Técnicas de fabricação e instalação de sistemas de tubulação

Introdução

A fase de fabricação e instalação de sistemas de tubulação é onde o projeto ganha vida.
É nesse momento que as especificações, isométricos e cálculos se transformam em linhas reais que transportarão fluidos sob altas pressões e temperaturas.

O sucesso dessa etapa depende de três fatores principais:

1. Controle dimensional rigoroso;

2. Execução conforme códigos e normas;

3. Qualificação técnica da mão de obra e dos procedimentos.

O Piping Handbook ressalta:

“A qualidade de um sistema de tubulação depende diretamente da precisão na fabricação e da integridade das juntas soldadas.”
(Piping Handbook – 7th Ed., Cap. A6, McGraw-Hill).

1. Etapas do processo de fabricação e instalação

O ciclo de vida de montagem de uma tubulação industrial pode ser dividido em:

1. Recebimento e inspeção de materiais;

2. Pré-fabricação (cutting, beveling, fit-up);

3. Montagem e alinhamento em campo;

4. Soldagem e tratamento térmico;

5. Teste e liberação;

6. Pintura, isolamento e entrega final.

Cada fase possui normas específicas de controle e documentação rastreável — fundamentais para sistemas críticos como os regidos pela ASME B31.3 Process Piping.

2. Recebimento e inspeção de materiais

Antes de qualquer corte ou montagem, todos os materiais devem ser inspecionados conforme certificado de origem (MTR – Material Test Report) e requisitos de norma.

2.1. Documentos exigidos

• Certificados ASTM / ASME com número de calor e lote;

• Certificado de ensaio químico e mecânico;

• Laudos dimensionais conforme ASME B36.10 / B36.19;

• Testes NDE (RT, UT, PMI) quando aplicáveis.

2.2. Inspeção física

• Verificar ovalização, empenamento e defeitos superficiais (ASTM A530);

• Confirmar o schedule e classe de pressão;

• Conferir compatibilidade de diâmetro e espessura entre tubos e conexões.

📘 Referência: ASME B31.3 §341.4.1 – “Examination of Materials”.

3. Pré-fabricação (oficina)

A pré-fabricação reduz custos e aumenta a qualidade, pois o ambiente de oficina permite controle térmico, ferramental adequado e inspeção constante.
As principais operações são:

3.1. Corte

• Realizado por serra, plasma, oxicorte ou jato d’água;

• As extremidades devem permanecer sem rebarbas, trincas ou oxidação;

• Tolerância de comprimento: ±1 mm para diâmetros ≤ 4”.

3.2. Chanfro (bevel)

• Padrão de 37,5° ± 2,5° conforme ASME B16.25;

• Deve apresentar face de raiz (land) de 1,5–2,0 mm;

• Superfície lisa, sem contaminação nem irregularidades.

3.3. Montagem de spools

As peças cortadas e chanfradas são posicionadas conforme isométricos de fabricação e soldadas parcialmente (tack weld).
Cada spool recebe um número de rastreabilidade, vinculando-o ao sistema e linha do projeto.

4. Montagem em campo

A montagem deve respeitar o layout 3D da planta, os desenhos isométricos e as condições reais de interferência.

4.1. Alinhamento

• O desalinhamento máximo permitido é 1,5 mm para diâmetros até 4" e 3 mm acima disso;

• Deve ser verificado com gabaritos ou ponteiras ópticas;

• Em tubulações inclinadas, compensar o escoamento e drenagem.

4.2. Apoios e suportes

Devem ser instalados antes da soldagem final, conforme:

• ASME B31.1 / MSS SP-58 / SP-69;

• Permitem dilatação térmica e absorção de vibração;

• Tipos: fixos, guias, molas, ancoragens e deslizantes.

4.3. Nivelamento e tolerâncias

• Desnível máximo entre flanges opostos: 1,6 mm/m;

• Deformações não podem exceder 1/8” em 10 ft (3 m).

📗 Referência: ASME B31.3 §335 – “Assembly and Erection”.

5. Processos de soldagem

A soldagem é o ponto mais crítico da instalação.
Ela deve seguir procedimentos qualificados (WPS/PQR) conforme ASME Section IX, e os soldadores devem possuir certificação individual (WPQ).

5.1. Tipos de solda mais comuns

Processo Norma Aplicação SMAW (Eletrodo revestido) ASME IX / AWS D1.1 Montagens em campo e reparos GTAW (TIG) ASME IX / AWS A5.18 Inoxidáveis e aços-liga finos GMAW (MIG/MAG) ASME IX Pré-fabricação em oficina SAW (Arco submerso) ASME IX Juntas de grandes diâmetros Orbital TIG ASME IX Linhas sanitárias e nucleares

5.2. Preparação e limpeza

• Remover óleos, graxas e ferrugem das extremidades;

• Usar escovas de aço inoxidável para inox;

• Garantir folga de raiz de 1,6 mm ± 0,4 mm.

5.3. Interpass e temperatura de pré-aquecimento

• Controlar a temperatura de interpass com termopar;

• Aços carbono: 100–150 °C;

• Aços-liga: 200–350 °C;

• Aços inoxidáveis: evitar superaquecimento (>180 °C).

6. Tratamento térmico pós-soldagem (PWHT)

O PWHT (Post Weld Heat Treatment) é aplicado para:

• Reduzir tensões residuais;

• Restaurar ductilidade;

• Evitar trincas por hidrogênio.

Parâmetros típicos:

Material Temperatura (°C) Tempo mínimo ASTM A106 Gr. B 600 ± 25 1 h / 25 mm esp. A335 P22 700 ± 25 2 h / 25 mm esp. A312 316L Não aplicável —

📘 Referência: ASME B31.3 §331.1.1 e Tabela 331.1.1.

