Orientador: Prof. Regis Henrique Gonçalves e Silva, Dr. Eng.
RESUMO
A extração de petróleo, apesar dos avanços no desenvolvimento de combustíveis não fósseis, é ainda hoje um importante elemento para a forma de vida da sociedade contemporânea. O petróleo continua sendo a principal matéria prima para a fabricação de vários tipos de combustíveis utilizados atualmente em veículos automotores, na indústria, aviação, entre outros. No Brasil, por exemplo, o combustível mais utilizado em veículos automotores é o diesel [17], que provém da destilação do petróleo.
A grande maioria das reservas de petróleo do Brasil é submarina [16]. Parte delas no pré-sal. Para a extração é necessário todo um aparato que engloba a necessidade de embarcações, plataformas, tubulações e todo um conjunto de equipamentos para a extração e locomoção do petróleo até as refinarias.
Um dos elementos necessários para a extração do petróleo no mar é a árvore de natal. Ela é o módulo que é fixado à base do poço, no solo submarino. Tem por função realizar a retirada do petróleo dos poços e enviá-lo à central de bombeamento do petróleo da base marítima à superfície, chamada de Manifold.
Existem várias peças que compõem as árvores de natal. Uma delas é o MCV (módulo de conexão vertical), assim chamado devido à forma com que é acoplado à árvore, pois é acoplado verticalmente à estrutura da mesma.
Os MCVs são fabricados atualmente, em sua quase totalidade, de maneira rudimentar, sem a presença de avanços na área da automação da soldagem. São peças consideravelmente grandes, que demandam de vários cordões de solda para a união de seus componentes e que atualmente estão fortemente dependentes da experiência dos soldadores envolvidos nos serviços, já que são fabricados por soldagem manual.
Dessa maneira, é com o intuito de reduzir a dependência dos soldadores, aumentar a produtividade e reduzir a quantidade de retrabalhos necessários após a soldagem, além de contribuir para um ambiente menos insalubre para os trabalhadores envolvidos, que este trabalho propõe o desenvolvimento de um aparato mecânico, juntamente ao levantamento de um procedimento de soldagem automatizado, para a união de peças componentes dos MCVs de extração de petróleo submarino.
Foram confeccionados trilhos para a movimentação do manipulador robótico. Dois conjuntos de fonte de soldagem e manipulador foram utilizados para a soldagem simultânea da junta que possui “chanfro duplo V”. Realizaram-se testes experimentais com alguns processos até a escolha dos melhores para o desenvolvimento de procedimento de soldagem de passe de raiz e enchimento. Um procedimento de soldagem foi gerado. O mesmo passou por ensaios não destrutivos e não evidenciou defeitos, sendo considerado apto para o uso.
Palavras chave: 1. MIG/MAG Pulsado Adaptativo, 2. Soldagem Mecanizada, 3. Petróleo e gás, 4. MCV, 5. Automação.
ABSTRACT
The petroleum extraction, although of advances in development of non-fossil fuels, is still an important element to contemporary society. It remains the most important raw material for the obtainment of fuels currently used in motor vehicles, industry, aviation, etc. The most used fuel in automobiles in Brazil is the diesel [17], which comes from the petroleum distillation.
The majority of the extracted oil in Brazil is from subsea wells [16]. A part is taken in the presalt. For the extraction a whole apparatus is necessary, which includes vessels, platforms, pipelines, etc.
One of the necessary elements for the extraction of oil in oceans is the Christmas tree. It is the component that is attached to the oil wellhead in the submarine ground. The Tree has the task of take the oil from the wells and send it to the central pump based on the ocean ground, called Manifold.
The Christmas trees have a lot of parts in its structure. One of them is the VCM (vertical connection module), called like this because of the way that it is attached to the Tree. It is attached vertically to the tree structure.
The VCM is fabricated nowadays by a rudimentary work, without advances in welding automation. They are large parts that require multiple weld beads to the union of its components. Their fabrication are extremely dependent of the welders experience involved in the manual welding.
Therefore, in order to reduce the dependence of the welders, to increase productivity, reduce the rework required after welding and contribute to a better environment for employees involved, this work proposes the development of a mechanical apparatus and an automated welding procedure for joining component parts of the VCM.
Rails were fabricated for the robotic manipulator movement. Two welding sources and robots were used for the simultaneous welding of the joint (double V-bevel). Some processes were tested to find the best ones. The best ones were used for the welding root and filling passes. A welding procedure has been generated. Non-destructive tests were made and showed no defects, being considered appropriate for use.
Keywords: 1. Petroleum, 2. Automated Welding, 3. Pre-Salt, 4. VCM, 5. Automation.