norma nbr 7821
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ABR 1983
NBR 7821
Tanques soldados para
armazenamento de petróleo e
derivados
Procedimento
Origem: Projeto NB-89/1978
CB-09 - Comitê Brasileiro de Combustíveis (Exclusive Nucleares)
CE-09:403.02 - Comissão de Estudo de Armazenamento de Combustíveis
Líquidos
Reimpressão da NB-89/1978
Palavras-chave: Tanque. Petróleo. Armazenamento
118 páginas
Anexo J -Alternativa para cálculo da espessura do
costado
Anexo K - Folha de dados
1 Objetivo1)
SUMÁRIO
1 Objetivo
2 Referências
3 Terminologia
4 Tipos de tanques
5 Material
6 Projeto
7 Fabricação
8 Fundações
9 Montagem
10 Método radiográfico de inspeção das juntas do costado
11 Método de seccionamento para inspeção de juntas
horizontais do costado
12 Qualificação dos procedimentos de soldagem, de
soldadores e operadores
13 Marcação
14 Divisão de responsabilidades
Anexo A -Normas de referência
Anexo B -Dados típicos de projeto
Anexo C -Fundações
Anexo D -Tetos flutuantes
Anexo E -Alternativa de projeto para costados
Anexo F -Projeto de tanques para pequenas pressões
internas
Anexo G -Projeto de costados de tanques admitindo-se
tensões elevadas
Anexo H -Tetos flutuantes cobertos
Anexo I -Tanques de armazenamento montados na fábrica
1.1 Esta Norma tem por objetivo estabelecer as exigências
mínimas que devem ser seguidas para materiais,
projeto, fabricação, montagem e testes de tanques de
aço-carbono, soldados, cilíndricos, verticais, não enterrados,
com teto fixo ou flutuante, destinados ao armazenamento
de petróleo e seus derivados líquidos.
1.2 Com exceção do que estabelece o Anexo F, esta Norma
abrange apenas os tanques sujeitos a uma pressão
próxima da atmosférica, permitindo-se que a válvula de
respiro do tanque, quando existente, esteja regulada para
uma pressão manométrica máxima de 0,0035 kgf/cm2, e
para um vácuo máximo de 0,0038 kgf/cm2, ambos os valores
medidos no topo do tanque. O Anexo F estabelece
os requisitos adicionais a que devem atender os tanques
de teto fixo dimensionados para pequenas pressões internas,
acima de 0,0035 kgf/cm2.
1.3 Esta Norma inclui também diversas recomendações
de boa prática que embora não obrigatórias, podem ser
seguidas ou não, a critério do comprador ou do projetista
do tanque. Recomenda-se portanto que no documento
de compra ou de encomenda do tanque, o comprador
1) Esta Norma foi elaborada pelo Grupo de Trabalho designado pela Portaria no 75/74, de 21/02/74, do Conselho Nacional do Petróleo
que coordenou os trabalhos do referido Grupo. É proibida a introdução de qualquer modificação nesta Norma, sem a prévia
autorização do Conselho Nacional do Petróleo.
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manifeste explicitamente o seu desejo ou a sua preferência
sobre as recomendações não obrigatórias desta
Norma, bem como sobre quaisquer outros pontos em que
houver possibilidade de opção do fabricante ou do montador
do tanque.
1.4 Esta Norma abrange apenas tanques cujos produtos
armazenados tenham temperaturas compreendidas entre
os seguintes limites:
-Temperatura mínima: -6°C
-Temperatura máxima: + 200°C
1.5 O Anexo B desta Norma fornece, sem que sua utilização
seja obrigatória, algumas dimensões típicas, espessuras
de chapas do costado e capacidades de tanques
construídos de acordo com esta Norma.
1.6 O Anexo E desta Norma apresenta uma alternativa
de critério para o projeto de costados de tanques de armazenamento.
O Anexo G fornece um critério especial de
projeto prevendo a utilização de aços de alta resistência
e alta resiliência. O Anexo J contém uma alternativa de
procedimento para o cálculo das espessuras dos anéis
dos costados de tanques.
1.7 Os Anexos D e H desta Norma apresentam os requisitos
a que devem atender tipos especiais de tetos para
tanques de armazenamento. O Anexo D fornece os requisitos
para os tetos flutuantes do tipo pontão e para os
tetos flutuantes duplos. O Anexo H fornece os requisitos
para um teto flutuante a ser instalado num tanque que já
possua um teto fixo na sua parte superior.
1.8 O Anexo I desta Norma apresenta os requisitos relativos
aos tanques totalmente montados na fábrica, cujo
diâmetro não exceda 6 metros.
