Avaliação da integridade estrutural de dutos contendo trincas semielípticas via opção 1 da norma BS7910 e o método dos elementos finitos
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/33811 |
Resumo: | Dutos são componentes utilizados em larga escala para a transferência de fluidos de forma rápida e autônoma, sendo hoje a melhor relação custo benefício logístico encontrada no mercado. Contudo o risco de geração de defeitos que podem ser ocasionados por agentes externos durante sua instalação ou no período de serviço, compromete sua integridade mecânica. A segurança operacional é uma grande preocupação de todas as companhias, devido aos impactos econômicos, sociais e ambientais. Normas visam avaliar e determinar a aceitabilidade desses defeitos, em especial quando se trata de defeitos do tipo trinca, tais normas baseiam-se na mecânica da fratura para fornecer os procedimentos necessários de avaliação. Portanto a mecânica da fratura apresenta-se como uma ferramenta importante para avaliação de integridade estrutural, utilizando o fator de intensidade de tensões (FIT). A trinca do tipo semielíptica é a mais comumente encontrada em situações reais e apresenta certa dificuldade na obtenção dos corretos FIT’s, devido a complexas configurações. O uso de normas, no entanto, implica em uma simplificação na geometria dos defeitos reais, o que pode levar a resultados imprecisos, sendo, portanto, adotado o Método dos Elementos Finitos (MEF) como uma boa ferramenta de comparação para confrontar os resultados produzidos pela norma, principalmente quando experimentos de laboratório se tornam muito custosos ou inviáveis. Este estudo tem como objetivo avaliar a integridade estrutural de dutos de transporte de hidrocarbonetos de aço API 5CT P110 submetidos à pressão interna contendo trincas semielípticas longitudinais utilizando a metodologia de avaliação encontrada na Opção 1 da norma britânica BS 7910. Os resultados dessa avaliação foram comparados com os resultados obtidos em simulações computacionais realizadas em software MEF e plotados no diagrama de avaliação de falha – FAD. O tamanho de trincas críticas nas condições estudadas foi 14,2 de acordo com a abordagem analítica da norma BS 7910:2013 e 15,5 de acordo com a análise MEF. Verificou-se, também, que quanto maior a profundidade relativa da trinca à espessura da parede do duto, maior o conservadorismo da norma. |
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CORRÊA, José Rodrigues Pereirahttp://lattes.cnpq.br/9722656446383436http://lattes.cnpq.br/6749188011494040BARBOSA, José Maria AndradeCARRASCO, Jorge Antonio Palma2019-09-26T20:43:32Z2019-09-26T20:43:32Z2019-02-20https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/33811Dutos são componentes utilizados em larga escala para a transferência de fluidos de forma rápida e autônoma, sendo hoje a melhor relação custo benefício logístico encontrada no mercado. Contudo o risco de geração de defeitos que podem ser ocasionados por agentes externos durante sua instalação ou no período de serviço, compromete sua integridade mecânica. A segurança operacional é uma grande preocupação de todas as companhias, devido aos impactos econômicos, sociais e ambientais. Normas visam avaliar e determinar a aceitabilidade desses defeitos, em especial quando se trata de defeitos do tipo trinca, tais normas baseiam-se na mecânica da fratura para fornecer os procedimentos necessários de avaliação. Portanto a mecânica da fratura apresenta-se como uma ferramenta importante para avaliação de integridade estrutural, utilizando o fator de intensidade de tensões (FIT). A trinca do tipo semielíptica é a mais comumente encontrada em situações reais e apresenta certa dificuldade na obtenção dos corretos FIT’s, devido a complexas configurações. O uso de normas, no entanto, implica em uma simplificação na geometria dos defeitos reais, o que pode levar a resultados imprecisos, sendo, portanto, adotado o Método dos Elementos Finitos (MEF) como uma boa ferramenta de comparação para confrontar os resultados produzidos pela norma, principalmente quando experimentos de laboratório se tornam muito custosos ou inviáveis. Este estudo tem como objetivo avaliar a integridade estrutural de dutos de transporte de hidrocarbonetos de aço API 5CT P110 submetidos à pressão interna contendo trincas semielípticas longitudinais utilizando a metodologia de avaliação encontrada na Opção 1 da norma britânica BS 7910. Os resultados dessa avaliação foram comparados com os resultados obtidos em simulações computacionais realizadas em software MEF e plotados no diagrama de avaliação de falha – FAD. O tamanho de trincas críticas nas condições estudadas foi 14,2 de acordo com a abordagem analítica da norma BS 7910:2013 e 15,5 de acordo com a análise MEF. Verificou-se, também, que quanto maior a profundidade relativa da trinca à espessura da parede do duto, maior o conservadorismo da norma.Pipelines are components used in large scale for the transfer of fluids in a fast and autonomous way, being today the best cost-benefit logistic relation found in the market. However, the risk of generating defects that may be caused by external agents during their installation or in the period of service, compromises their mechanical integrity. Operational safety is a major concern of all companies due to the economic, social and environmental impacts. Standards aim to assess and determine the acceptability of these defects, especially in the case of cracking defects, such standards are based on fracture mechanics to provide the necessary assessment procedures. Therefore, fracture mechanics is an important tool for assessing structural integrity, using the stress intensity factor (SIF). The semi-elliptical type crack is the most commonly encountered in real situations and presents some difficulty in obtaining the correct SIF's due to complex configurations. The use of standards, however, implies a simplification in the geometry of the real defects, which can lead to inaccurate results, so that the Finite Element Method (FEM) is adopted as a good comparison tool to compare the results produced by the norm, especially when laboratory experiments become very costly or infeasible. This study aims to evaluate the structural integrity of API 5CT P110 steel hydrocarbon transport pipes submitted to internal pressure containing longitudinal semi-elliptical cracks using the evaluation methodology found in Option 1 of the British standard BS 7910. The results of this evaluation were compared with the results obtained in computational simulations carried out in FEM software and plotted in the Failure Assessment Diagram - FAD. The size of the critical cracks under the conditions studied was 14.2 according to the analytical approach of BS 7910: 2013 and 15.5 according to FEM analysis. It was also verified that the greater the depth of the cracks relative to the wall thickness of the pipes, the greater the conservatism of the standard.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia MecanicaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia MecânicaDutosTrincas semielípticasFADMétodo dos elementos finitosNorma BS 7910Integridade estruturalAvaliação da integridade estrutural de dutos contendo trincas semielípticas via opção 1 da norma BS7910 e o método dos elementos finitosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPETHUMBNAILDISSERTAÇÃO José Rodrigues Pereira Corrêa.pdf.jpgDISSERTAÇÃO José Rodrigues Pereira Corrêa.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1241https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/33811/5/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Jos%c3%a9%20Rodrigues%20Pereira%20Corr%c3%aaa.pdf.jpg427fcfe1e74ca6477612b645ae36146cMD55ORIGINALDISSERTAÇÃO José Rodrigues Pereira Corrêa.pdfDISSERTAÇÃO José Rodrigues Pereira Corrêa.pdfapplication/pdf3074828https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/33811/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Jos%c3%a9%20Rodrigues%20Pereira%20Corr%c3%aaa.pdf22ed7b67f630612bc75e1900f7b711bcMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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