Avaliação de integridade estrutural em dutos e tubulações de alta pressão utilizando metodologias baseadas em deformação plástica.

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Plata Uribe, Yerlin Andres
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Critério SMCS; Deformação plástica; Ductil fracture; Dutos; Finite elements; Fratura dúctil; Integridade estrutural; Plastic strain; SMCS criterion; Stress triaxiality; Triaxialidade; Tubulações
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-28022020-160553/

Muitas das linhas dutoviárias utilizadas no transporte de petróleo e gás percorrem distâncias da ordem de centenas e até mesmo de milhares de quilômetros. Ao longo dessas distâncias as linhas podem estar sujeitas a cargas de grandes amplitudes, principalmente devido a movimentações decorrentes de diferenças geográficas e geológicas existentes ao longo do trajeto. As deformações plásticas decorrentes destes eventos podem afetar seriamente a integridade estrutural da linha dutoviária comprometendo sua integridade mecânica e a contenção do fluido em uma eventual ruptura da tubulação. Por este motivo é importante garantir a integridade estrutural destes componentes de forma a evitar sua instabilidade plástica ou fratura dúctil. Este trabalho explora a metodologia de células computacionais acoplada ao critério de dano SMCS (Stress Modified Critical Strain) para simular o comportamento da fratura dúctil em corpos de prova submetidos à tração e em dutos submetidos a grandes deformações longitudinais. Assim, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um procedimento de engenharia para a avaliação da integridade estrutural de dutos, de forma a predizer a carga de início da fratura dúctil em tubulações utilizadas no transporte de petróleo e gás submetidas a grandes deformações plásticas. Uma série de ensaios de tração conduzidos por Toyoda et al. [1] para barras cilíndricas com diferente raio de entalhe, para um aço estrutural, fornece a resposta tensão-deformação utilizada para calibrar o critério de dano SMCS. Um teste de flexão cíclica (carga axial de compressão revertida por carga axial de tração) em grande escala desenvolvido por Toyoda et al. [1] para um duto de diâmetro externo 165mm e espessura de parede 11mm avalia o procedimento proposto para a predição do comportamento da fratura dúctil em tubulações com dano. Este estudo exploratório prediz a carga de fratura para tubulações associada ao início da fratura dúctil na área altamente danificada pelas deformações plásticas e na zona de flambagem, em boa concordância com as medições experimentais.