2 Referências
O Anexo A desta Norma relaciona todas as normas técnicas
de referência (normas, especificações, terminologias
etc.).
3 Terminologia
Para efeito desta Norma fica estabelecida a terminologia
constante da Figura 1.
4 Tipos de tanques
Os tanques cobertos por esta Norma classificam-se, de
acordo com o tipo de teto, em:
4.1 Tanques sem Teto
4.2 Tanques de Teto Fixo
4.2.1 Tanques de teto suportado - tanques cujos tetos
possuem uma estrutura de sustentação, com ou sem
colunas:
4.2.1.1 Tanques de teto cônico suportado.
4.2.1.2 Tanques de teto em domo suportado.
4.2.1.3 Tanques de teto em gomos suportado.
4.2.2 Tanques de teto autoportante - tanques cujos tetos
não possuem estrutura de sustentação:
4.2.2.1 Tanques de teto cônico autoportante.
4.2.2.2 Tanques de teto em domo autoportante.
4.2.2.3 Tanques de teto em gomos autoportante.
4.3 Tanques de Teto Flutuante
4.3.1 Tanques de teto duplo.
4.3.2 Tanques de teto pontão.
5 Material
5.1 Chapas
As chapas a serem utilizadas devem estar de acordo com
a última edição de uma das seguintes especificações,
respeitadas as modificações e limites indicados nesta
Norma. Outros materiais produzidos de acordo com especificações
diferentes das listadas neste capítulo podem
ser empregados desde que seja comprovado que tais
materiais preenchem todos os requisitos de uma das especificações
deste capítulo e seu uso seja aprovado pelo
cliente.
5.1.1 Chapas grossas
Aço Estrutural2)
Espessura máxima da chapa:
37,5 mm
Chapas de Aço-carbono de
Qualidade Estrutural com Resistência
à Tração Baixa e Intermediária
Graus C e D apenas
Espessura máxima da chapa:
Grau C: 37,5 mm
Grau D: 19,0 mm
ASTM A-285: Chapas de Aço para Vasos de
Pressão com Resistência à Tração
Baixa e Intermediária. Somente
Grau C
Espessura máxima da chapa:
37,5 mm.
ASTM A-573 Chapas de Aço-carbono Estrutural
com Tenacidade Melhorada,
Grau 70, Modificado
NBR 5006 Chapas Grossas de Aço-carbono
de Baixa e Média Resistência
para Vasos de Pressão. Somente
Grau BM-21
NBR 6648 Chapas Grossas de Aço-carbono
de Baixa e Média Resistência
para Usos Estruturais. Graus
G-24 e G-26
ASTM A-36:
ASTM A-283:
2) Nenhum dos materiais listados na Tabela 1 da norma ASTM A-36 poderá ser usado para a construção de tanques a não ser quando
especificadamente permitido por esta Norma.
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Quando o rigor das condições de trabalho exigir o uso de
materiais de melhor qualidade, chapas de acordo com
as especificações seguintes poderão ser utilizadas, respeitadas
as modificações e os limites indicados nesta
Norma:
ASTM A-131 Aço Estrutural para Navios
(Qualidade Estrutural Somente)
Espessura máxima da chapa:
Grau A: 12,5 mm
Grau B: 25,0 mm
Grau C não normalizado:
37,5 mm
Grau CS normalizado: 37,5 mm
Para chapas de reforço do costado ou para flanges podem
ser usadas chapas com espessuras acima de 37,5 mm,
mas não superiores a 50,0 mm, em tanques construídos
de acordo com esta Norma e com o Anexo E da mesma,
desde que as chapas preencham os requisitos
especificados na Tabela 30 do Anexo E desta Norma.
ASTM A-442 Chapas de Aço-carbono com
Melhores Propriedades de Transição,
para Vasos de Pressão
Espessura máxima da chapa:
37,5 mm
ASTM A-516 Chapas de Aço-carbono para
Vasos de Pressão, para Temperaturas
de Serviço Baixas e Intermediárias
Espessura máxima da chapa:
37,5 mm
NBR 5001 Chapas Grossas de Aço-carbono,
para Vasos de Pressão, para
Trabalho em Temperaturas Baixas
e Moderadas Espessura
máxima da chapa: 37,5 mm.
Para chapas de reforço do costado ou para flanges podem
ser usadas chapas com espessuras acima de 37,5 mm,
mas não superiores a 75,0 mm, em tanques construídos
de acordo com esta Norma e com o Anexo E da mesma,
desde que as chapas preencham os requisitos especificados
na Tabela 30 do Anexo E desta Norma.
