O trabalho apresentado tem como finalidade analisar os sistemas de ancoragem utilizados na fabricação de End Fittings (EF), através de ensaios de dois sistemas de ancoragem alternativos aos utilizados atualmente na indústria. Além disso, é apresentado o desenvolvimento de um modelo de elementos finitos (MEF) que permite a reprodução do comportamento durante o processo de pullout da ancoragem com melhor desempenho. A caracterização dos materiais envolvidos no sistema de ancoragem foi necessária para o desenvolvimento do modelo numérico. Desta forma, o modelo numérico conta com as propriedades elásticas e plásticas dos materiais, fator que influencia o comportamento do sistema assim como os valores de carga necessários para o arrancamento. A comparação das ancoragens propostas foi realizada a partir dos valores de força obtidos por meio de um teste de arrancamento, chamado de pullout. Para isto, arames da armadura de tração de uma linha flowline de 2,5 polegadas foram conformados de acordo à geometria das ancoragens propostas e embebidas em resina epóxi tentando, desta forma, representar de forma simplificada parte do sistema de ancoragem utilizado nos EF. O desempenho das ancoragens foi analisado a partir das curvas de força em função do deslocamento, nas quais se analisou a força máxima de pullout (força máxima de arrancamento), o deslocamento para força máxima de pullout e o valor de rigidez do sistema. Finalmente depois de selecionada a ancoragem com melhor desempenho, os valores experimentais foram comparados com os valores obtidos do modelo numérico, mostrando uma boa aproximação com valores de erro relativo para a força máxima de pullout e rigidez de -1% e 8%, respectivamente. Por fim, propõe-se como trabalho futuro a continuação nos estudos experimentais de pullout com o objetivo de aprofundar o conhecimento sobre os parâmetros que mais influenciam nestes sistemas, através da utilização de novas geometrias e materiais, assim como a normalização do processo de preparação e ensaio das amostras. / The work aims to analyze the anchoring systems used in manufacturing of flexible pipe End Fittings (EF) through the tests of two alternative anchoring systems different of the currently used in the industry. In addition, it is presented the development of a finite element model (MEF) that allows to reproduce the behavior during the pullout process of the anchoring system with the better performance. The characterization of the materials involved in the anchoring system was necessary for the development of the numerical model. In this way, the numerical model include the elastic and plastic properties of materials, factor that influence the behavior of the system as well as the force values needed for the pullout. The comparison of the proposed anchoring systems was performed from the force values obtained through a pullout test. For this, the armor wires of a flowline flexible pipe with a bore of 2.5-inch were conformed according the geometry of the anchoring systems proposed and then were fixed in epoxy resin, trying in this way to represent a simplified form of the anchoring system used in EF. The performance of the anchoring systems was analyzed from the force-displacement curves. The maximum pullout force, the offset for maximum strength of pullout and the stiffness value of the system were used for the analysis. Finally, after selected the anchoring system with better performance, the experimental values were compared with the values obtained from the numerical model. The results showed a good approximation, with a relative error for the maximum pullout force and stiffness of -1% and 8% respectively. As proposal for future works, the author proposes to continue with the experimental studies of pullout in order to enhance the knowledge about the influential parameters in these systems, through the use of new geometries and materials, as well as the standardization of the test samples preparation.