O aquecimento pode ser realizado por resistência elétrica, forno ou mantas cerâmicas, sempre monitorado por termopares e registradores calibrados.

7. Ensaios não destrutivos (NDE)

Após a soldagem e PWHT, realizam-se os ensaios para comprovar integridade da junta.

Ensaio Objetivo Norma de referência VT (Visual Test) Verificar irregularidades superficiais ASME V, Art. 9 PT (Líquido Penetrante) Detectar trincas e poros ASME V, Art. 6 MT (Partículas Magnéticas) Trincas superficiais em ferrosos ASME V, Art. 7 RT (Radiografia) Falhas internas (poros, inclusões) ASME V, Art. 2 UT (Ultrassom) Espessura e descontinuidades internas ASME V, Art. 5

A extensão dos ensaios depende da categoria de fluido (ASME B31.3 §341.3):

• Categoria D (baixa pressão): inspeção visual;

• Categoria M (tóxico) ou alta pressão: 100% RT ou UT.

8. Teste hidrostático e pneumático

Após aprovação das soldas e montagem, a linha é submetida a teste de estanqueidade.

8.1. Teste hidrostático

• Pressão de teste = 1,5 × pressão de projeto;

• Manter por no mínimo 10 minutos;

• Usar água limpa e filtrada, com drenagem controlada.

8.2. Teste pneumático

• Usado quando o fluido não pode ser água;

• Pressão = 1,1 × pressão de projeto;

• Fluido: ar seco ou nitrogênio;

• Maior risco → requer barreiras e distanciamento.

📗 Norma: ASME B31.3 §345 – “Testing”.

9. Limpeza e secagem interna

Após o teste, as linhas devem ser limpas conforme o serviço:

• Ar comprimido / vapor: para remover detritos;

• Lavagem química: para linhas de óleo e produtos químicos;

• Pickling e passivação: para inox (ácido nítrico + fluorídrico);

• Secagem por ar quente / nitrogênio: para linhas de gás.

O Piping Handbook enfatiza que qualquer resíduo pode gerar corrosão acelerada ou entupimento de instrumentos, reduzindo a vida útil da linha.

10. Pintura e isolamento

A pintura protege a tubulação contra corrosão atmosférica e serve como identificação visual de serviço.

10.1. Pintura industrial

• Primer epóxi + acabamento poliuretano;

• Espessura total mínima: 200 µm (DFT);

• Cores conforme ABNT NBR 6493 ou ANSI A13.1 (identificação de fluidos).

10.2. Isolamento térmico

• Calor: lã de rocha, fibra cerâmica, sílica microporosa;

• Frio: espuma elastomérica ou poliuretano expandido;

• Revestimentos externos em alumínio ou aço galvanizado.

11. Documentação e rastreabilidade

Todo o processo deve ser documentado e arquivado, garantindo rastreabilidade total do sistema.

11.1. Documentos típicos de “Data Book”:

• Certificados de materiais (MTRs);

• Mapas de solda e relatórios de ensaio;

• PWHT records;

• Test records (hidro, pneu);

• Relatórios de pintura e isolamento;

• As-built final e isométricos revisados.

📘 Norma base: ASME B31.3 §345.4 e NBIC Part 3 (para inspeção final).

12. Boas práticas de montagem

1. Não soldar sob chuva ou vento forte;

2. Proteger o interior do tubo de poeira e detritos;

3. Evitar uso de esmerilhadeiras em inox com discos contaminados;

4. Marcação com canetas ou etiquetas, nunca com riscadores metálicos;

5. Realizar pré-aquecimento uniforme e monitorado.

Em plantas críticas (nucleares, petroquímicas, farmacêuticas), o não cumprimento dessas boas práticas pode gerar não conformidades severas e retrabalho custoso.

13. Exemplo prático – Fabricação de um spool de 6” Sch 80, 300#

Etapas:

1. Corte do tubo ASTM A106 Gr. B – 600 mm;

2. Bevel 37,5° conforme ASME B16.25;

3. Montagem com 2 conexões 90° LR, ASTM A234 WPB;

4. Soldagem GTAW + SMAW com filler E7018;

5. PWHT a 600 °C por 1h;

6. RT 100% da junta;

7. Pintura epóxi 2 camadas;

8. Teste hidrostático a 22,5 bar.

Resultado: spool liberado conforme ASME B31.3 Category Normal Fluid, com documentação rastreável e aprovação de QA/QC.

14. Segurança durante a instalação

A montagem de piping envolve riscos elétricos, térmicos e ergonômicos.
Normas de referência: NR-10, NR-13, NR-33, NR-35.

Recomendações:

• Áreas sinalizadas e isoladas durante testes;

• Equipamentos de içamento com inspeção válida;

• EPI obrigatório (máscara, luvas, óculos, capacete);

• Aterramento de equipamentos de solda;

• Inspeção visual de cilindros de gás e reguladores.

A segurança deve ser integrada ao planejamento da obra, e não um item corretivo.

15. Conclusão

A fabricação e instalação de tubulações industriais exigem precisão técnica, controle de qualidade e conformidade normativa.
Cada corte, solda ou ensaio é um elo na cadeia da integridade estrutural.

O engenheiro de piping atua como o guardião da rastreabilidade e da segurança, garantindo que a tubulação cumpra não apenas as pressões do projeto, mas também as exigências de confiabilidade que o ambiente industrial demanda.

Um sistema bem fabricado e montado é aquele que opera por décadas sem vazamentos, sem trincas e com total previsibilidade — resultado direto da disciplina técnica e da aplicação rigorosa das normas ASME.

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