Tubos em compósito de epóxi reforçado com fibra de vidro produzidos pelo processo de enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Guiguer, Elton Landgraf
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18744
Resumo: This work is focused on the production and mechanical performance evaluation of filament-wound flat plates and pipes using different composite compositions of three distinct commercial high glass transition epoxy resins reinforced with glass fiber (GRE) in order to verify their potential usage in the petrochemical industry. The evaluation included measurements of the glass transition temperature, Tg, of the epoxy matrix resins through Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and by Differential Scanning Calorimetry (DSC) for the produced GRE composites tubes. Also, the mechanical performance of these different GRE composites was analyzed through mechanical tensile, shear, flexural and impact strength properties using current materials testing standards. The mechanical properties results were compared with their theoretical values calculated using the simple rule of mixtures equations. Furthermore, a pipe was designed using the classical laminate theory analysis and samples were produced and tested according to the API 15 burst test standard. The evaluation of fiber/resin interfacial compatibility was investigated by scanning electronic microscopy analysis in order to correlate the interfacial adhesion with the obtained mechanical properties. The experimental results are close to the foresee values for Tg and mechanical results, in the second case considering the coupons production process limitations. This screening project showed potential usage glass fiber reinforced epoxy pipes for oil extraction production columns in the undersea pre-salt regions. Evidently, it is necessary to further investigate more deeply into the subject before an installation of such GRE tubes are reliable enough for use under the severe operation conditions in the short, medium and long term.
id SCAR_c646b8dc715dfcf21f8b1d07bd8ecee1
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/18744
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str 4322
spelling Guiguer, Elton LandgrafCanto, Leonardo Brescianihttp://lattes.cnpq.br/7287108960864123Sousa, José Alexandrino dehttp://lattes.cnpq.br/7737833809468759http://lattes.cnpq.br/9145964638323755https://orcid.org/0009-0006-7000-2329https://orcid.org/0000-0002-4138-005Xhttps://orcid.org/0009-0007-7863-704307a5353e-9a7d-41e5-aca2-6dbb1e269d6a2023-10-09T16:41:16Z2023-10-09T16:41:16Z2021-11-25GUIGUER, Elton Landgraf. Tubos em compósito de epóxi reforçado com fibra de vidro produzidos pelo processo de enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímica. 2021. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18744.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18744This work is focused on the production and mechanical performance evaluation of filament-wound flat plates and pipes using different composite compositions of three distinct commercial high glass transition epoxy resins reinforced with glass fiber (GRE) in order to verify their potential usage in the petrochemical industry. The evaluation included measurements of the glass transition temperature, Tg, of the epoxy matrix resins through Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and by Differential Scanning Calorimetry (DSC) for the produced GRE composites tubes. Also, the mechanical performance of these different GRE composites was analyzed through mechanical tensile, shear, flexural and impact strength properties using current materials testing standards. The mechanical properties results were compared with their theoretical values calculated using the simple rule of mixtures equations. Furthermore, a pipe was designed using the classical laminate theory analysis and samples were produced and tested according to the API 15 burst test standard. The evaluation of fiber/resin interfacial compatibility was investigated by scanning electronic microscopy analysis in order to correlate the interfacial adhesion with the obtained mechanical properties. The experimental results are close to the foresee values for Tg and mechanical results, in the second case considering the coupons production process limitations. This screening project showed potential usage glass fiber reinforced epoxy pipes for oil extraction production columns in the undersea pre-salt regions. Evidently, it is necessary to further investigate more deeply into the subject before an installation of such GRE tubes are reliable enough for use under the severe operation conditions in the short, medium and long term.O presente trabalho teve como objetivo preparar e avaliar o desempenho mecânico de compósitos de resinas epóxi de elevada temperatura de transição vítrea (Tg) reforçadas com fibra de vidro na forma de placas e de tubos fabricados por enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímica. Esta avaliação incluiu a verificação experimental da temperatura de transição vítrea, Tg, das diferentes matrizes epóxi através de análise térmica dinâmico mecânica (DMA) bem como de três combinações de compósito através de calorimetria exploratória diferencial (DSC). Além disso, foi feita a comparação destas diferentes combinações fibra de vidro/matriz do ponto de vista de comportamento mecânico. Foram avaliadas as propriedades de resistência à tração, flexão, impacto e cisalhamento conforme normas vigentes; os valores obtidos foram comparados com aqueles teoricamente calculados através da regra de mistura das frações volumétricas dos componentes. Também foi dimensionado um tubo através da aplicação da teoria das lâminas para os compósitos e foram produzidas amostras que foram avaliadas posteriormente através de experimentos de ruptura abrupta por aumento de pressão conforme API 15HR. Utilizou-se também da técnica de microscopia eletrônica de varredura para a avaliação da interface fibra de vidro/resina a fim de identificar correlações entre a interação superficial e as propriedades mecânicas dos compósitos obtidos. Os resultados obtidos mostraram coerência entre os valores obtidos experimentalmente e os previstos para a Tg e testes mecânicos, no segundo caso considerando-se as limitações do processo produtivo dos corpos de prova. Desta forma, foi possível verificar que há um potencial para o uso dos tubos em epóxi reforçados com fibra de vidro (GRE) para a aplicação nas condições preconizadas, especificamente, de colunas de produção para extração de petróleo no pré-sal.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessPetróleoColuna de produçãoCompósitoEpóxiFibra de vidroTuboEnrolamento filamentarPetroleumOil production columnCompositeEpoxyFiberglassTubingFilament windingENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSTubos em compósito de epóxi reforçado com fibra de vidro produzidos pelo processo de enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímicaFilament wound epoxy/glass-fiber pipes for applications in the oil industryinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600807eefcb-da11-4f31-83b1-a2b0d87838e0reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALElton Landgraf Guiguer - Dissertação.pdfElton Landgraf Guiguer - Dissertação.pdfapplication/pdf7111820https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18744/1/Elton%20Landgraf%20Guiguer%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf110b1f43dad79397d9413842fe495d80MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18744/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52TEXTElton Landgraf Guiguer - Dissertação.pdf.txtElton Landgraf Guiguer - Dissertação.pdf.txtExtracted texttext/plain158439https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18744/3/Elton%20Landgraf%20Guiguer%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.txt945ff9148fa4fb0acb4e5bb64b245eb1MD53ufscar/187442024-05-14 17:16:36.42oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/18744Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222024-05-14T17:16:36Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Tubos em compósito de epóxi reforçado com fibra de vidro produzidos pelo processo de enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímica
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Filament wound epoxy/glass-fiber pipes for applications in the oil industry
title Tubos em compósito de epóxi reforçado com fibra de vidro produzidos pelo processo de enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímica
spellingShingle Tubos em compósito de epóxi reforçado com fibra de vidro produzidos pelo processo de enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímica
Guiguer, Elton Landgraf
Petróleo
Coluna de produção
Compósito
Epóxi
Fibra de vidro
Tubo
Enrolamento filamentar
Petroleum
Oil production column
Composite
Epoxy
Fiberglass
Tubing
Filament winding
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
title_short Tubos em compósito de epóxi reforçado com fibra de vidro produzidos pelo processo de enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímica
title_full Tubos em compósito de epóxi reforçado com fibra de vidro produzidos pelo processo de enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímica
title_fullStr Tubos em compósito de epóxi reforçado com fibra de vidro produzidos pelo processo de enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímica
title_full_unstemmed Tubos em compósito de epóxi reforçado com fibra de vidro produzidos pelo processo de enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímica
title_sort Tubos em compósito de epóxi reforçado com fibra de vidro produzidos pelo processo de enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímica
author Guiguer, Elton Landgraf
author_facet Guiguer, Elton Landgraf
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/9145964638323755
dc.contributor.authororcid.por.fl_str_mv https://orcid.org/0009-0006-7000-2329
dc.contributor.advisor1orcid.por.fl_str_mv https://orcid.org/0000-0002-4138-005X
dc.contributor.advisor-co1orcid.por.fl_str_mv https://orcid.org/0009-0007-7863-7043
dc.contributor.author.fl_str_mv Guiguer, Elton Landgraf
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Canto, Leonardo Bresciani
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7287108960864123
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Sousa, José Alexandrino de
dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7737833809468759
dc.contributor.authorID.fl_str_mv 07a5353e-9a7d-41e5-aca2-6dbb1e269d6a
contributor_str_mv Canto, Leonardo Bresciani
Sousa, José Alexandrino de
dc.subject.por.fl_str_mv Petróleo
Coluna de produção
Compósito
Epóxi
Fibra de vidro
Tubo
Enrolamento filamentar
topic Petróleo
Coluna de produção
Compósito
Epóxi
Fibra de vidro
Tubo
Enrolamento filamentar
Petroleum
Oil production column
Composite
Epoxy
Fiberglass
Tubing
Filament winding
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
dc.subject.eng.fl_str_mv Petroleum
Oil production column
Composite
Epoxy
Fiberglass
Tubing
Filament winding
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
description This work is focused on the production and mechanical performance evaluation of filament-wound flat plates and pipes using different composite compositions of three distinct commercial high glass transition epoxy resins reinforced with glass fiber (GRE) in order to verify their potential usage in the petrochemical industry. The evaluation included measurements of the glass transition temperature, Tg, of the epoxy matrix resins through Dynamic Mechanical Analysis (DMA) and by Differential Scanning Calorimetry (DSC) for the produced GRE composites tubes. Also, the mechanical performance of these different GRE composites was analyzed through mechanical tensile, shear, flexural and impact strength properties using current materials testing standards. The mechanical properties results were compared with their theoretical values calculated using the simple rule of mixtures equations. Furthermore, a pipe was designed using the classical laminate theory analysis and samples were produced and tested according to the API 15 burst test standard. The evaluation of fiber/resin interfacial compatibility was investigated by scanning electronic microscopy analysis in order to correlate the interfacial adhesion with the obtained mechanical properties. The experimental results are close to the foresee values for Tg and mechanical results, in the second case considering the coupons production process limitations. This screening project showed potential usage glass fiber reinforced epoxy pipes for oil extraction production columns in the undersea pre-salt regions. Evidently, it is necessary to further investigate more deeply into the subject before an installation of such GRE tubes are reliable enough for use under the severe operation conditions in the short, medium and long term.
publishDate 2021
dc.date.issued.fl_str_mv 2021-11-25
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2023-10-09T16:41:16Z
dc.date.available.fl_str_mv 2023-10-09T16:41:16Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv GUIGUER, Elton Landgraf. Tubos em compósito de epóxi reforçado com fibra de vidro produzidos pelo processo de enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímica. 2021. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18744.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18744
identifier_str_mv GUIGUER, Elton Landgraf. Tubos em compósito de epóxi reforçado com fibra de vidro produzidos pelo processo de enrolamento filamentar para aplicação na indústria petroquímica. 2021. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18744.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18744
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.confidence.fl_str_mv 600
600
dc.relation.authority.fl_str_mv 807eefcb-da11-4f31-83b1-a2b0d87838e0
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18744/1/Elton%20Landgraf%20Guiguer%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18744/2/license_rdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18744/3/Elton%20Landgraf%20Guiguer%20-%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv 110b1f43dad79397d9413842fe495d80
f337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aec
945ff9148fa4fb0acb4e5bb64b245eb1
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1802136428181716992