Nas extremidades dos dutos flexíveis utilizados na indústria petroleira offshore são instalados os end fittings, ou conectores. Uma parte fundamental deste componente é o sistema de ancoragem, que consiste nos arames de aço da armadura de tração embebidos em resina epóxi, onde seu propósito é transmitir os esforços que provêm do duto. Este estudo tem como objetivo apresentar uma avaliação de três diferentes resinas epóxi (Huntsman: SW404/HY404, AW4804/HW4804 e XAW1395/HY950) comparando as propriedades mecânicas e a influência do ambiente de serviço, a fim de definir qual melhor se adequa para este fim. As propriedades mecânicas das resinas epóxi foram determinadas através de ensaios de compressão, tração, cisalhamento, pullout e medições de dureza. Os denominados ensaios de pullout representam um modelo simplificado do sistema de ancoragem e possibilitam o estudo da interface entre a resina e o aço da armadura de tração. Para avaliar o efeito da exposição do polímero às condições ambientais de serviço, amostras foram envelhecidas numa solução de água marinha na temperatura constante de 60°C, durante um período de 6 meses. Após este período, realizaram-se ensaios de compressão, cisalhamento e pullout, cujos resultados foram comparados com os obtidos de amostras sem nenhum período de exposição. A influência das elevadas temperaturas sobre a propriedade de adesão nas diferentes resinas foi avaliada mediante ensaios de pullout realizados à temperatura de 100°C. Além disto, foi realizada uma análise térmica através de ensaios de TGA e DMTA. Por fim, às propriedades determinadas nos diferentes ensaios e medições lhes foram atribuídas um peso quantitativo de acordo com sua importância dentro do sistema de ancoragem. Os valores das propriedades e seus pesos foram introduzidos a uma matriz de análise de multicritérios, que permitiu selecionar a resina epóxi com a melhor combinação de propriedades para ser aplicada em end fittings. Finalmente, é proposta a determinação de alguns parâmetros adicionais das resinas epóxi para complementar o estudo realizado / End fittings are components that are installed at the ends of flexible pipes used in the offshore oil industry. A fundamental part of this component is the anchoring system, which consists of the steel wires of the tensile armour embedded in epoxy resin, which its purpose is to transmit the loads that come from the pipe. This study aims to present an evaluation of three different epoxy resins (Huntsman: SW404/HY404, AW4804/HW4804 e XAW1395/HY950), comparing the mechanical properties and studying the influence of the service environment, in order to define which material is best suited for this application. The mechanical properties of the epoxy resins were determined by tests such as compression, tensile, shear and pullout tests and hardness measurements. The pullout tests represent a simplified model of the anchoring system and they allow the study of the interface between the resin and the steel of the tensile armour. To evaluate the effect of the exposition of the polymer material to environmental conditions found in service, some samples were immersed in a bath of sea water at a constant temperature of 60°C during a period of 6 months. After this period, compression, shear and pullout tests were performed and the results were compared with those obtained from samples without degradation. The influence of the high temperatures on the adhesion property of the different epoxy resins was evaluated with pullout tests performed at a temperature of 100°C. Furthermore, a thermal analysis was realized through TGA and DMTA tests. Finally, to the properties determined in the different tests and measurements were given a quantitative weight according to their importance within the anchoring system. The values of the properties and their weights were introduced into a matrix of multicriterial analysis that allowed selecting the epoxy resin with the best combination of properties to be applied in end fittings. Finally, it was proposed the determination of other epoxy resins parameters to complement this study.

