O que é um cotovelo de alta pressão
Um cotovelo de alta pressão é uma conexão de tubo de solda de topo que muda a direção de uma linha pressurizada, na maioria das vezes em 45 graus, 90 graus ou 180 graus. Em usinas de energia, refinarias e plantas de processamento, o cotovelo carrega a mesma pressão e temperatura de projeto que o tubo, por isso é tratado como uma peça de pressão e não como um acessório. Os requisitos dimensionais e de material são normalmente retirados da ASME B16.9 para conexões de soldagem de topo ou da GB/T 12459 para a linha chinesa equivalente.
Como o cotovelo é uma parte de pressão, sua espessura de parede no intradorso e extradorso, sua ovalidade e afinamento da parede após a formação devem ser controlados. É por isso que o processo de conformação, e não apenas a matéria-prima, determina se a conexão passará no teste de pressão e no levantamento de espessura em serviço.
Formação de pressão interna
A formação por pressão interna, às vezes chamada de formação de protuberância hidráulica, é a rota clássica para cotovelos de grande diâmetro. Um invólucro de anel poligonal com seção transversal poligonal, ou um invólucro de leque poligonal com ambas as extremidades fechadas, é pré-fabricado por soldagem. O invólucro é preenchido com um meio de pressão e é aplicada pressão interna. Sob a ação da pressão interna, a seção transversal poligonal arredonda-se gradualmente até que a casca se torne um toro redondo.
O anel acabado pode então ser cortado de acordo com o ângulo desejado. Um único anel produz quatro cotovelos de 90 graus, ou seis cotovelos de 60 graus, ou uma combinação de outros ângulos. O processo é adequado para acessórios de grande diâmetro e para a fabricação de cotovelos de paredes espessas, onde é desejado um fluxo suave e contínuo de fibra ao redor da curva, porque o material é deformado por pressão e não por um punção.
| Recurso | Formação de pressão interna |
|---|---|
| Forma inicial | Concha em anel poligonal ou em leque, extremidades fechadas |
| Força de deformação | Pressão hidráulica interna |
| Rendimento por anel | Quatro cotovelos de 90 graus ou seis cotovelos de 60 graus |
| Mais adequado para | Grande diâmetro, parede média a espessa, serviço de alta pressão |
Formação por pressão a quente
A conformação por pressão a quente utiliza uma máquina de empurrar cotovelo, um mandril com a geometria de dobra necessária e um arranjo de aquecimento. Um tubo reto é colocado no mandril e empurrado para frente pela máquina; à medida que se move, é aquecido, expandido e dobrado no formato da curva em uma única passagem contínua. O processo é rápido e econômico para tamanhos médios e produz uma distribuição uniforme da parede quando a geometria do mandril, a velocidade de compressão e o padrão de aquecimento são combinados corretamente.
As variáveis de controle são a temperatura de aquecimento, a velocidade de compressão, a posição do mandril e a taxa de resfriamento após a conformação. Se a velocidade de impulso for muito alta ou o padrão de aquecimento for irregular, ocorrerá adelgaçamento da parede no extradorso e enrugamento no intradorso, e esses defeitos não poderão ser corrigidos posteriormente.
Estampagem e Forjamento
Na conformação por estampagem, uma peça bruta de tubo cortada é colocada em uma matriz e um punção é cravado na peça bruta para que ela tome o formato da cavidade da matriz e forme a dobra. A estampagem é usada para tamanhos menores e médios, produz boa repetibilidade dimensional e é adequada para produção em série, mas o custo do ferramental a torna antieconômica para-conexões grandes e únicas.
A formação de forjamento usa uma máquina de forjamento de cotovelo dedicada para forjar a extremidade curva de um tubo no formato de cotovelo. O cotovelo forjado tem um fluxo de grãos favorável e é usado onde a mais alta integridade é necessária, por exemplo, em conexões de alta pressão de pequeno diâmetro e em conexões que estarão sujeitas a fadiga ou ciclos térmicos. Cotovelos forjados são geralmente mais caros por peça, por isso são reservados para tarefas críticas.
Inspeção e Controle de Qualidade
Verifique o certificado do material do tubo ou forjamento usado como peça bruta, incluindo o número de calor e as propriedades mecânicas.
Meça a espessura da parede no intradorso, extradorso e em ambas as paredes laterais após a formação e compare a parede mínima com os requisitos do projeto.
Verifique o diâmetro externo nas extremidades, a dimensão do centro até a extremidade, o ângulo e a ovalidade em relação ao padrão de montagem aplicável.
Confirme se as extremidades estão preparadas para soldagem de topo com o chanfro e aterramento corretos e se as dimensões da extremidade da solda correspondem ao tubo correspondente.
Execute um exame não-destrutivo da costura longitudinal de um invólucro de anel fabricado e do corpo onde a especificação exige isso.
Realize uma verificação hidrostática ou de dureza onde a especificação de compra exigir e registre os resultados em relação ao número de calor.
Perguntas frequentes
P: Quantos cotovelos podem ser cortados de um anel formado?
Um anel produzido por moldagem por pressão interna pode ser cortado em quatro cotovelos de 90 graus, ou seis cotovelos de 60 graus, ou outras combinações de ângulos, dependendo de como o padrão de corte é disposto.
P: Qual processo oferece a melhor uniformidade de espessura de parede?
A formação por pressão interna proporciona uma transição suave e contínua porque o material é deformado pela pressão hidráulica e é a rota preferida para cotovelos de alta pressão de paredes espessas e de grande diâmetro.
P: Quando a formação de hot push é a melhor escolha?
A conformação a quente é escolhida para tamanhos médios e produção em série, onde velocidade e custo são importantes. Oferece bons resultados desde que o padrão de aquecimento, a velocidade de impulso e a posição do mandril sejam controlados dentro de limites estreitos.
P: Quais defeitos podem aparecer após a conformação por pressão a quente?
O adelgaçamento da parede no extradorso e o enrugamento no intradorso são os dois defeitos típicos. Ambos vêm de um padrão de aquecimento incorreto ou de uma velocidade de compressão excessiva, e nenhum deles pode ser corrigido após a conformação.
P: Por que os cotovelos forjados são mais caros?
O forjamento requer ferramentas dedicadas e mais operações por peça, mas produz um fluxo de grãos favorável, razão pela qual os cotovelos forjados são reservados para conexões com furos pequenos, alta pressão e cargas de fadiga.
P: Quais dimensões são verificadas em um cotovelo acabado?
A espessura da parede em vários pontos ao redor da dobra, o diâmetro externo da extremidade, a distância do centro à extremidade, o ângulo de dobra, a ovalidade e a preparação da extremidade da solda são todos medidos de acordo com a ASME B16.9 ou o padrão de montagem equivalente.
