Estudo comparativo entre projetos de vasos de pressão sujeitos a corrosão, calculados nas alternativas de material em ASTM A-516 Gr. 70 e em ASTM A-537 Cl. 2

Abstract

Resumo: Indústrias metalúrgicas do ramo de equipamentos pesados estão sempre com foco em estudos para o dimensionamento de vasos de pressão em função da utilização de materiais diversos no sentido de desenvolver projetos cada vez mais otimizados em termos de peso e custo de seus produtos finais, e dessa forma tornarem-se mais competitivos no mercado. O presente trabalho visa realizar um estudo comparativo de peso e custo de fabricação de um vaso de pressão dimensionado de acordo com a norma ASME VIII Div. 1, aplicando-se dois materiais de aço carbono com especificações distintas, a saber, ASTM A-516 Gr. 70 e ASTM A-537 Cl. 2. Este tema é motivado devido ao fato de que uma empresa do ramo metalúrgico e tradicional fabricante de vasos de pressão, recebe solicitações de cotação de equipamentos a serem fabricados em ASTM A-537 Cl. 2, em detrimento do historicamente consagrado ASTM A-516 Gr.70. De acordo com a norma ASTM, o material tradicional possui limite de escoamento na ordem de 260 MPa, contra 415 MPa do novo material sugerido pelo cliente. Após algumas consultas a fornecedores, confirmou-se que o material mais nobre é também o que apresenta maior custo de aquisição, na ordem de 10 a 15%, e dessa forma, um estudo de projeto é necessário para definir se o ganho obtido ao projetar um equipamento mais leve compensa o maior custo de aquisição desta matéria-prima. A metodologia para realização deste estudo foi a aplicação de cálculos de dimensionamento de tampos e costado de acordo com a norma de projeto ASME VIII Div. 1, Ed. 2015. Após execução dos cálculos e dimensionamento do vaso de pressão nas duas alternativas de material, verificou-se que, para esta configuração de equipamento, a seleção do material ASTM A-516 Gr. 70 é a mais indicada do ponto de vista econômico. Do ponto de vista de prazos de suprimento e fabricação, e também da segurança em termos de projeto, esta opção de material também se apresenta mais indicada.

Abstract: Metallurgical industries in the field of heavy equipment are always focused on studies for the dimensioning of pressure vessels in function of the use of diverse materials in the sense of developing projects increasingly optimized in terms of weight and cost of their final products, and in this way become more competitive in the market. The present work aims to perform a comparative study of weight and manufacturing cost of a pressure vessel dimensioned according to ASME VIII Div. 1, by applying two carbon steel materials with different specifications, ASTM A-516 Gr 70 and ASTM A-537 Cl. 2. This theme is motivated by the fact that a company from the metallurgical and traditional pressure vessels manufacturer receives requests for quotation of equipment to be manufactured in ASTM A-537 Cl. 2, to the detriment of the historically enshrined ASTM A-516 Gr.70. According to the ASTM standard, the traditional material has flow limit in the order of 260 MPa, against 415 MPa of new material suggested by the customer. After some consultations with suppliers, it was confirmed that the noblest material is also the one with the highest acquisition cost, in the order of 10 to 15%, and thus, a design study is necessary to determine if the gain obtained when designing lighter equipment offsets the higher cost of purchasing this raw material. The methodology for the accomplishment of this study was the application of calculations of sizing and siding according to the standard of project ASME VIII Div. 1, Ed. 2015. After execution of the calculations and dimensioning of the pressure vessel in the two alternatives of material, it has been found that, for this equipment configuration, the selection of ASTM A-516 Gr. 70 material is most economically indicated. From the point of view of supply and manufacturing deadlines as well as project safety, this material option is also more appropriate.