Com o advento de plataformas flutuantes dispostas em laminas d’água, cada vez mais profundas, o desenvolvimento de linhas de ancoragem mais leves, resistentes e economicamente viáveis, foram e estão sendo desenvolvidas, sendo os materiais poliméricos os mais promissores. O poliéster, pela excelente combinação de propriedades (densidade, resistência química, durabilidade, resistência mecânica, custo, etc.) tem-se mostrado como a melhor opção para profundidades de até 2.000 metros. Entretanto, a utilização de cabos poliméricos é uma tecnologia relativamente nova, pois as primeiras instalações realizadas pela Petrobras iniciaram a partir de 1997. Desde lá, muitos testes e simulações foram realizados para avaliar e confirmar o comportamento, durabilidade e segurança destes cabos. Porém, poucas informações estão disponíveis na literatura, a respeito do real comportamento de cabos que estiveram ancorados no ambiente marinho, por diferentes períodos de tempo. Dessa forma, esta dissertação tem como objetivo fornecer mais dados, a respeito da variação das propriedades de fibras constituintes de cabos de ancoragem de poliéster. Para tal, foram caracterizadas fibras virgens, fibras ensaiadas mecanicamente para controle de qualidade e fibras de cabos submersos por 3,5 e 7,0 anos. Os ensaios e as análises apresentados foram realizados para avaliar propriedades óticas (cor, brilho e opacidade), físicas (densidade linear e morfologia), térmicas (grau de cristalinidade, estabilidade térmica, etc.), químicas (composição), mecânicas (alongamento, tenacidade, módulo inicial e força de ruptura) e reológicas (viscosidade e massa molar) dos filamentos. Baseado nos resultados obtidos, pode se verificar alteração na cor (amarelamento) e aumento do brilho, opacidade, estabilidade térmica, grau de cristalinidade, viscosidade e da massa molar dos filamentos ancorados por longos períodos de tempo. Entretanto, embora haja vestígios de degradação nestas fibras, não se observou variação significativa na força necessária para rompê-las. Contudo, estas apresentaram um menor módulo inicial, alongamento e tenacidade de ruptura. / With the advent of floating platforms arranged on water in deeper depths, the development of lighter, durable and economically viable mooring lines, were and have been developed, being the polymeric materials the most promising. The polyester, due to an excellent combination of properties (density, chemical resistance, durability, strength, cost, etc.), has been considered as the best option for depths up to 2,000 meters. However, the use of polymeric cables is a relatively new technology, since the first installations performed by Petrobras took place in 1997. Since then, many simulations and tests were performed to evaluate and confirm the performance, durability and safety of such cables. Nevertheless, few information are available in the literature regarding the actual behavior of cables, that were anchored in the marine environment, for different periods of time. Thus, this dissertation aims to provide more data about the variation of the properties of fibers, which are the constituent of polyester anchoring cables. In order to achieve the goal of this dissertation, virgin fibers, mechanically tested for quality control and fiber cables submerged by 3.5 and 7.0 years were characterized. Tests and analyzes presented were conducted to evaluate optical properties (color, brightness and opacity), physical (linear density and morphology), thermal (degree of crystallinity, thermal stability, etc.), chemical (composition), mechanical (stretching, tenacity, initial modulus and breaking strength) and rheological properties (viscosity and molar mass) of filaments. Based on the obtained results, it was possible observe change in color, brightness, opacity, thermal stability, degree of crystallinity, viscosity and molar mass of filaments. However, although there are traces of degradation in the fibers, no significant variation was observed in the force required to break them. On the other hand, the fibers had a lower initial modulus, breaking elongation and toughness.

Este trabalho foca a avaliação da vida em fadiga de um novo modelo de terminal conector para dutos flexíveis (risers) de camadas não aderentes (unbonded). Os ensaios foram feitos levando em consideração apenas a parte estrutural desses dutos, de forma a ensaiar uma nova configuração de ancoragem da armadura de tração encontrada nesse equipamento conhecido como terminal conector (end fitting). É dentro deste componente que os arames da armadura de tração são fixados por resina epóxi em conjunto com uma configuração específica permitindo dessa maneira a sustentação do duto flexível quando fixado a plataformas offshore. Para a escolha do novo modelo de ancoragem aqui proposto, além de se tomar como referência, fez-se também uma analogia aos modelos utilizados nas ancoragens das barras metálicas utilizadas em concreto protendido. Isto foi feito por entender que algumas características mecânicas da resina epóxi aproximam-se das do concreto. Para a definição do novo modelo de ancoragem, uma análise simplificada, utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF), foi feita em dois modelos de ancoragens