Circuito Orquídea: avaliação estrutural do pressurizador V-102

Abstract

O objetivo deste relatório técnico é documentar a avaliação mecânica do: “ Pressurizador V-102” do Circuito Experimental de Água (“CEA”) do IPEN, também conhecido como “Loop 70”, para se verificar a possibilidade de sua reutilização no Circuito Hidrodinâmico para testes de Elementos Combustíveis – Orquídea. O projeto e construção do Pressurizador V-102 foi desenvolvido com o código ASME VIII division 1 no ano de 1977. O Pressurizador V-102 foi avaliado, através da análise estrutural das partes mecânicas, aplicando o código do projeto original, ou seja, ASME VIII division 1 nas seguintes condições:  Pressão interna = 2.0 N/mm2;  Temperatura de Operação = 60º C. Os resultados da avaliação podem ser resumidos conforme descrito abaixo:  Espessura de parede das partes mecânicas pressurizadas atendem os requisitos de espessura mínima;  A máxima pressão de trabalho (MAWP) é 5.8 N/mm2;  Os bocais não requerem reforço; Os bocais: N1, instalado em um flange cego, e N4, prolongado para o interior do vaso V-102 são configurações estruturais não previstas pelo código ASME VIII, Division 1  A distância entre bocais atende o critério da distância mínima;  As tensões nos flanges, de ½”, ¾”, 1½” e 10”, atendem os limites admissíveis; O flange cego aparafusado de 10” e com um bocal instalado é uma configuração estrutural não prevista pelo código ASME VIII, Division 1  As tensões nas soldas de topo e filete atendem os limites admissíveis;  Não foi encontrada nenhuma referência, relatório ou documento, que relate alguma inspeção em serviço realizada nas partes mecânicas do Pressurizador V-102. A avaliação estrutural do flange cego e bocais N1 & N4 foi desenvolvida, adotando-se a metodologia do código ASME VIII division 2. Foi, então, realizada a análise de tensões do Pressurizador V-102, aplicando-se o método das tensões elásticas, com o programa de análise estrutural por elementos finitos ANSYS. As tensões equivalentes calculadas para o flange cego e bocais N1 & N4, na condição de projeto e operação, atendem os limites prescritos pelo código ASME VIII division 2. Deste modo, está comprovada a adequação mecânica e estrutural das partes mecânicas do Pressurizador V-102. Considerando que não há registros de inspeções periódicas do Pressurizador V-102, desde o início de sua operação em 1977, recomendamos, antes da sua reutilização no circuito “Orquídea”, o seguinte procedimento:  “Inspeção Visual interna e externa das partes mecânicas do Pressurizador V-102”.