Estações de controlo por válvulas, [1.7].

A Legislação por motivos de segurança, fixa o volume máximo de GN que em caso de rotura do pipeline, poderá eventualmente escapar para a atmosfera. Este volume de GN é função da densidade populacional do local por onde passa o pipeline. Daí que, se instalem no pipeline, válvulas de seccionamento, a distâncias Regulamentares (entre 5 e

20 Kilometros), as quais em situação de rotura permitem o isolamento do sector do pipeline em causa. Tal como o diâmetro do pipeline e a pressão a que o GN é

transportado, são definidas na fase de projecto, também o são as válvulas e a respectiva distância (máxima) entre elas. Com a finalidade de fornecer GN aos diversos pontos de consumo a partir destas estações, instalam-se no pipeline, válvulas de derivação.

Estas válvulas de seccionamento e de derivação, assim como as bombas, são comandadas manualmente no local, ou por controlo remoto através de sistemas de telecomando existente no pipeline.

Figura 1.10 - Estação de controlo por válvulas, Campo Maior.

No inicio e no fim de cada sector do pipeline, são instalados uns cilindros especiais, com tampa de abertura rápida e equipados com válvulas de isolamento de pressurização e despressurização, para operações de inspecção que consistem em introduzir num destes cilindros especiais, um dispositivo de inspecção, pig, para controlo da condição estrutural ou para limpeza, adaptado ao diâmetro interior dos tubos que formam o

pipeline, sendo posteriormente pressurizado com ar comprimido percorrendo o interior

se tenham formado, ou inspeccionando em acções de Manutenção a condição estrutural dos tubos que compõem o pipeline

Figura 1.11 - Estação de lançamento/recepção de pigs, Bidoeira.

1.4 - REN Gasodutos, pipeline case study [1.8].

Figura 1.14- Rede de Transporte de GN por Pipelines

1.4.1 - Pressão de serviço e factor de segurança [1.9] - Pressão de Serviço, p.

É baseada na tensão de cedência mínima do material dos tubos que compõem o

pipeline, x ced x e 2e . FS p D σ = (1.1)

p, pressão interna de GN ou de serviço E, espessura do material do tubo

σ

ced, tensão de cedência mínima do material FS, factor de segurança

De, diâmetro exterior do tubo

Constata-se que a pressão a suportar pelo tubo é proporcional à sua espessura e tensão de cedência daí ser controlada na sua composição metalúrgica a percentagem de carbono. Actualmente tubos de alta resistência são: API 5L X65-X70-X80-X 100).

- Factor de segurança, FS.

Representa o rácio entre tensão de serviço do pipeline e a tensão de cedência do material dos tubos que o compõem,

ced op FS σ σ = (1.2) 1 FS< Factor de segurança (1.3)

σ_{op,Tensão de serviço}

σ_{ced, Tensão de cedência mínima do material do tubo}

O factor de segurança, FS, é função da localização do pipeline, da densidade

populacional e da distância mínima em relação a edifícios ocupados, sendo variável conforme o código de construção aplicado:

Norma Europeia, que especifica um máximo de 0,72 aumentando em função da

densidade populacional.

Norma Americana, que varia entre 0,4 e 0,8 áreas muito ou pouco densas.

Tabela 1.1 - Factor de segurança vs classes de localização do tubo

Classes 1 2 3 4

Factor de Segurança 0,72 0,60 0,50 0,40

1.4.2 – Soldadura

Os tubos são construídos, a partir de chapa enformada, unida por processos de soldadura por arco submerso, com vários passes sobrepostos e submetidos a acções de Controlo da Qualidade por meios não destrutivos ensaios por Ultrasons em toda a linha de

fabrico.

O processo de soldadura intervém em várias fases da construção, tais como: - Fabrico dos tubos e união dos tubos antes de serem depositados na vala; - Soldadura de acessórios (falanges, curvas e tês) e modificações no pipeline.

Selecciona-se o processo de soldadura a aplicar: manual ou semiautomático: processo manual é por arco eléctrico com eléctrodos revestidos celulósicos ARC WELDING MANUAL PROCESS,processo semiautomático MIG METAL INERT GAS.

O procedimento de soldadura é qualificado e a soldadura é realizada por soldadores

certificados (para o material, a espessura, o processo e a posição de execução).

Dá-se um pré aquecimento da zona a soldar de modo a reduzir a humidade existente e consequentemente a melhorar a difusibilidade do hidrogénio com redução de ferrites (fissuração a frio) [1.10].

- A soldabilidade dos aços dos tubos do pipeline é controlada através da análise dos

elementos, que compõem o teor de Carbono Equivalente, Ceq [1.11], dado pela

expressão (1.4) 15 % % 5 % % % 6 % % % %Ceq= C+ Mn+ Si+ Cr+ Mo+ V + Ni+ Cu (1.4)

Figura 1.16 – Processo de soldadura eléctrica manual, SMAW, Santarém.

Figura 1.17- Processo de soldadura semiautomática, MIG/MAG, Sines

Entre os possíveis defeitos de soldadura relacionados com as características do material e dos processos de soldadura, incluem-se:

- Fissuras por hidrogénio na zona termicamente afectada pela temperatura da soldadura, devidas à formação de sulfuretos;

- Fissuras no material soldado devidas ao hidrogénio que entra na composição dos eléctrodos;

- Fissuras no material soldado, após a solidificação;

Figura 1.18 – Soldadura, Braga

O endurecimento e a eventual fissuração na zona afectada pelo calor são controlados da seguinte forma:

- Análise do metal próximo da soldadura;

- Controlo do teor de hidrogénio no metal de adição, eléctrodo;

- Pré aquecimento e controlo, entre passes, da temperatura do cordão soldado; - Pós aquecimento;

- Pós tratamento térmico.