recomendados na API RP 17B (2002) e utilizado por alguns fabricantes, no intuito de verificar as distribuições das tensões ao longo desses arames dentro do terminal conector quando envolto pela resina epóxi. Esta análise destacou as regiões ao longo dos arames onde havia concentrações das tensões. Utilizando-se dessas informações, foi desenvolvida uma nova configuração para o arame dentro da resina de maneira a minimizar esses concentradores de tensão, permitindo assim que o modelo de ancoragem proposto tenha um melhor desempenho em fadiga. Para tanto, as verificações desses modelos feitas através do MEF e validadas através de ensaios experimentais em escala reduzida, mostraram que o modelo proposto apresentou reduções do KT da ordem de 16,5% e das tensões na resina de 60% quando comparados aos outros dois modelos comerciais. Após essas avaliações protótipos do novo terminal conector foram confeccionados em escala real e montado a dois pedaços de duto flexível de 2,5" de diâmetro, compondo assim dois corpos de prova: o CP1 e o CP2, os quais foram submetidos a ensaios de tração estáticos e carregamentos dinâmicos. Nos ensaios o CP1 foi submetido a uma carga máxima em tração de 844 kN e após esse carregamento, a não evidência de ruptura nos arames da armadura de tração o levou para o ensaio de fadiga com cargas em tração variando entre 130 e 304 kN a uma freqüência de 1Hz para uma vida de 1.000.000 de ciclos de carga. O resultado desse ensaio mostrou a viabilidade do conceito, uma vez que se atingiu a 1.000.000 de ciclos de carga sem a ruptura de qualquer arame dentro do terminal conector, evidenciado através da dissecação. Para finalizar os trabalhos, um segundo corpo de prova (CP2) foi confeccionado, obedecendo as recomendações estipuladas na API RP 17B (2002). Ensaiado com os mesmos parâmetros do CP1, se conseguiu levá-lo a fase de Dano igual a 1. Ao final desse ensaio observaram-se a ruptura de alguns arames na região mediana sobre o duto flexível que unia os dois conectores. Já as dissecações não mostraram evidências de arames rompidos internamente aos conectores. / This work focuses on the evaluation of the fatigue of life in a new model of end fitting for unbounded flexible pipe (risers). The tests had been made taking in consideration only the structural part of these risers, in order to test a new configuration of anchorage of the tensile armor found in equipment known as an end fitting. It is inside of this component that the tensile armor wires are fixed by epoxy resin in the set with specific configuration in this way allowing the sustentation these flexible pipes when the fixed offshore platforms. For the choice of the new model of anchorage considered here, beyond the reference if taking an analogy to the models used in the anchorage dues ones of the metallic bars used in prestressed concrete. This was made by understanding that some mechanical characteristics of the epoxy resin are come close to the concrete. For the definition of the new model of anchorage, the simplified analysis, using the Finite Element Method (FEM), was made in two models of anchorage dues recommended in API RP 17B (2002) and used by some manufacturers, in intention to verify the distributions tensions along the wires within of the end fitting when wrapped for the epoxy resin. This analysis highlighted the wires throughout the regions where it had concentrations of the tensions. Using these information of itself, a new configuration for the wire inside of the way resin was developed to minimize these concentrators of tension as soon as, allowing anchorage of the considered model one has better performance in fatigue. For in such a way, the verifications of these models made through the FEM and validated through experimental tests in reduced scale, had shown that the considered model presented reductions of the KT of the order of 16.5% and stress in the resin of 60% when compared with the others two commercial models. After these evaluations archetypes of connecting the new end fitting had been confectioned in real scale and mounted two pieces of flexible pipe of 2.5" of diameter, thus composing test of two bodies: the CP1 and the CP2, which had been submitted the static tension tests and dynamic loads tests. In the tests the CP1 was submitted to tension in the maximum load of 844 kN and after this shipment, the evidence of rupture in the wires of armor did not take the tension it for the tests of fatigue in traction with loads varying between 130 and 304 kN to the frequency of 1Hz for a life of 1,000,000 cycles of load. The result of this test showed the viability of the concept, that if the team reached the inside of 1,000,000 load cycles without the rupture of any wire of the end fitting, evidenced through the dissection. To finish the works, the body of the test (CP2) it was confectioned, obeying to the recommendations stipulated in API RP 17B (2002). Tested with the same parameters of CP1, were taken to the stage Damage equal to 1. To the end of this test they had observed it rupture of some wires in the region on the medium flexible pipe that joined the two end fittings. Already the dissections had not shown evidence of broken internally wires to the end fittings.