ASTM A-537 Chapas de Aço-carbono-Manganês-
Silício Tratadas Termicamente
para Vasos de Pressão.
Grau A Somente
Espessura máxima da chapa:
37,5 mm
Para chapas de reforço do costado ou para flanges podem
ser usadas chapas com espessuras acima de 37,5 mm,
mas não superiores a 50,0 mm, em tanques construídos
de acordo com esta Norma e com o Anexo E da mesma,
desde que as chapas preencham os requisitos especificados
na Tabela 30 do Anexo E desta Norma.
Nota: Chapas fabricadas de acordo com esta especificação
podem ser fornecidas sem teste
de impacto.
ASTM A-573 Chapas de Aço-carbono Estrutural
com Tenacidade Melhorada.
Grau 70
Requisitos:
Tensão de escoamento (min):
30 kgf/mm2
Tensão de ruptura (máx):
63 kgf/mm2
ASTM A-662 Chapas de Aço-carbono Manganês
para Vasos de Pressão para
Serviços em Temperaturas Baixas
e Moderadas. Grau B somente
Espessura máxima da chapa:
37,5 mm
NBR 5002 Chapas Grossas de Aço-carbono
para Caldeiras e Outros Vasos de
Pressão, para Trabalho em Alta
Temperatura. Graus 3, 4 e 5.
Chapas de aço carbono com adições de cobre poderão
ser usadas desde que especificadas pelo comprador. O
fabricante deve indicar na sua proposta a especificação
(ou especificações) das chapas que pretende utilizar.
Chama-se atenção para o fato de que o aço carbono sofre
uma considerável queda na sua ductilidade quando
submetido a baixas temperaturas, ficando sujeito ao risco
de fraturas frágeis catastróficas. A probabilidade de ocorrência
dessas fraturas é tanto maior quanto mais baixa
for a temperatura do metal, e quanto maiores forem as
espessuras da chapa, o nível de tensões no material, o
tamanho dos grãos e o teor de carbono no aço. Em operação
normal dificilmente existe esse perigo para um
tanque, porque os produtos de petróleo são em geral estocados
em temperaturas acima da temperatura de
transição dos aços carbono. Pode entretanto haver um
sério risco durante o teste hidrostático, não só porque o
nível de tensões no material é mais elevado, como principalmente
porque a temperatura da água do teste pode
estar bastante baixa em lugares de clima frio. A ocorrência
de fraturas frágeis pode ser evitada adotando-se um aço
carbono de melhor qualidade, que tenha uma temperatura
de transição mais baixa. Recomenda-se portanto que para
tanques importantes, nos quais se justifique uma segurança
adicional, sejam empregadas para o costado
chapas de acordo com a Tabela 1 em função da temperatura
mínima esperada para a água do teste hidrostático.
5.1.2 Chapas Finas
ASTM A-570 Chapas Finas e Tiras de Aço-carbono
Laminado a Quente de Qualidade
Estrutural. Grau C apenas
NBR 6649 e NBR 6650 Chapas Finas de Aço-
carbono para Usos Estruturais.
Graus CF-24 e
CF-26.
Chapas de aço carbono com adições de cobre poderão
ser usadas desde que especificadas pelo comprador. O
fabricante deve indicar na sua proposta a especificação
(ou especificações) das chapas que pretende utilizar.
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12 - Dreno de fundo
13 - Boca de visita no costado
14 - Termômetro
15 - Saída de condensado
16 - Bocais de entrada e saída de produto
1 - Escotilhas de medição
2 - Chapa do teto
3 - Câmara de espuma
4 -Respiro
5 - Caixas de selagem de gases
6 - Régua externa do medidor de bóia 17 - Entrada de vapor de aquecimento
7 - Bocas de visita no teto 18 - Tubulação de espuma
8 - Corrimão do teto 19 - Porta de limpeza
9 - Plataforma da escada 20 - Chapa do fundo
10 - Escada helicoidal de costado 21 - Misturador
11 - Corrimão 22 - Costado
Figura 1 - Tanque e acessórios - Terminologia
Tabela 1 -Chapas de aço carbono para uso no costado de tanques nos quais se justifique segurança adicional
quanto a fraturas frágeis
Temperatura mínima
da água do teste
hidrostático
°C
Espessura da chapa (mm)
Até 13,2 De 14,0 a 19,0 De 20,0 a 25,0 26,5 ou <
-6 a zero ASTM A-283 Gr.C ASTM A-131 Gr.B ASTM A 516 Gr. 55
zero a 10 ASTM A-283 Gr.C ASTM A-131 Gr. B ASTM A 516 Gr.55
10 a 20
Acima de 20
ASTM A-283 Gr. C ASTM A 131.Gr. B
ASTM A-283 Gr. C
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5.2 Eletrodos
Os eletrodos para soldagem manual devem atender às
exigências da norma AWS A-5.13) (classes AWS E-60XX
e E-70XX), obedecidas as características de corrente
elétrica, de polaridade e posição de soldagem, bem como
outras condições implícitas nesta norma técnica. Entretanto,
nos casos em que os materiais a serem soldados
possuam propriedades mecânicas superiores aos eletro
norma API-605 salvo quando o comprador especificar
em contrário. Não será permitido o uso de flanges fundidos.
