Entendendo os acessórios industriais de cotovelo de tubos: tipos, aplicações e classificações de desempenho

Os acessórios de cotovelo de tubos desempenham um papel crítico nos sistemas de tubulação industrial, permitindo mudanças direcionais no fluxo de fluido, mantendo a integridade do sistema. Este artigo examina os vários tipos de acessórios de cotovelo usados ​​em sistemas de tubos de aço, suas características de desempenho e considerações específicas de aplicativos para engenheiros e contratados de tubulações.

Fundamentos de acessórios de cotovelo de tubos

Os acessórios de cotovelo são componentes especializados projetados para criar mudanças direcionais nos sistemas de tubulação que transportam líquidos, gases e lascas. Esses componentes críticos mantêm a eficiência do fluxo e acomodam restrições espaciais em instalações industriais do processamento de petróleo e gás às instalações de tratamento de água.

Nos sistemas de tubos de aço, os acessórios de cotovelo adequadamente especificados garantem a confiabilidade do sistema, enquanto atende aos requisitos de pressão descritos em padrões como o ASME B16.9 para acessórios forçados fabricados na fábrica e API 5L para aplicações de tubos de linha.

Classificação por ângulo de dobra

Os acessórios do cotovelo são categorizados principalmente de acordo com seu ângulo de dobra, com cada tipo atendendo aos requisitos de roteamento específicos:

Cotovelos de 45 graus

Esses acessórios criam uma mudança direcional moderada, comumente usada em aplicações em que as transições graduais são necessárias para reduzir a queda de pressão e a turbulência do fluido. Os cotovelos de 45 graus são freqüentemente utilizados em aplicações OCTG (Bens Tubular de País Oil), onde a eficiência do fluxo é crítica.

Cotovelos de 90 graus

O tipo de cotovelo mais comumente especificado, os acessórios de 90 graus criam voltas em ângulo direito nos sistemas de tubulação. Estes são fabricados de acordo com os padrões ASTM A234 para aplicações de aço carbono e estão disponíveis nas configurações de longa data de raios e curtos-radius, com as versões de longa data preferidas para aplicações de fluxo de alta pressão ou alta velocidade.

Cotovelos de 180 graus (dobras de retorno)

Esses acessórios especializados criam uma reversão direcional completa, comumente usada em trocadores de calor, sistemas de caldeiras e aplicações de refrigeração. As dobras de retorno são normalmente fabricadas para atender aos requisitos de material ASTM A106 quando usados ​​em serviço de alta temperatura.

Classificação por método de conexão

Os acessórios de cotovelo empregam várias tecnologias de conexão, cada uma oferecendo vantagens específicas para diferentes ambientes operacionais:

Acessórios de cotovelo soldados

• Classificação de pressão:  até 32,0 MPa (320 bar)

• Melhor aplicação:  sistemas de tubulação permanentes de alta pressão

• Conformidade de padrões:  MSS SP-75 para aplicações de alta pressão

• Materiais:  aço carbono (ASTM A234), aço inoxidável (ASTM A403), aço de liga

As conexões soldadas fornecem integridade conjunta máxima e são essenciais para aplicativos de serviço crítico, como ambientes de serviço azedo (em conformidade com o NACE MR0175) e instalações offshore (atendendo aos requisitos DNV-OS-F101).

Acessórios de cotovelo rosqueados

• Classificação de pressão:  abaixo de 16 bar (1,6 MPa)

• Melhor aplicação:  gasodutos que exigem manutenção periódica

• Padrão de thread:  NPT (fios nacionais de tubulação) para aplicações de gás

• Materiais:  aço carbono, ferro maleável, aço inoxidável

As conexões roscadas facilitam a desmontagem para manutenção, mas oferecem classificações de pressão mais baixa do que os sistemas soldados. Esses acessórios devem estar em conformidade com o ASME B1.20.1 para obter o desempenho adequado do envolvimento e de vedação.

Acessórios de cotovelo flangeados

• Classificação de pressão:  ANSI Classe 150-900 (20 bar a 153 bar)

• Melhor aplicação:  sistemas que exigem desmontagem frequente

• Padrões de flange:  ASME B16.5, ASME B16.47

• Componentes necessários:  juntas apropriadas para condições de serviço

As conexões flangeadas fornecem a conveniência de montagem/desmontagem sem cortar ou soldagem, tornando-as ideais para conexões de equipamentos e aplicações intensivas em manutenção. A seleção adequada da junta é fundamental para a integridade do sistema.

Considerações materiais para acessórios de cotovelo

Os acessórios de cotovelo são fabricados a partir de vários materiais para atender aos requisitos operacionais específicos:

• Aço carbono:  econômico para condições de serviço geral (compatível com ASTM A234 WPB)

• Aço inoxidável:  resistência à corrosão para processamento químico (compatível com ASTM A403)

• Aço de carbono de baixa temperatura:  aplicações criogênicas (compatíveis com ASTM A420 WPL6)

• Ligas cromadas-poli:  serviço de alta temperatura (compatível com ASTM A234 WP11, WP22)

Métodos de fabricação e considerações de qualidade

Os acessórios de cotovelo são produzidos através de vários processos de fabricação, cada um afetando as características finais do desempenho:

• Acessórios sem costura:  formados a partir de tubo sem costura ou forjados e usinados para obter força máxima

• Acessórios soldados:  fabricados a partir de placa ou tubo com verificação de qualidade de solda apropriada

• Acessórios formados a quente:  estrutura superior de grãos e distribuição de tensão

• Acessórios formados a frio:  controle dimensional preciso, mas pode exigir alívio do estresse

A garantia da qualidade para os acessórios de cotovelo normalmente inclui testes hidrostáticos, exame radiográfico de soldas e certificação de material de acordo com os padrões EN 10204 ou ASTM.

Considerações de instalação e manutenção

As práticas adequadas de instalação são essenciais para o desempenho do encaixe do cotovelo:

• Mantenha o alinhamento adequado para evitar a concentração excessiva de estresse

• Considere efeitos de expansão térmica, particularmente em aplicações de alta temperatura

• Fornecer suporte adequado para evitar flacidez e estresse resultante

• Siga as especificações de torque do fabricante para conexões rosqueadas e flangeadas

• Empregar soldadores qualificados e procedimentos apropriados para conexões soldadas

Conclusão

Os acessórios do cotovelo representam componentes críticos em sistemas de tubulação industrial. A seleção do tipo de ajuste apropriado, material e método de conexão deve considerar a pressão operacional, a temperatura, as características do fluido e os requisitos de manutenção. Ao entender as características de desempenho de diferentes configurações de cotovelo, os engenheiros podem garantir a confiabilidade do sistema enquanto atende aos padrões e especificações do setor aplicáveis.

Para aplicações de alta pressão, como as encontradas na indústria de petróleo e gás, os acessórios soldados estão em conformidade com as especificações da API normalmente fornecem o maior desempenho. Para sistemas que requerem acesso frequente de manutenção, as conexões flangeadas ou encadeadas devidamente classificadas oferecem vantagens práticas enquanto ainda atendem aos requisitos operacionais.