Metodologia micromecânica e experimental para análise de defeitos e avaliação de integridade estrutural em dutos para transporte de gás e petróleo

Resumo

Metodologias preditivas para garantia da segurança e quantificação do impacto de defeitos (e.g., trincas na forma de defeitos de soldagem, stress corrosion cracking, inclusões, delaminações, etc.) em dutos e risers submarinos para transporte de óleo e gás representam um elemento central em análises de integridade estrutural incluindo decisões de reparo e programas para extensão da vida útil de instalações terrestres e marítimas. Procedimentos convencionais utilizados para avaliação da integridade estrutural de dutos e sistemas similares (como, por exemplo, vasos de pressão e torres de processamento) geralmente utilizam critérios simplificados incorporando mecanismos de colapso plástico e as propriedades mecânicas (tensão de escoamento) do material. Adicionalmente, estes métodos estabelecem critérios de aceitação de defeitos baseados em dados experimentais limitados a aços estruturais de baixa resistência, os quais não refletem necessariamente o mecanismo de falha real (e.g., crescimento estável do defeito macroscópico antes do colapso do duto) nem consideram requisitos específicos para aços estruturais de alta resistência correntemente em uso. Análises de falhas em estruturas em serviço revelam que o colapso (estrutural) em dutos (representado por vazamento do fluido ou ruptura brusca) contendo um dano material (defeito ou trinca macroscópica) é freqüentemente precedido por crescimento estável deste defeito até que um tamanho crítico seja atingido. Observações experimentais demonstram que aumentos significativos na capacidade de carga além dos limites elásticos e elasto-plásticos de uma estrutura contendo um defeito macroscópico são possíveis sob condições de crescimento (propagação) estável desta trinca; tal crescimento estável é comumente caracterizado pela curva de resistência J vs. (também conhecidas como curva J-R ou curva R) do material. Métodos recentes para avaliação de integridade estrutural (como, por exemplo, os métodos R6, BS 7910 e API RP 579) consideram procedimentos simplificados de forma a capturar este aumento de tenacidade do material com a extensão estável da trinca; tais procedimentos baseiam-se diretamente na transferência de curvas R medidas através de espécimes laboratorias (i.e., pequenas dimensões) para componentes estruturais com geometria complexa e submetidos a histórias de carregamento diversas... (AU)