[pt] Esta dissertação visa apresentar e comparar metodologias utilizadas para estimar a taxa de corrosão a partir dos resultados obtidos em inspeção por pig instrumentado tendo em vista que este método de avaliação de integridade é um procedimento empregado por operadores de duto. Com esta finalidade foram analisadas e comparadas as metodologias mais adequadas para o cálculo da taxa de corrosão: Estimativa da Taxa de Corrosão baseada no Princípio de Atividade Local, Estimativa da Taxa de Corrosão baseada no Cálculo do Parâmetro (a), Estimativa da Taxa de Corrosão a partir do Intervalo de Confiança para a Média e Estimativa da Taxa de Corrosão a partir da Distribuição de Valor Extremo. Para cada um destes métodos foram empregados dados simulados e dados de inspeções de um duto existente, utilizando ou não o mapeamento de anomalias por tabela, a fim de conhecer e avaliar suas vantagens e limitações. Os resultados destas comparações mostraram que apenas no caso em que a taxa de corrosão é estimada partir do intervalo de confiança para a média, a correspondência entre as anomalias (mapeamento) registradas nas inspeções ILI é obrigatória. As demais metodologias podem ser aplicadas ao conjunto de anomalias mapeadas ou a todas perdas de metal informadas no relatório de inspeção ILI. Foi verificado também que os valores estimados para a taxa de corrosão quando é realizado o mapeamento das anomalias diferem das taxas de corrosão calculadas quando a comparação dos dados entre as inspeções não é efetuada. Embora tenha-se notado esta diferença foi observado que existe uma equivalência quando comparadas as taxas de corrosão de cada grupo. Ou seja, verifica-se uma correspondência entre os valores estimados por cada metodologia ao comparar apenas os resultados das anomalias mapeadas. O mesmo ocorre quando é efetuada a comparação entre valores da taxa de corrosão obtidos apenas pelos métodos em que o mapeamento das perdas de metal não foi realizado. Adicionalmente foi efetuada a comparação entre as principais normas e publicações de gerenciamento de integridade de dutos, como o ASME B31.8S, API 1160 e Muhlbauer. / [en] This work aims to present and compare methodologies used to estimate the corrosion rate from ILI inspection results once this integrity assessment is a procedure employed by pipeline operators. With this purpose the most appropriate methodologies for calculating the corrosion rate were analyzed and compared: Corrosion Rate Estimation based on the Principle of Local Corrosion Activity, Corrosion Rate Estimation based on the Parameter (a), Corrosion Rate Estimation from the Confidence Interval for Mean and Corrosion Rate Estimation from the Extreme Value Distribution. For each of these methods were employed simulated data and actual ILI inspection data, applying or not anomalies matching by table to identify and evaluate their advantages and limitations. The comparison has shown that the matching of the features is required only when the corrosion rate is estimated from the confidence interval methodology. The other methods can be applied to matched metal loss or all anomalies registered in ILI reported. Furthermore, it was observed that the estimated corrosion rate from the anomalies matching differ of calculated corrosion rate when matching of metal loss between ILI inspections is not done. Although this difference has been identified, it was observed an equivalence when the corrosion rates of each group were compared. In other words, there is a correspondence between the values estimated by each corrosion rate methodology when is used only the sample which represents the matched metal loss.The same occurs when the comparison is carried out between the corrosion rate values obtained only by methods where the defect mapping was not done.Moreover, a comparison between the main codes and publications for pipeline integrity management, as B31.8S ASME, API 1160 and Muhlbauer was done.

A utilização de gás natural tem ganhado espaço na matriz energética brasileira, principalmente dentro do setor industrial. Para um conjunto de segmentos e processos industriais, a utilização de gás natural como energético ou matéria prima envolve significativos ganhos do ponto de visto ambiental, técnico e econômico. A hipótese motivadora deste trabalho está relacionada ao potencial papel de indutor do desenvolvimento regional que a disponibilidade de gás natural possui. Uma vez que a presença de gasodutos exibe um evidente padrão de concentração espacial bem definido, seria natural esperar que as indústrias que levassem em conta a disponibilidade deste energético em sua decisão de localização se tornassem mais concentradas, acompanhando o traçado dos principais gasodutos. Foram definidas duas principais vias de análise: (i) a avaliação do nível de concentração geográfica (ou espacial) da indústria, verificando-se a existência de padrões distintos para a média da indústria e um grupo de setores definidos como heavy users de gás natural (cerâmica, têxtil e química), e (ii) a avaliação e mapeamento das correlações espaciais entre o emprego industrial (proxy da atividade industrial) e a presença de gasodutos. Para o Brasil, os resultados não permitiram concluir pela existência de relação entre concentração industrial e disponibilidade de gás natural. Porém, para o Estado de São Paulo verificou-se que existe uma forte correlação positiva entre a presença de gasodutos e o nível de emprego para os segmentos heavy users, mesmo quando se consideram os efeitos de outras variáveis relevantes (custos de transporte, qualificação da mão de obra e ganhos com a especialização). / The use of natural gas has gained space in the Brazilian energy matrix, especially in the industrial sector. For a set of segments and industrial processes, the use of natural gas as a fuel or raw material involves significant environmental, technical and economic gains. The hypothesis motivating this work is the potential role that the availability of natural gas has as a promoter of regional development. The natural gas pipelines exhibits a clear pattern of spatial concentration, therefore it would be natural to expect that industries that took into account the availability of energy in their location decision became more concentrated, following the route of main pipelines. We defined two main pathways of analysis: (i) assessing the level of industry geographical (or spatial) concentration, verifying the existence of distinct patterns for the industry as a whole and a group of sectors defined as heavy users of natural gas (ceramics, textiles and chemicals), and (ii) the assessment and mapping of the spatial correlations between manufacturing employment (a proxy for industrial activity) and the presence of pipelines. For Brazil, the results failed to establish the existence of a relationship between industrial concentration and availability of natural gas. However, for the State of São Paulo has been found that there is a strong positive correlation between the presence of pipelines and employment for heavy users segments, even when considering the effects of other relevant variables (transportation costs, qualification of labor and gains from specialization - agglomeration economies).

