Utilização do método dos elementos finitos para análise da concentração de tensão em pites de corrosão discretizados

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Pinheiro, Lucas Gonçalves
• Orientador(a): Borges, Marcelo Favaro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Tubos flexíveis; Corrosão; Análise de tensões; Elementos finitos
• Palavras-chave em Inglês: Finite element method; Stress concentrators; Localized corrosion; Optical interferometry; Tensile armor wire of flexible risers
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/296404

O objetivo deste trabalho consiste em analisar a concentração de tensão gerada por pites em arames de tração de dutos flexíveis quando estes são submetidos a meio corrosivo específico. As amostras utilizadas foram aços de alta resistência, acondicionadas em vaso de pressão com água do mar sintética saturada em gás carbônico (CO2), a fim de se criar um ambiente corrosivo devido à interação dos mesmos. A caracterização dos pites foi realizada via interferometria óptica. Os dados gerados formam um gráfico correlacionando as medidas de comprimento e profundidade de pite. Para gerar a malha e obter uma convergência dos resultados na análise via Método dos Elementos Finitos (MEF), um filtro matemático foi desenvolvido para diminuir o número de pontos da curva, a fim de se gerar uma suavização do perfil medido. Modelos numéricos foram realizados no software ABAQUS®, a fim de se analisar o fator de concentração de tensão (Kt) em pites via MEF. Para os modelos com pites elipsoidais, utilizou-se apenas a profundidade (a) e o comprimento (2c) medidos via interferometria óptica para simplificação do pite. Para os modelos com pites discretizados, utilizou-se o perfil medido via interferometria óptica ao final tratamento de dados. Foram analisados 4 pites de 3 geometrias representativas, tomando como base a razão de aspecto (a/2c). Os grupos 1, 2 e 3 apresentaram a/2c de, respectivamente, 0,18 ± 0,01; 0,25 ± 0,01 e 0,30 ± 0,02. Os dados obtidos foram tratados e o parâmetro a/2c foi mantido igual ao valor medido. Modelos elipsoidais mostraram valores similares ao se comparar com modelos analíticos, de forma a validar a metodologia empregada. Uma equação foi proposta correlacionando o parâmetro a/2c dos pites medidos com o Kt encontrado através dos modelos elipsoidais. Verificou-se um único possível sítio de nucleação de trincas para os modelos elipsoidais, o qual engloba a máxima profundidade dos pites. Modelos discretizados mostraram um aumento considerável no valor de Kt ao se comparar com os modelos elipsoidais, estando este entre 54,7% e 163,0%. Verificou-se diversos possíveis sítios de nucleação de trincas para os modelos discretizados, os quais englobam a máxima profundidade dos pites e regiões próximas a pites secundários. Maiores áreas superficial e subsuperficial e um maior valor de Kt foram identificados nos possíveis sítios de nucleação de trincas dos modelos discretizados ao se comparar com modelos elipsoidais, podendo facilitar a nucleação de trincas.