Os flanges não ligados a tubulações poderão ser
fabricados de chapas cujos materiais estejam de acordo
com o item 5.1.1.
5.6 Parafusos e porcas
dos aqui estabelecidos, deverão ser usadas classes de
eletrodos e procedimentos de forma a se conseguir uma
solda com propriedades compatíveis com as dos mate
riais que serão soldados.
5.3 Perfis de aço laminado
Os perfis de aço laminado para fins estruturais devem
estar de acordo com a última edição das normas
NBR 6109, NBR 6351, NBR 6352, NBR 7007, NBR 7012,
NB-143, todas da ABNT; ASTM A-36 e com os padrões
do Manual do AISC para perfis I, H, U e cantoneiras de
abas iguais e desiguais. Perfis de aço com adições de
cobre poderão ser usados, desde que especificados pelo
comprador.
5.4 Tubos
Os parafusos e as porcas usados para unir tubulações
devem estar de acordo com as especificações
ASTM A-193, Grau B-7 e ASTM A-194, Grau 2H,
respectivamente. Os parafusos e as porcas para todos os
outros fins poderão ser fabricados de acordo com a
especificação ASTM A-307. O comprador deve especificar
na ordem de compra o formato das cabeças dos parafusos
e das porcas, e se os parafusos e as porcas devem ter dimensões
normais ou reforçadas (séries normal e pesada,
respectivamente).
6 Projeto
6.1 Ligações soldadas
6.1.1 As seguintes definições ficam estabelecidas:
a) solda de topo - solda executada entre duas peças
dispostas topo a topo; as faces das peças a serem
soldadas podem ser paralelas ou chanfradas;
5.4.1 Os pescoços das conexões ligadas a qualquer tubulação
devem ser fabricados com materiais que satisfaçam
às especificações relacionadas a seguir:
-para tubos de diâmetro externo até 273 mm
(Tamanho 10): ASTM A-53 ou ABNT NBR 6321
(ASTM A-106);
-para tubos de diâmetro externo maior do que
273 mm (Tamanho 10): chapas ASTM A-285
Grau C, ASTM A-515 Grau 60, ou ASTM A-516,
qualquer Grau.
b) solda de ângulo - solda de corte transversal aproximadamente
triangular, unindo duas superfícies
aproximadamente em ângulo reto, tais como as
juntas sobrepostas em “T” ou de quina;
c) solda de ângulo integral - solda de ângulo cuja
dimensão é igual à espessura da chapa (ou peça)
de menor espessura dentre as que estão sendo
soldadas;
d) solda intermitente - solda de ângulo ou sobreposta
cujo cordão é interrompido a espaços regulares;
5.4.2 Para conexões não ligadas a tubulações admite-se
também o tubo feito de chapa ASTM A-283, Grau C.
5.4.3 Os tubos para estruturas podem ser de aço carbono,
conforme a especificação ASTM A-53, devendo o fabricante
discriminar o material que pretende usar.
5.4.4 As luvas devem ser de aço carbono forjado, conforme
as especificações da ASTM A-181 ou A-105.
5.5 Flanges
Os flanges de bocais ligados a qualquer tubulação, quando
forjados, devem corresponder às exigências da especificação
ASTM A 181; podem, ainda, ser fabricados de
chapas ASTM A-285 Grau C, ASTM A-515 Grau 60, respeitadas
as espessuras máximas estabelecidas no item 5.1,
ou ASTM A-516 (qualquer espessura). Quanto às dimen
e) junta de topo simplesmente soldada - junta entre
duas peças, topo a topo, dispostas aproximada
mente no mesmo plano e soldadas por um só lado;
f) junta de topo duplamente soldada - junta entre
duas peças, topo a topo, dispostas aproximada
mente no mesmo plano e soldadas pelos dois la
dos;
g) junta de topo simplesmente soldada e com cobre-
junta - junta entre duas peças, topo a topo, dis