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May 28, 2023

Teste de Emissão Fugitiva de Juntas de Flange

Com o lançamento das Emendas da Lei do Ar Limpo em 1990, emissões fugitivas

Com o lançamento das Emendas da Lei do Ar Limpo em 1990, os testes de emissões fugitivas em válvulas e outros equipamentos de processo começaram prontamente. As vedações dinâmicas, como as vedações da haste da válvula, eram uma fonte primária de emissões e uma prioridade para os usuários finais examinarem.

Não foi até o início dos anos 2000 que os selos estáticos ganharam atenção. Grandes vazamentos em refinarias e outras plantas petroquímicas estavam sendo observados em juntas de flange e outras vedações estáticas, especialmente quando passavam por ciclos térmicos. Alguns testes iniciais foram conduzidos por fabricantes de juntas usando seus protocolos. Normalmente, o teste foi realizado em temperatura ambiente usando gás metano e medindo o vazamento como partes por milhão de volume (ppmv) usando detectores de vazamento.

Em 2004, David Reeves, da ChevronTexaco, contatou um serviço de teste de válvulas sobre o vazamento de juntas que estava tendo em suas instalações em El Segundo, Califórnia. Os dois grupos escreveram o primeiro padrão de teste de emissão fugitiva para juntas de flange, intitulado: "Protocolo de teste para juntas de flange de tubo".

Este padrão, semelhante ao padrão de teste escrito para válvulas, define parâmetros que ainda são usados ​​hoje em outros padrões de teste API (Imagem 1). Embora 1.000 ppmv tenha sido declarado como o vazamento permitido, isso nunca foi considerado aceitável. O padrão foi escrito como base para iniciar alguns testes de comparação e o 1.000 ppmv era o limite onde um teste terminaria. A maioria dos vazamentos foi inferior a 100 ppmv.

Em 2010, Reeves precisava testar as juntas em uma temperatura mais alta, então o "Procedimento de teste de junta de temperatura ultra-alta Chevron" foi escrito. Incluía um tempo de imersão de 100 horas a 1.000 F ou 800 F, dependendo do tipo de junta. Em 2011, o padrão de teste de juntas foi modificado e renomeado como "Protocolo Chevron Fugitive Emissions Test (CFET) para juntas de flange de tubo" e algumas mudanças importantes foram feitas. Observou-se em testes anteriores e em campo que muitas vezes o diâmetro externo da face elevada fazia contato rígido com o anel de metal externo de uma junta em espiral. Como esses anéis costumam ser pintados, os testes mostraram que a vedação pode ocorrer nessa interface. Para remover essa variável dos resultados do teste, esta edição do padrão exigiu que as ranhuras fossem cortadas no anel externo em quatro posições em ambos os lados da junta.

Também nesta edição, o torque do parafuso foi aumentado para 260 libras-pé (ft-lb) de 200. Para simular o aquecimento irregular em um trocador de calor, apenas um flange foi aquecido a 500 F. O aquecimento desigual foi projetado para criar um cisalhamento radial na junta. A edição mais recente foi em 2013, quando o torque da porca foi reduzido para 190 ft-lb.

A Shell Oil tem um histórico de escrever seus padrões de teste para testes de aceitação de tipos de válvulas e gaxetas. Enquanto o Material and Equipment Standards Code (MESC) Society of Petroleum Engineers (SPE) 85/300 consiste em muitos testes para emissões fugitivas, ele especifica testes para a Organização Internacional de Padronização (ISO) 15848-1. O padrão ISO é um padrão de teste de emissão fugitiva para válvulas. É composto por critérios para ciclos mecânicos e térmicos. Como os ciclos mecânicos não são possíveis, apenas os ciclos térmicos são executados. Embora não especificado, normalmente quatro ciclos térmicos são concluídos na pressão nominal total dos flanges do American National Standards Institute (ANSI). Os quatro ciclos térmicos simulariam uma classe de resistência de CO3 para o padrão ISO, que é a maioria das aplicações.

Em 2017, a American Society of Mechanical Engineers (ASME) lançou uma nova edição do B16.20, "Metallic Gaskets for Pipe Flanges". Embora a maior parte do padrão seja um padrão de projeto, há duas partes de teste importantes para juntas em espiral. A seção "SW-2.2 Construction" indica uma espessura mínima após ser comprimida a um nível de tensão declarado. "Seção SW-2.6 Teste de desempenho" é um teste de emissão fugitiva em temperatura ambiente realizado com metano após um período de espera de quatro horas. Como os níveis de tensão de compressão especificados são menores para o teste de vazamento realizado primeiro, a tensão é então aumentada para o teste de espessura.