Com o advento de plataformas flutuantes dispostas em laminas d’água, cada vez mais profundas, o desenvolvimento de linhas de ancoragem mais leves, resistentes e economicamente viáveis, foram e estão sendo desenvolvidas, sendo os materiais poliméricos os mais promissores. O poliéster, pela excelente combinação de propriedades (densidade, resistência química, durabilidade, resistência mecânica, custo, etc.) tem-se mostrado como a melhor opção para profundidades de até 2.000 metros. Entretanto, a utilização de cabos poliméricos é uma tecnologia relativamente nova, pois as primeiras instalações realizadas pela Petrobras iniciaram a partir de 1997. Desde lá, muitos testes e simulações foram realizados para avaliar e confirmar o comportamento, durabilidade e segurança destes cabos. Porém, poucas informações estão disponíveis na literatura, a respeito do real comportamento de cabos que estiveram ancorados no ambiente marinho, por diferentes períodos de tempo. Dessa forma, esta dissertação tem como objetivo fornecer mais dados, a respeito da variação das propriedades de fibras constituintes de cabos de ancoragem de poliéster. Para tal, foram caracterizadas fibras virgens, fibras ensaiadas mecanicamente para controle de qualidade e fibras de cabos submersos por 3,5 e 7,0 anos. Os ensaios e as análises apresentados foram realizados para avaliar propriedades óticas (cor, brilho e opacidade), físicas (densidade linear e morfologia), térmicas (grau de cristalinidade, estabilidade térmica, etc.), químicas (composição), mecânicas (alongamento, tenacidade, módulo inicial e força de ruptura) e reológicas (viscosidade e massa molar) dos filamentos. Baseado nos resultados obtidos, pode se verificar alteração na cor (amarelamento) e aumento do brilho, opacidade, estabilidade térmica, grau de cristalinidade, viscosidade e da massa molar dos filamentos ancorados por longos períodos de tempo. Entretanto, embora haja vestígios de degradação nestas fibras, não se observou variação significativa na força necessária para rompê-las. Contudo, estas apresentaram um menor módulo inicial, alongamento e tenacidade de ruptura. / With the advent of floating platforms arranged on water in deeper depths, the development of lighter, durable and economically viable mooring lines, were and have been developed, being the polymeric materials the most promising. The polyester, due to an excellent combination of properties (density, chemical resistance, durability, strength, cost, etc.), has been considered as the best option for depths up to 2,000 meters. However, the use of polymeric cables is a relatively new technology, since the first installations performed by Petrobras took place in 1997. Since then, many simulations and tests were performed to evaluate and confirm the performance, durability and safety of such cables. Nevertheless, few information are available in the literature regarding the actual behavior of cables, that were anchored in the marine environment, for different periods of time. Thus, this dissertation aims to provide more data about the variation of the properties of fibers, which are the constituent of polyester anchoring cables. In order to achieve the goal of this dissertation, virgin fibers, mechanically tested for quality control and fiber cables submerged by 3.5 and 7.0 years were characterized. Tests and analyzes presented were conducted to evaluate optical properties (color, brightness and opacity), physical (linear density and morphology), thermal (degree of crystallinity, thermal stability, etc.), chemical (composition), mechanical (stretching, tenacity, initial modulus and breaking strength) and rheological properties (viscosity and molar mass) of filaments. Based on the obtained results, it was possible observe change in color, brightness, opacity, thermal stability, degree of crystallinity, viscosity and molar mass of filaments. However, although there are traces of degradation in the fibers, no significant variation was observed in the force required to break them. On the other hand, the fibers had a lower initial modulus, breaking elongation and toughness.

Orientador: Vitor Antonio Ducatti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:05:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sartori_Marcos_M.pdf: 2010421 bytes, checksum: 73e14f04533e1a739a2508bacf449852 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Com o advento de plataformas flutuantes dispostas em laminas d’água, cada vez mais profundas, o desenvolvimento de linhas de ancoragem mais leves, resistentes e economicamente viáveis, foram e estão sendo desenvolvidas, sendo os materiais poliméricos os mais promissores. O poliéster, pela excelente combinação de propriedades (densidade, resistência química, durabilidade, resistência mecânica, custo, etc.) tem-se mostrado como a melhor opção para profundidades de até 2.000 metros. Entretanto, a utilização de cabos poliméricos é uma tecnologia relativamente nova, pois as primeiras instalações realizadas pela Petrobras iniciaram a partir de 1997. Desde lá, muitos testes e simulações foram realizados para avaliar e confirmar o comportamento, durabilidade e segurança destes cabos. Porém, poucas informações estão disponíveis na literatura, a respeito do real comportamento de cabos que estiveram ancorados no ambiente marinho, por diferentes períodos de tempo. Dessa forma, esta dissertação tem como objetivo fornecer mais dados, a respeito da variação das propriedades de fibras constituintes de cabos de ancoragem de poliéster. Para tal, foram caracterizadas fibras virgens, fibras ensaiadas mecanicamente para controle de qualidade e fibras de cabos submersos por 3,5 e 7,0 anos. Os ensaios e as análises apresentados foram realizados para avaliar propriedades óticas (cor, brilho e opacidade), físicas (densidade linear e morfologia), térmicas (grau de cristalinidade, estabilidade térmica, etc.), químicas (composição), mecânicas (alongamento, tenacidade, módulo inicial e força de ruptura) e reológicas (viscosidade e massa molar) dos filamentos. Baseado nos resultados obtidos, pode se verificar alteração na cor (amarelamento) e aumento do brilho, opacidade, estabilidade térmica, grau de cristalinidade, viscosidade e da massa molar dos filamentos ancorados por longos períodos de tempo. Entretanto, embora haja vestígios de degradação nestas fibras, não se observou variação significativa na força necessária para rompê-las. Contudo, estas apresentaram um menor módulo inicial, alongamento e tenacidade de ruptura. / With the advent of floating platforms arranged on water in deeper depths, the development of lighter, durable and economically viable mooring lines, were and have been developed, being the polymeric materials the most promising. The polyester, due to an excellent combination of properties (density, chemical resistance, durability, strength, cost, etc.), has been considered as the best option for depths up to 2,000 meters. However, the use of polymeric cables is a relatively new technology, since the first installations performed by Petrobras took place in 1997. Since then, many simulations and tests were performed to evaluate and confirm the performance, durability and safety of such cables. Nevertheless, few information are available in the literature regarding the actual behavior of cables, that were anchored in the marine environment, for different periods of time. Thus, this dissertation aims to provide more data about the variation of the properties of fibers, which are the constituent of polyester anchoring cables. In order to achieve the goal of this dissertation, virgin fibers, mechanically tested for quality control and fiber cables submerged by 3.5 and 7.0 years were characterized. Tests and analyzes presented were conducted to evaluate optical properties (color, brightness and opacity), physical (linear density and morphology), thermal (degree of crystallinity, thermal stability, etc.), chemical (composition), mechanical (stretching, tenacity, initial modulus and breaking strength) and rheological properties (viscosity and molar mass) of filaments. Based on the obtained results, it was possible observe change in color, brightness, opacity, thermal stability, degree of crystallinity, viscosity and molar mass of filaments. However, although there are traces of degradation in the fibers, no significant variation was observed in the force required to break them. On the other hand, the fibers had a lower initial modulus, breaking elongation and toughness.

Orientador : Vitor Antonio Ducatti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:46:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_MarcosFunchalNunesde_M.pdf: 1775244 bytes, checksum: 77625ceb20a2ebf36c4fe249582ac08a (MD5) Previous issue date: 2002 / Mestrado

O escoamento entre o poço marítimo e a unidade flutuante é realizado através de dutos definidos como risers. Os risers flexíveis são compostos por camadas intercaladas de diferentes materiais, como aço e polietileno, o qual cada camada possui uma função. Os mecanismos de falha mais reportados são referentes a danos na camada externa polimérica, o que leva à exposição de suas armaduras metálicas ao meio externo. Os risers rígidos são dutos fabricados normalmente em aço, formados por segmentos de dutos unidos por soldas, onde a causa de dano mais frequente é a corrosão. Tem-se como objetivo nesta dissertação, o projeto e desenvolvimento de uma ferramenta e de um método para operações submarinas em risers. A ferramenta deverá ser capaz de aplicar de forma automática, um clamp bipartido no reparo da camada externa polimérica de risers flexíveis, ou acoplar sistemas de monitoramento em risers rígidos. Já o método, deverá permitir a sua aplicação tanto no reparo quanto na proteção do sistema de monitoramento. Para isto, realizou-se uma revisão bibliográfica a fim de obter uma melhor compreensão sobre o tema estudado. Desenvolveu-se o projeto do método e da ferramenta, e, posteriormente, construiu-se o protótipo para a realização de testes de funcionamento em um duto rígido Por último, através de ensaios hidrostáticos de pressão interna e externa, realizaram-se ensaios para avaliação do comportamento do método aplicado em um duto rígido. Os ensaios comprovaram a eficácia do clamp quando aplicado em ambientes submarinos em grandes profundidades, porém apresentou vazamentos nos ensaios de pressão interna e externa. A resina epóxi utilizada não garantiu a estanqueidade, possivelmente devido a sua alta rigidez, aderência ineficaz em superfícies metálicas, ou presença de vazios ou porosidades. O ensaio de pressão interna indicou que as deformações não ultrapassaram o regime elástico tanto do duto quanto do clamp até aproximadamente 182 bar de pressão. No regime elástico, o ensaio apresentou deformações menores no clamp em relação ao duto, possivelmente porque a resina acabou absorvendo as deformações. O método demonstrou ser eficiente como recipiente para a resina, e também permitiu a montagem e fixação de um colar de sensores no seu interior. Os testes de funcionamento mostraram que a ferramenta projetada e construída mostrou-se adequada para a aplicação automática de um clamp bipartido em risers, e o método mostrou-se adequado para sua aplicação em risers, tanto no reparo quanto na proteção do sistema de monitoramento. / The drain between the maritime oil well and the floating unit is made trough pipes, which is defined as risers. The flexible risers are composed by alternate layers from different materials as steel and polyethylene, each layer has its function. The failure mechanisms more reported are referent to the damage in the external polymeric layer which leads to the exposition of the metal armature to the outside. The rigid risers are pipes usually fabricated in steel made by ducts segments connect by spot welding, where the most common damage is corrosion. This essay aims to project and create a tool and a method for submarine operations in risers. The tool must be able to apply, in an automatic way, a bipartite clamp in the repair of the flexible rises in external polymeric layer or to attach monitoring systems to the rigid risers. The method must allow its application in the repair as much as the monitoring system protection. For this, it was made a bibliographic review to obtain a better comprehension from the studied theme. A project from the method and a tool were developed, later a prototype was built to make the operation tests in a rigid pipe. At last, by internal and external pressure hydrostatic trials, were made tests to evaluate the behavior of the method applied in a rigid pipe The trials proved the efficiency of the clamps when applied in submarine environments and in depth; however there were leaks in the internal and external pressure tests. The Epóxi resin did not guarantee the leak-tightness, possible due to its hardness, ineffective adherence in metal surfaces or presence of gaps and porosities. The internal pressure trial indicated that the deformations did not exceed the elastic regime in the pipe as in the clamp until, about 182 pressure bar. In the elastic regime, the trial presented minor deformation in the clamps related to the pipe possibly, because the resin absorbed the deformation. The method has proven efficient as recipient for the resin and also allowed the assembly and fixation of a sensor collar in its interior. The operation tests showed that the designed and built tool is proper for an automatic bipartite clamp application in risers and the method has proven proper for its application in risers in repair as much as monitoring system protection.

