Avaliação simplificada da capacidade de carga de dutos corroídos

Abstract

Resumo: Redes de dutos metálicos são amplamente utilizadas como o meio mais eficiente e seguro para o transporte de óleo ou gás. Recentemente, falhas devidas à corrosão têm sido uma das maiores preocupações no sentido de manter a integridade de uma linha. Assim, é grande a necessidade de se avaliarem, de forma mais precisa, defeitos de corrosão para evitar prejuízos econômicos e ambientais. A determinação da resistência de dutos corroídos é objeto de estudo de vários pesquisadores em todo o mundo. Existem alguns métodos empíricos ou semi-empíricos disponíveis para determinar a capacidade de carga desses dutos, baseados em ensaios experimentais. No entanto, esses métodos mostraram-se conservadores e muito restritos, uma vez que dependem das propriedades do material, da geometria do duto e da geometria do defeito. Isto implica na necessidade de executar uma série numerosa de experimentos para a atualização da solução toda vez que aquelas condições são modificadas. Para que seja possível obter melhores resultados na análise de uma estrutura qualquer, com um custo menor, cada vez mais, métodos numéricos têm sido empregados. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma solução para a capacidade de carga de dutos corroídos feitos de aço X65. Para tanto, são feitas algumas simulações de ensaios experimentais de dutos, encontrados na literatura, através do método dos elementos finitos. Dessas simulações, determina-se um critério de falha apropriado. Em seguida, com base no critério de falha determinado, uma série de análises é realizada para obter uma solução para a pressão interna máxima, como função das características geométricas do duto e da corrosão, a partir de uma análise de regressão dos resultados numéricos.

Abstract: Metallic pipelines are widely used as the most efficient and safest way of oil or gas transportation. Nowadays, failures due to corrosion have been one of the greatest concerns in maintaining the pipelines integrity. So, corrosion defects must to be accurately evaluated to avoid economic lost and environmental damages. The determination of the corroded pipes load capacity is the issue of several researchers in all over the world. There are some empiric or semi-empiric methods available to determine the load capacity of these pipes, based on experimental tests. However, these methods are known to be conservative and limited since they are dependent on material properties, pipelines geometries and defect geometry. This fact implies in the development of a large test set in order to update the solution every time those conditions are changed. The use of numerical methods to obtain better results from any structure analysis, with lower cost, has been increasing. The objective of this work is to present a limit load solution for corroded pipelines made of X65 steel. For this purpose, some pipe burst tests, founded at the literature, are simulated by finite element method. An appropriated failure criterion is determined, based on those simulations. Finally, a finite element analysis set is performed to obtain the solution of the maximum internal pressure as function of the corrosion and pipe geometry, by applying regression analysis on the numerical results.