Engenharia de dutos

Engenharia de dutos

(Parte 1 de 10)

Disciplina:: Análise de Tensões e Avaliação de Integridade

Guilherme Victor PDonatoƒƒƒƒƒƒƒƒ

ƒƒƒƒ Engenheiro Mecânico, MSc Engenharia Metalúrgica e dos Materiais, Engenheiro de Equipamento da PETROBRAS.

ENGENHARIA DE DUTOS Pg..2 // 160

Instrutor: Guilherme V.P.DonatoRevisão 2007
PARTE A –– ANNÁÁLLIISSEE DE TENSÕES EM DUTOS3
1INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................................................................ 3
2CRITÉRIOS DE ESCOAMENTO...................................................................................................................................... 7
3CLASIFICAÇÃO DE TENSÕES .............................................................................................................................. 14
4CARACTERIZAÇÃO DAS TENSÕES.................................................................................................................. 16
5TENSÕES ATUANTES NO DUTO............................................................................................................................2
6 -- FÓRMULAS DE CÁLCULO DA ESPESURA31
7 –– DIMENSIONAMENTO A PRESÃO EEXXTTEERRNNA3
8 -- ABERTURAS E RREFFOORRÇÇOOSS40
PARTE B –– AVALIAÇÃO DE IINNTTEEGGRRIIDDAADE DE DUTOS42
1 -- INTRODUÇÃO42
2 -- COROSÃO INTERNA OU EXTERNA46
3 -- COROSÃO SOB TENSÃO INTERNA OU EXTERNA54
4 -- FRATURA EM EQUIPAMENTOS58
5 -- FRATURA EM DUTOS DE BAIXA TTEENNAACCIIDDAADE72
6 -- FRATURA EM DUTOS DE ALTA TTEENNAACCIIDDAADE84
7 -- FADIGA93
8 –– DESVIOS GEOMÉTRICOS13
9 -- MEDIÇÃO DAS TENSÕES RESIDUAIS130
ANEXO A –– EENNSSAIIOO DE CCHHARRPPYY136
ANEXO B -- RELAÇÕES TENACIDADE KIC E ENNERRGGIIAA CHARPY--V143

ENGENHARIA DE DUTOS Pg..3 // 160

Instrutor: Guilherme V.P.DonatoRevisão 2007
1INTRODUÇÃO

PARTE A –– ANNÁÁLLIISSEE DE TENSÕES EM DUTOS Dutos são equipamentos destinados ao transporte de líquidos e gases, que se estendem além dos limites do proprietário e possuem características próprias.

• Estrutura com estado de tensões simples; • Pressão interna como carregamento predominante;

• Códigos de projeto e fabricação reconhecidos internacionalmente;

• Procedimentos de normas de montagem bem estabelecidos.

• Estrutura com grande extensão dificultando o controle, detecção e gerenciamento do dano;

• Passagem por regiões fora do controle da empresa (além dos limites físicos da companhia).

• Inspeção Visual não é uma ferramenta de controle da deterioração;

• Inspeção é dificultada para dutos enterrados ou submersos;

• Em muitos casos, as tensões de trabalho são elevadas aumentado o risco de falha na presença de danos na estrutura;

• Ciclos de operação, movimentações de solo, corrosividade de produtos e do solo implicam em danos que podem levar a falha prematura e inesperada;

• Podem afetar diretamente o meio ambiente e pessoas. As principais causas de falhas em dutos são relacionadas a seguir.

• Ações mecânicas externas na estrutura; • Defeitos de fabricação (material, soldagem, montagem);

• Corrosão interna (produto) e Corrosão externa (efeito do solo);

• Corrosão sob tensão interna (produto) e Corrosão sob tensão externa (efeito do solo);

• Fadiga;

• Amassamentos;

• Deformação plástica excessiva (tensões de tração elevadas na estrutura);

• Flambagem (tensões compressivas elevadas na estrutura);

• Colapso (efeito de pressão externa);

• Vazamentos em ligações flangeadas.

ENGENHARIA DE DUTOS Pg..4 // 160

Instrutor: Guilherme V.P.DonatoRevisão 2007

As figuras abaixo apresentam estatísticas de falhas em dutos com suas principais causas.

Danos mecânicos causados por equipamentos

Movimentação do solo Defeitos de construção

Defeitos de material Corrosão química / bactérias

Corrosão generalizada Pitting

Corrosão sob tensão

Danos mecânicosMovimentação do solo

Outros Corrosão Corrosão sob tensão

ENGENHARIA DE DUTOS Pg..5 // 160

Instrutor: Guilherme V.P.DonatoRevisão 2007

Milhas

Gás Outros produtos

ENGENHARIA DE DUTOS Pg..6 // 11600

Instrutor: Guilherme V.P.DonatoRevisão 2007

As principais ferramentas de inspeção e controle disponíveis para que a integridade do duto seja preservada são as seguintes:

• Inspeção visual;

• Inspeção de faixa;

• Inspeção externa: o Radiografia; o Partículas magnéticas; o Líquido penetrante; o Ultra-som;

• Inspeção interna: o Pig geométrico; o Placa calibradora; o Pig inercial; o Pig ultra-sônico; o Pig fluxo magnético convencional; o Pig fluxo magnético de alta resolução; o Pig ultra-sônico - detecção de trincas.

• Monitoração do sistema de proteção catódica;

• Integridade do revestimento;

• Gerenciamento da corrosão interna;

• Teste hidrostático;

• Medição de tensões;

• Registro de variáveis operacionais;

• Ensaios mecânicos;

• Ensaios não-destrutivos não convencionais

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