Aplicação de ensaios de fadiga por flexão em três pontos em corpos de prova de tubos contendo a solda para utilização de avaliação em fadiga de minerodutos fadiga de minerodutos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cássio Henrique Costa Félix
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/30103
Resumo: Minerodutos apesar de geralmente não serem projetados considerando fadiga, podem estar sujeitos a este tipo de mecanismo de falha, dependendo das suas condições operacionais. Bombeamento indesejável por bateladas de polpa de minério e água, paradas/partidas inesperadas devido à problemas de baixa confiabilidade das estações de bombas, problemas no sistema de amortecimento e falta de dessincronização de bombas de deslocamento positivo operando em paralelo podem ocasionar ciclos severos de pressão em todo o sistema do mineroduto e principalmente nas soldas longitudinais que é a parte mais sensível para degradação em fadiga. Para evitar sérios incidentes de vazamentos devido a trincas de fadiga, torna-se necessário a avaliação das soldas longitudinais sobre o ciclo real de carregamento de operação. Este trabalho tem por objetivo demonstrar a aplicabilidade de testes de fadiga por flexão em três pontos utilizando corpos de prova curvos com a geometria original da tubulação e a solda longitudinal de fabricação para utilização em avaliações da vida em fadiga de minerodutos. As tensões atuantes na margem da solda devido a aplicação de carga estática no teste de flexão em três pontos utilizando o corpo de prova curvos foram correlacionadas com as tensões atuantes na margem da solda em um tubo submetido a pressão interna durante operação. Esta correlação foi feita através de simulações em elementos finitos, validados com extensometria e cálculos analíticos. Assim uma curva de fadiga por flexão em três pontos, onde o resultado é força por quantidade de ciclos até a falha, pode ser convertida em uma curva de pressão interna por quantidade de ciclos até a falha. Com todo histórico de pressões de operação do mineroduto, é possível realizar a contagem de ciclos de pressão pelo método do “rainflow”, e através da nova curva gerada é possível realizar a avaliação de fadiga pelo método do dano acumulado. Os resultados mostraram que é possível utilizar os testes propostos para avaliação de fadiga da solda longitudinal de minerodutos de forma satisfatória.
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Para evitar sérios incidentes de vazamentos devido a trincas de fadiga, torna-se necessário a avaliação das soldas longitudinais sobre o ciclo real de carregamento de operação. Este trabalho tem por objetivo demonstrar a aplicabilidade de testes de fadiga por flexão em três pontos utilizando corpos de prova curvos com a geometria original da tubulação e a solda longitudinal de fabricação para utilização em avaliações da vida em fadiga de minerodutos. As tensões atuantes na margem da solda devido a aplicação de carga estática no teste de flexão em três pontos utilizando o corpo de prova curvos foram correlacionadas com as tensões atuantes na margem da solda em um tubo submetido a pressão interna durante operação. Esta correlação foi feita através de simulações em elementos finitos, validados com extensometria e cálculos analíticos. Assim uma curva de fadiga por flexão em três pontos, onde o resultado é força por quantidade de ciclos até a falha, pode ser convertida em uma curva de pressão interna por quantidade de ciclos até a falha. Com todo histórico de pressões de operação do mineroduto, é possível realizar a contagem de ciclos de pressão pelo método do “rainflow”, e através da nova curva gerada é possível realizar a avaliação de fadiga pelo método do dano acumulado. Os resultados mostraram que é possível utilizar os testes propostos para avaliação de fadiga da solda longitudinal de minerodutos de forma satisfatória.Slurry pipelines, although generally not designed with fatigue considerations in mind, can be subject to this type of time-dependent failure mechanism driven by their operational cyclic pressure conditions. Undesirable batch pumping of slurry and water, unexpected stops/starts due to low pump stations reliability, problems in the hydraulic dampening system of reciprocating pumps and no phase shift control between the pumps operating in parallel can lead to significant fatigue cycles throughout the pipeline system. This is exacerbated at the long seam weld which is more sensitive to fatigue degradation. To avoid slurry leaks due fatigue induced cracks, it becomes necessary to evaluate the fatigue performance of the long seam weld under realistic operational cyclic loading. The purpose of this work was to demonstrate the applicability of a three-point bend fatigue test on curved specimens containing a weld for use in fatigue assessments of slurry pipelines. The major challenge of this work was to correlate the stresses at the weld toe due to the application of static load in the three-point bending test in a curved test piece, and the stresses at the weld toe in a pipe submitted to internal pressure during operation. This correlation was made through finite element simulations validated with extensometry and analytical calculations. Thus, a three-point bending fatigue curve, where the result is force by number of cycles to failure, can be converted into an internal pressure curve by number of cycles until failure. With the historic of pipeline operating pressures, it is possible to perform the pressure cycle counting by the rainflow method, and through the new generated curve it is possible to perform the fatigue evaluation by the cumulative damage method. The results demonstrated that it is possible to use the proposed testing approach for the evaluation of the fatigue performance of the slurry pipeline long seam weld.porUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecanicaUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICAEngenharia mecânicaSoldagemMinérios - TubulaçõesSoldagemFadigaMinerodutosAplicação de ensaios de fadiga por flexão em três pontos em corpos de prova de tubos contendo a solda para utilização de avaliação em fadiga de minerodutos fadiga de minerodutosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALDissertacao Formatada Padrao DEMEC Cassio Rev41.pdfDissertacao Formatada Padrao DEMEC Cassio Rev41.pdfapplication/pdf6907558https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/30103/1/Dissertacao%20Formatada%20Padrao%20DEMEC%20Cassio%20Rev41.pdf5ef81204f43cbb328325c44654287f0fMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82119https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/30103/2/license.txt34badce4be7e31e3adb4575ae96af679MD52TEXTDissertacao Formatada Padrao DEMEC Cassio Rev41.pdf.txtDissertacao Formatada Padrao DEMEC Cassio Rev41.pdf.txtExtracted texttext/plain111066https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/30103/3/Dissertacao%20Formatada%20Padrao%20DEMEC%20Cassio%20Rev41.pdf.txt41178192d152b75b93b68e4d11d2814cMD531843/301032019-11-14 12:29:29.938oai:repositorio.ufmg.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T15:29:29Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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