Tubo DSAW: especificações, processo de fabricação e aplicações

DSAW – Double Submersed Arc Welded – é a variante de soldagem que define a maioria dos tubos de grande diâmetro e paredes pesadas usados ​​na transmissão de gás, oleodutos offshore e grandes linhas troncais de petróleo bruto. O nome refere-se à sequência de soldagem de dois passes: primeiro uma solda interna, depois uma solda externa, garantindo a fusão completa da espessura do tubo onde um único passe não consegue alcançar a linha central. Nas especificações do projeto e na documentação comercial, DSAW e LSAW são frequentemente usados ​​de forma intercambiável, mas compreender a distinção é importante ao revisar os livros de dados do moinho e qualificar os procedimentos de soldagem.

A ZC Steel Pipe fabrica tubos DSAW conforme API 5L PSL1 e PSL2 nos graus X52 a X80, usando processos de formação JCOE e UOE. Os diâmetros variam de 16 polegadas (406 mm) a 64 polegadas (1626 mm) com espessuras de parede de 6 mm a 40 mm. Todos os tubos PSL2 são fornecidos com testes ultrassônicos automatizados completos da costura de solda e testes hidrostáticos como padrão.

1. O que é tubo DSAW?

O “duplo” no DSAW refere-se especificamente à sequência de soldagem em dois passes, e não a qualquer duplicação da parede do tubo. No LSAW de passagem única - usado em tubos de parede mais leve - apenas a solda externa é aplicada e o metal de solda deve fundir toda a espessura da junta de um lado. À medida que a espessura da parede aumenta acima de aproximadamente 10–14 mm, alcançar a penetração total a partir de uma única passagem externa torna-se pouco confiável. O DSAW resolve isso soldando primeiro por dentro, estabelecendo uma raiz e preenchendo o passe de dentro do furo e, em seguida, completando a junta por fora.

Na indústria, DSAW e LSAW são frequentemente usados ​​como sinônimos em folhas de dados, pedidos de compra e certificados de inspeção. Isto é comercialmente aceitável porque praticamente todos os tubos LSAW produzidos com API 5L acima da espessura de parede moderada são DSAW. Os engenheiros que analisam a documentação do moinho devem confirmar se o procedimento de soldagem qualifica os passes IW e OW.

2. DSAW vs LSAW – A distinção do passe de solda

A tabela abaixo esclarece a relação entre LSAW (a categoria de fabricação) e DSAW (a técnica de soldagem) e onde os termos se aplicam:

3. Processo de Fabricação (JCOE e UOE)

O tubo DSAW é produzido por dois métodos principais de conformação. A escolha do processo de conformação determina as tolerâncias dimensionais, o perfil de tensão residual e o tamanho máximo disponível em um determinado moinho.

Processo JCOE

O processo JCOE (Formação J → Formação C → Formação O → Expansão) usa uma série de etapas de formação por pressão para moldar uma placa plana em um tubo redondo antes da soldagem. A placa é primeiro dobrada em um perfil J nas bordas (formação de J) e depois prensada progressivamente em formatos C e O usando matrizes hidráulicas. Após a conformação, um passe de aderência pré-soldagem é aplicado, seguido pelo passe SAW interno e depois pelo passe SAW externo. O tubo é então expandido a frio (etapa E) para atingir a tolerância final do diâmetro externo.

Processo UOE

O processo UOE utiliza duas grandes prensas hidráulicas – uma prensa em U para criar o perfil curvo inicial e uma prensa em O para fechá-lo em uma seção transversal redonda – produzindo o formato do tubo em menos etapas do que o JCOE. O UOE oferece arredondamento e consistência de diâmetro externo marginalmente superiores, tornando-o preferido para aplicações offshore onde as tolerâncias de ajuste de juntas são restritas. Após a soldagem (IW e depois OW), o tubo é expandido em um expansor de mandril para aliviar as tensões residuais e definir o diâmetro externo final.

