Isolações individuais para aplicações de baixo risco, como reparo e manutenção de válvulas
Isolações secundárias onde uma linha precisa ser interrompida e existe apenas uma única isolamento
Isolações em uma seção da tubulação (tanto acima quanto abaixo do solo e submarina)
A teoria básica por trás de um “plugue de congelamento” é o resfriamento da parede externa do tubo a tal ponto que seu conteúdo (geralmente água) forma um plugue dentro do tubo, aderindo à parede e criando um isolamento sólido. Testes foram realizados com plugues que suportam mais de 8.000 psi. Para realizar o congelamento, uma “camisa” (trocador de calor criogênico) é colocada ao redor do tubo e um líquido, geralmente nitrogênio líquido, é circulado dentro dela. As camisas anteriores eram essencialmente um espaço vazio contido onde o nitrogênio líquido entrava em contato direto com o tubo; as camisas modernas funcionam mais com base no princípio de troca de calor, com o nitrogênio líquido circulando através de veias na camisa. O comprimento da camisa é normalmente o dobro do diâmetro do tubo e tem aproximadamente uma polegada de espessura.
Em baixas temperaturas, o módulo de elasticidade dos materiais aumenta. Em geral, a resistência à tração e o limite de elasticidade aumentam à medida que a temperatura diminui. Portanto, não há risco adicional para o tubo ser puxado ou dobrado lentamente em baixas temperaturas. No entanto, devido ao aumento da fragilidade em baixas temperaturas, qualquer impacto no tubo deve ser evitado.
Como a maioria dos tubos de aço inoxidável é projetada para condições criogênicas, a exposição a baixas temperaturas durante o congelamento não representará nenhum risco para sua metalurgia.
Em muitos casos, são necessários isolamentos, nos quais não há meio interno para congelar. As aplicações mais comuns para esse processo são:
Os sistemas de água em gel reticulado são ideais como meio para permitir a criação de um bloqueio duplo estável e um tampão de congelamento. Esses sistemas empregam um gel à base de água de alta viscosidade que, devido à sua natureza coesiva, pode deslocar o óleo ou preencher um espaço vazio em uma linha de gás. O gel em si é um produto biodegradável adaptado da indústria alimentícia e não requer nenhum manuseio especial para injeção ou descarte. Devido à sua viscosidade extremamente alta, o gel não se comporta como um líquido convencional e se espalha pelo fundo do tubo, mas forma um monte. Após a primeira injeção, o fluido gelificado permanecerá como um monte elevado, provavelmente preenchendo até 45-65% da área transversal do tubo abaixo do ponto de injeção. O espaço vazio restante será preenchido com gel durante as injeções subsequentes.
A localização de um tampão de congelamento é cuidadosamente selecionada para garantir que os locais da camisa de congelamento estejam livres de soldas ou qualquer tipo de dano ou tensão no tubo. O local escolhido também deve ter uma conexão ou válvula entre os locais pretendidos para a camisa, a fim de permitir a injeção de gel, o teste de pressão dos tampões e o monitoramento contínuo da pressão durante a operação. Depois que o tubo é inspecionado e limpo, as camisas de congelamento são instaladas em ambos os lados do ponto de injeção e conectadas ao suprimento de nitrogênio por uma mangueira criogênica.
O congelamento de tubos pode ser realizado na maioria dos materiais comuns utilizados em tubos, tais como:
Os locais que podem necessitar de serviços de congelamento de tubos incluem, entre outros:
