INVESTIGAÇÃO DA TENSÃO MÁXIMA EM DUTOS DE PETRÓLEO CONTENDO PITES DE CORROSÃO SUBMETIDOS A COMBINAÇÃO DE ADENSAMENTO DO TERRENO GERANDO FLEXÃO VERTICAL E PRESSÃO INTERNA POR MEIO DO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS

VENTURINI, Marina1; BERTIN, Ricardo José2;

Resumo

Introdução:Tubos e dutos de petróleo são corpos rígidos responsáveis pelo transporte de uma das fontes de energia mais bem pagas e utilizadas no mundo. A manutenção desses, em termos econômicos e de segurança, portanto, é fundamental. Entre os obstáculos ao bom funcionamento destes mecanismos está a corrosão por pite, decorrente do acúmulo de tensões em alguma área específica e às características do material em si.

Objetivo:A presente pesquisa objetiva avaliar a influência de carregamentos de flexão vertical originados por adensamento de maciços geológicos, combinados com pressão interna, nas tensões principais máximas em dutos enterrados contendo pites de corrosão utilizando o método dos elementos finitos.

Metodologia:Para isso, foi utilizado o programa ANSYS, que utiliza o método dos elementos finitos para a simulação do problema, e a sua linguagem de programação APDL (Ansys Parametric Design Language). O comprimento, diâmetro externo e espessura do duto, assim como as cargas verticais, mantiveram-se constantes, respectivamente 300 mm, 300 mm, 15 mm e 4 x 1,25 kN. Variou-se as medidas de diâmetro (1, 1,25, 1,5, 1,75 e 2 mm) e profundidade do pite em função dos fatores de forma, a/2c, razão entre a profundidade e o diâmetro do pite (0,2, 0,4, 1, 2, 3 e 4) e os valores de pressão interna aplicados (5, 15 e 25 MPa), resultando em um total de 90 simulações. A malha foi otimizada pelo próprio programa. Os parâmetros do material foram E = 210 GPa, coeficiente de Poisson igual a 0,3; tensão de escoamento igual a 483 MPa e tensão última igual a 597 MPa. Além disso, o corpo ficou sujeito a restrições de movimento de corpo rígido.

Resultados:As tensões máximas ocorreram dentro do pite e são similares às de trabalhos anteriores, possivelmente devido ao valor da carga vertical aplicada ser pequeno. Ademais, em pites mais profundos e sob maior pressão, notou-se o achatamento da geometria do pite. Mesmo com a malha utilizada mais grosseira que a de trabalhos anteriores, os resultados foram similares e consistentes com o problema apresentado. A geração da geometria também foi feita de forma mais simples, o que reduziu o tempo computacional das simulações. Para pesquisas futuras sugere-se aumentar o valor das cargas verticais.

Conclusões:Não há grande variação de tensões para o mesmo fator de forma do pite, sugerindo ser este um parâmetro descritor do problema, como já observado por outros autores. Para pressão de 25 MPa, nos casos de pites mais profundos, a tensão máxima ultrapassou a tensão última do material sugerindo que haveria ruptura do duto ou ao menos a propagação do defeito por trincamento. Os resultados de tensão máxima são similares aos encontrados por outros autores, com alterações mais significativas a partir do acréscimo da profundidade do pite, quando as tensões se tornam mais concentradas. Como as tensões resultantes são todas positivas, o pite sofre tração em toda a sua superfície.

Palavras-chave: Corrosão por pite. Dutos de petróleo. Carregamento combinado. Tensão máxima. Análise computacional.

Legendas

    1. Estudante
    2. Orientador