Investigação exploratória do parâmetro CTOD para cálculo da tenacidade à fratura de tubulações utilizadas na indústria offshore.

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Silvestre, Marcus Nathan
• 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: Aço; CTOD; Double clip gauge method; Estruturas offshore; Fracture mechanics; Fracture toughness; Integridade estrutural; Mecanica da fratura; Método dos elementos finitos; Numerical analysis
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-28032022-142557/

As últimas descobertas de petróleo e gás natural na camada pré-sal da costa brasileira representam um enorme potencial e colocam o Brasil em uma posição estratégica diante da crescente demanda energética mundial. A produção e exploração de tais reservas impõem muitos desafios tecnológicos relacionados a novos requisitos devido a condições ambientais mais hostis. Um dos principais desafios é manter a viabilidade econômica e operações seguras das estruturas de produção e transporte de combustível. Dutos e risers desempenham um papel fundamental na exploração de campos de águas profundas. Os procedimentos de Avaliação Crítica de Engenharia (ECA) adotam conceitos de mecânica de fratura para avaliar a criticidade de defeitos em estruturas soldadas e são comumente aplicados para derivar tamanhos de defeitos toleráveis durante a instalação e operação de risers e dutos, combinando as condições operacionais mais críticas e propriedades do material. O parâmetro CTOD tem sido preferencialmente escolhido pelas empresas de petróleo e gás devido a familiaridade com este parâmetro, por ele ser de fácil compreensão e visualização, pois envolve basicamente a deformação do flanco fisicamente. Diferentes definições e metodologias de medição do CTOD estão disponíveis na literatura, como o modelo da rótula plástica, a conversão da Integral-J e o método dos dois extensômetros. Experimentalmente, a técnica mais utilizada no setor industrial offshore para calcular o CTOD é o método dos dois extensômetros. Técnicas experimentais não convencionais têm sido estudadas ao longo dos últimos anos para auxiliar no entendimento do CTOD com crescimento de trinca, como as técnicas de correlação por imagem digital e o método da réplica por silicone. Destaca-se o método da réplica de silicone como promissor na caracterização física do CTOD para o caso de trincas com propagação dúctil. Ao se utilizar diferentes metodologias de medição de CTOD, com um mesmo conjunto de dados, discrepâncias entre as medidas experimentais e/ou numéricas têm sido relatadas na literatura para diversos materiais e comprimento de trinca. Portanto, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo do parâmetro CTOD em três distintas etapas: primeiro, uma nova formulação do CTOD foi desenvolvida para correlacionar os métodos de conversão da Integral-J (CTOD-J) e dos dois extensômetros, levando em consideração o posicionamento do dispositivo utilizado (faquinha) para posicionar os extensômetros. Segundo, uma nova definição numérica de CTOD foi proposta para o caso de trinca em crescimento, baseada no conceito do intercepto de 90, correlacionando com a definição de CTOD-J. Por fim, ensaios experimentais de tenacidade à fratura foram realizados em aço de baixo grau de encruamento e indicaram excelente potencial dos métodos não convencionais em caracterizar o CTOD.