31.1