A fissuração a frio é um risco a ter em conta em aços utilizados em pipelines, construídos maioritariamente pelo processo de soldadura manual por arco eléctrico, no qual por razões de produtividade, se utilizam eléctrodos celulósicos que contêm alta percentagem de compostos que originam elevado teor de hidrogénio. Nos aços carbono, a susceptibilidade de fissura a frio na zona afectada pelo calor é reduzida pelo pré aquecimento, o qual diminuindo a temperatura de arrefecimento, evita o endurecimento na zona afectada pelo calor, tornando-a menos propícia ao desenvolvimento de fissuras.

1.4.3 – Pipeline em vala e testes hidrostáticos

- Legislação Portuguesa [1.12] da serventia do Projecto do pipeline de GN.

Resulta na demarcação da pista de trabalho e da preparação do solo para receber o

No caso Português, consta de Legislação que define o regime da ocupação do espaço,

servidão do solo em que o pipeline é depositado, enterrado onde posteriormente irá

operar.

Esta zona de servidão é função do diâmetro do tubo (no caso concreto, varia de 15 a 20

metros de largura), e quanto a ela a referida Legislação, define a utilização futura em

termos agrícolas e outros, tendo em vista a Segurança de pessoas e bens, relativamente a esta infra-estrutura energética, que se desenvolve ao longo de cerca de 1500 Kilometros.

Figura 1.19 - Regime de Servidão que demarca as distâncias na Rede, REN-Gasodutos

Anteriormente á abertura da vala onde irá ser depositado o pipeline, processa-se a um estudo geológico do terreno [1.13], recorrendo-se ao uso de explosivos quando exigido pela natureza rochosa do solo para a execução adequada da abertura da vala.

- Preparação da vala que contém o pipeline de GN

Figura 1.20 – Vala para o pipeline, Sines.

Após a execução das soldaduras, estas são inspeccionadas por ensaios não destrutivos

END, posteriormente processa-se a decapagem dos tubos por jacto de areia, na zona

soldada. Depois destas operações os tubos são revestidos exteriormente [1.14] nas Juntas soldadas com material de características idênticas polietileno às do revestimento de fábrica, sendo então verificado as condições de aderência ao tubo do revestimento feito nesta zona do tubo por processo manual.

Depois de executado o revestimento das costuras soldadas, a vala é preparada com solos macios isentos de pedras de granulometria excessiva que possa afectar a integridade do revestimento dos tubos.

- Deposição do pipeline em vala

Os tubos depois de soldados, controlados e revestidos, são depositados na vala, sendo esta coberta com o solo preparado (com granulametria controlada) e à distância regulamentar (mínimo de 800 milímetros de profundidade), é colocada uma fita avisadora contendo a frase, Tubagem com Gás, com o objectivo de em situações de Manutenção ou outras, possa referenciar uma adequada distância de Segurança á tubagem.

Figura 1.21 – Deposição do pipeline em vala, Ponte de Sor. - Testes hidrostáticos ao pipeline de GN

Com a finalidade de proporcionar um alívio das tensões residuais e a eliminação de eventuais micro fissuras resultantes do processo de soldadura, submetem-se sectores do

pipeline, a testes hidrostáticos [1.15] em conformidade com a Legislação Portuguesa e

os Códigos Internacionais de Segurança aplicáveis, U.S. Federal Safety Regulations, com valores que relacionam a tensão de cedência e a espessura mínima dos tubos. Assume-se que o teste hidrostático detecta e remove pequenos defeitos que podem afectar a integridade estrutural do pipeline abaixo de níveis aceitáveis de Segurança. A integridade mínima aceitável do pipeline, é baseada no teste hidrostático executado até

90% do limite de tensão de cedência do material do tubo SMYS, ou seja o pipeline é

testado a 125% da pressão de serviço máxima admissível MAOP, durante 4 horas e caso o sector do pipeline em teste não esteja totalmente visível, reduz-se a pressão de teste para 110% da MAOP e prolonga-se o teste hidrostático durante mais 4 horas.

0

2

x ced x

.

t

e

FS

p

D

σ

=

(1.5) MOP p FS= t 1,1 < FS<1,4 (1.6)

Para determinar a pressão de serviço máxima admissível MAOP, considera-se o factor

de segurança, FS de 72% da tensão de cedência mínima do material do tubo (

σσσσ

ced).

Os testes de pressão hidrostáticos são executados na fase de construção. Com o pipeline, em operação executam-se anualmente (por vezes), com a finalidade de demonstrar a integridade do pipeline.

Dever ser tomado em consideração, que o teste hidrostático ao pipeline, não elimina defeitos profundos na estrutura dos tubos, que podem mais tarde originar fracturas, que provoquem eventuais fugas de GN.Em tubos de aço carbono de alta resistência, esses defeitos podem crescer por fadiga [1.16] (nas soldaduras em particular), causada pelos diferentes ciclos de pressão na bombagem de GN, do pipeline em operação ou devido a fenómenos de corrosão. A representação esquemática de pressões e relações entre elas, em função das classes de localização do pipeline e do factor de segurança, correspondente á zona de enterramento, é representado esquematicamente abaixo:

- Enterramento do pipeline

Figura 1.23- Execução do tapamento final do pipeline em vala, Guarda

No documento Desenvolvimento de um sistema de análise de avarias em gasodutos de gás natural e suas implicações em manutenção (páginas 42-53)