Entre os produtos confeccionados com polímeros reforçados com fibras, as hastes pultrudadas têm sido utilizadas em um número crescente de aplicações devido a características como baixa massa, elevada resistência mecânica, baixo custo de manutenção e alta resistência à corrosão, em particular quando comparadas com hastes confeccionadas em materiais convencionais equivalentes. Porém, os mecanismos de envelhecimento e de degradação dos compósitos poliméricos reforçados com fibras precisam ser mais bem compreendidos, particularmente os mecanismos de dano em condições de serviço, em aplicações de engenharia civil ou em águas profundas. Neste trabalho, foi avaliada a exposição de hastes pultrudadas produzidas a partir de fibras de carbono e vidro e resinas epóxi e éster-vinílica após 3000 horas em diferentes ambientes, como exposição à radiação UV, exposição à água do mar e exposição à água a 60 °C. Os principais aspectos microestruturais, físicos, térmicos, químicos, mecânicos e de vida útil das hastes foram avaliados antes e após as exposições. As hastes com fibras de carbono apresentaram maior resistência residual de forma geral quando comparadas às hastes de fibra de vidro, as quais perderam mais de 50% da sua resistência original após exposições de curta duração (744 h). Quando expostas à radiação UV, as hastes com fibras de carbono apresentaram maior resistência residual à tração, assim como quando submetidas a esforços combinados nos ensaios de SBS. O ambiente mais agressivo entre os estudados definitivamente foi a imersão em água destilada. Os resultados dos ensaios de short-beam apresentaram melhor relação com os efeitos de degradação do que os ensaios de resistência à tração. Através das análises microestruturais (MO e MEV) foi possível identificar alguns tipos de mecanismos de degradação atuantes em cada condição de envelhecimento acelerado. Após analisar uma combinação de fatores envolvidos, a resina epóxi, dentre as resinas estudas, foi a que apresentou melhores propriedades de interface quando utilizada com fibras de carbono. / Among products made with fiber-reinforced polymers, pultruded rods have been used in an increasing number of applications, due to such features as low weight, high strength, low maintenance costs, and high corrosion resistance, particularly when compared with rods manufactured with equivalent conventional materials. However, the ageing and degradation mechanisms of these polymer composite materials still need to be better understood, particularly the damage mechanisms under various service conditions, such as civil engineering or in deep water applications. This thesis presents an experimental study that evaluates the ageing of pultruded rods produced from reinforced carbon and glass fibers and epoxy and vinyl ester resin matrices when exposed to UV radiation, seawater and distilled water at 60 °C for 3000 hours. The degradation assessment in the different environments was made by analyzing and comparing the microstructural, physical, chemical, thermal and mechanical aspects and the lifespan of the pultruded composite rods before and after accelerated ageing. The carbon fiber rods presented a higher residual resistance considering all the aforementioned aspects when compared to the glass fibers rods, which lost more than 50% of their original resistance after short exposure (744 h) to weathering. When exposed to UV radiation, the carbon fiber rods showed higher residual resistance as compared with other types of degrading conditions. Distilled water was undoubtedly the most aggressive ageing factor in respect to all the evaluated properties and characteristics of the tested rods. The short-beam test results showed higher correlation with the degradation effects than the results of the tensile test. By means of microstructural analysis (SEM and OM), it was possible to identify some types of degradation mechanisms for each kind of applied accelerated ageing. After analyzing a combination of factors involved, it was possible to reach the conclusion that the epoxy resin incorporated with carbon fibers displayed the best overall performance among all possible resin/fiber couples