AVALIAÇÃO ESTRUTURAL DE DUTOS COM DEFEITOS DE CORROSÃO REAIS

A avaliação estrutural de dutos com defeitos de corrosão vem sendo estudada desde o final da década de 60. A partir dos conceitos da Mecânica da Fratura, foram elaboradas expressões semi-empíricas que permitiram estimar a pressão de ruptura de defeitos de corrosão. Desde então, essas expressões foram sendo ajustadas e aprimoradas por testes de ensaios destrutivos e análise de elementos finitos. Os principais métodos desenvolvidos são o ASME B31G, 085dL, Effective Area, DNV RP F-101 (defeitos isolados) e DNV RP F-101 (defeitos complexos). Esta tese foi elaborada utilizando alguns dos ensaios programados para o projeto Produt 600536, e parte dos seus resultados foi aproveitada neste projeto. Para o trabalho de tese, foram utilizados cinco espécimes tubulares de aço API 5L X46, com 3,0 m de comprimento aproximado, diâmetro nominal de 457,2 mm e espessura nominal de 6,35 mm. Estes espécimes continham defeitos reais de corrosão interna, do tipo longo, localizados na geratriz inferior, e foram retirados do oleoduto Orbel I, pertencente à Petrobras, durante a sua obra de reabilitação, em 2001. Os defeitos de corrosão foram mapeados com medições manuais por ultra-som espaçadas em 20 mm e com medições mecanizadas CSCAN espaçadas em 5mm. Para cada espécime, foram realizados ensaios de tração em 4 corpos de prova, sendo 2 corpos retirados transversalmente e 2 longitudinalmente. Estes espécimes foram instrumentados com extensômetros de resistência elétrica e pressurizados até a ruptura. Para cada espécime, foram levantados diversos perfis de corrosão em função do comprimento estabelecido para o defeito e do tipo de medição (manual ou mecanizada). A pressão de ruptura foi estimada pelas equações dos métodos ASME B31G, 085dL, Effective Area, DNV RP F-101 (defeitos isolados) e DNV RP F-101 (defeitos complexos), utilizando planilha Excel e/ou os programas computacionais RSTRENG e DNV RP F-101. Os valores de pressão de ruptura estimados para os espécimes, utilizando os métodos acima relacionados, foram comparados com as pressões de ruptura reais, obtidas nos ensaios de pressão. Os resultados confirmaram o conservadorismo embutido no método ASME B31G e comprovaram que os métodos Effective Area e DNV RP-F101 (complexo), que utilizam o perfil de corrosão, apresentam resultados melhores que os métodos ASME B31G e 085dL e podem ser considerados uma boa ferramenta para avaliar defeitos de corrosão, considerando somente carregamento de pressão interna.Structural assessment of pipelines with corrosion defects has been studied since the late 1960s. From the principles of fracture mechanics, semi-emprical mathematical expressions have been developed for predicting burst pressure of corroded pipes. Subsequently, these expressions have been modified and calibrated based on the results from finite element analyses and laboratory burst tests. The main methods are ASME B31G, Modified B31G (version 0.85 dL), Effective Area and DNV RP-F101 for single and complex shaped defects. This thesis was done utilizing some laboratory tests from Produt 600536 Project. For this study, five specimens with 3.0 meters each were removed from Petrobras pipeline (Orbel I), during its rehabilitation. The pipe material was API 5L X46, 18 diameter and 0.25 wall thickness. These specimens had real internal corrosion with very long defect length, at the 6:00 o`clock position. The corrosion defects were mapped by manual ultrasound, at 20 mm intervals, and mecanized ultrasonic measurements CSCAN at 5 mm intervals. For each pipe, the yield strength and ultimate strength were determined by tension tests of 4 specimens, 2 removed from transverse and 2 longitudinal. Every pipe specimen was monitored by strain gages and pressurized up to the point of rupture. For each specimen different profiles were determined depending on the length defined for the defect and for the intervals of measurements. The burst pressure was predicted by the following methods: ASME B31G, Modified B31G (version 0.85 dL), Effective Area and DNV RP-F101 for single and complex defects. These predicted rupture pressures were compared with the real burst pressures. The results confirmed the conservatism of the ASME B31G method and demonstrated that the Effective Area and DNV RP-F101 for complex shaped defects methods can be considered good for evaluating longitudinal corrosion defects, considering only internal pressure load