4. Especificações e notas API 5L

O tubo DSAW para serviços de petróleo e gás é fabricado principalmente de acordo com API 5L (Especificação para Tubo de Linha). Aplicam-se dois níveis de especificação do produto:

Resumo de grau químico e mecânico

Valores mostrados como PSL1/PSL2 onde diferem. CE = Carbono Equivalente pela fórmula IIW: CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15. Confirme a edição aplicável do API 5L para tabelas químicas completas.

5. Faixa de tamanho e dimensões

O comprimento padrão do tubo é de 12 metros (faixa de 6 a 18 m). Comprimentos aleatórios (R1: 6–8,5 m; R2: 8,5–11,6 m; R3: 11,6–14,6 m) e duplo aleatório (DR: ≥ 11,6 m em média) estão disponíveis para definições API 5L. As extremidades chanfradas são padrão em 30° ± 5° de acordo com API 5L para soldagem circunferencial. Corte quadrado e extremidades planas podem ser especificados para aplicações específicas.

6. Requisitos de END e testes

O tubo DSAW requer um programa de testes mais abrangente do que o ERW ou o tubo sem costura de tamanho comparável, refletindo a natureza crítica da solda longitudinal em aplicações de grande diâmetro.

7. DSAW vs SSAW – quando cada um é especificado

DSAW (costura longitudinal) e SSAW - Spiral Submersed Arc Welded, também chamado de HSAW - são as duas principais rotas de soldagem SAW para tubos de grande diâmetro. Eles têm diferentes perfis de desempenho e sua seleção é em grande parte determinada pela pressão da aplicação, requisitos de diâmetro e especificação do projeto.

8. Aplicações

Transmissão de Gás Terrestre

O tubo DSAW é a escolha padrão para transmissão de gás natural de alta pressão e longa distância em diâmetros de 20 a 56 polegadas. As classes X65 e X70 são os cavalos de batalha dos modernos sistemas de tronco de gás, proporcionando a combinação de eficiência de parede (paredes mais finas com maior limite de escoamento) e qualidade de solda necessária para pressões de projeto acima de 70 bar. A costura longitudinal reta simplifica o rastreamento de tubos, a inspeção de revestimento e a pigging inteligente em serviço.

Dutos e risers offshore

Dutos de exportação em águas profundas e rasas, instalações J-lay e S-lay e risers de aço rígido usam tubo DSAW para API 5L PSL2, normalmente com requisitos suplementares de acordo com DNV-ST-F101 ou anexos específicos do projeto. As estreitas tolerâncias de DE e circularidade da formação de UOE são críticas para a soldagem circunferencial orbital automática e para controlar a propagação de flambagem em instalações em águas profundas. Espessuras de parede de 20–38 mm em X65/X70 são comuns para linhas de exportação de gás em águas profundas.

Linhas troncais de petróleo bruto

Os principais oleodutos de exportação de petróleo bruto em terra – linhas de exportação de campos petrolíferos para terminais de carregamento, oleodutos transfronteiriços e sistemas de rede nacional de petróleo bruto – usam tubos DSAW em diâmetros de 30 a 48 polegadas. A consistência da solda de duplo passe e a disponibilidade de paredes pesadas em grandes diâmetros fazem do DSAW a escolha prática para estes sistemas, que são projetados para décadas de serviço ininterrupto.

Estaca Estrutural (Grande Diâmetro)

Onde os requisitos de estacas estruturais exigem grandes diâmetros com paredes relativamente pesadas - estruturas portuárias, fundações de revestimento offshore, pilares de pontes - é usado tubo DSAW fabricado de acordo com ASTM A252 ou EN 10219. Essas aplicações toleram tolerâncias dimensionais mais amplas do que os tubos de tubulação API 5L e geralmente são produzidas nas mesmas usinas JCOE usando as mesmas sequências de soldagem SAW.

9. Perguntas frequentes