Este trabalho apresenta um conjunto extenso de análises 3-D administrado em espécimes de fratura padronizados, incluindo espécimes SE(T) carregados por pino e por garra, e dutos com defeitos longitudinais com tamanhos de trinca variados. O objetivo é examinar os efeitos 3-D na correlação de comportamento de fratura para as configurações de trinca analisadas usando a metodologia J-Q. Uma medida de restrição por sobre a frente de trinca, dado por um parâmetro hidrostático médio, Qs, é empregada para substituir a medida de restrição de estado plano de deformação, Q. Alternativamente, uma medida local de restrição que avalia a região da camada central do espécime, Qm, também é utilizada. As extensas análises numéricas tridimensionais aqui apresentadas providenciam um conjunto representativo de soluções que provêem apoio adicional ao uso de espécimes SE(T) especialmente projetados para avaliação de defeitos em dutos e vasos de pressão. / This study describes an extensive set of 3-D analyses conducted on conventional fracture specimens, including pin-load and clamped SE(T) specimens, and axially cracked pipes with varying crack configurations. The primary objective is to examine 3-D effects on the correlation of fracture behavior for the analyzed crack configurations using the J-Q methodology. An average measure of constraint over the crack front, as given by an average hydrostatic parameter, denoted Qs, is employed to replace the plain-strain measure of constraint, Q. Alternatively, a local measure of constraint evaluated at the midthickness region of the specimen, denoted Qm, is also utilized. The extensive 3-D numerical analyses presented here provide a representative set of solutions which provide further support for using constraint-designed SE(T) specimens in fracture assessments of pressurized pipes and cylindrical vessels.

Este trabalho busca avaliar o efeito da sobrepressão interna na avaliação crítica de engenharia (ECA) de dutos submersos sujeitos a flambagem lateral controlada, que essencialmente consiste na análise de carregamentos combinados associados a grandes deformações longitudinais. O objetivo principal é avaliar a viabilidade da adoção de corpos-de-prova SENT na avaliação da resistência à fratura em dutos sujeitos a esforços combinados utilizando procedimentos analíticos que incorporam do aumento das forças motrizes devido à sobrepressão interna. Este estudo apresenta uma revisão sobre os procedimentos de ECA utilizados em dutos submersos e sobre o efeito da pressão interna na capacidade de deformação de dutos. Os procedimentos adotados atualmente e procedimentos alternativos são discutidos e implementados em um problema prático envolvendo diferentes razões de diâmetros por espessuras, expoentes de encruamento, níveis de sobrepressão e deformação longitudinal. Alguns casos selecionados são comparados com soluções elasto-plásticas de J, e.g. EPRI. Os resultados apresentados fornecem uma boa compreensão sobre as vantagens e limitações de cada procedimento, incluindo a possibilidade de estender sua aplicação além do limite normativo de 0,4% de deformação longitudinal. / This work aims to evaluate the effect of internal overpressure on the engineering critical assessment (ECA) of submarine pipelines subjected to controlled lateral buckling, which essentially consists of the analysis of combined loading with large longitudinal strains at the buckle crown. The main goal is to evaluate the feasibility of using SENT specimens to characterize the fracture resistance in the assessments of pipelines subjected to combined loadings using analytical procedures that takes into account the increase of crack driving force due to internal overpressure. This study presents a revision about ECA procedures used in submarine pipelines and about the effect of biaxial stresses their tensile strain capacity. Both standard and alternative procedures are discussed and implemented in a practical problem involving different diameter to thickness ratios, hardening exponents, levels of internal pressure and longitudinal strain. Some selected cases are compared with full elastic-plastic J solutions, e.g. EPRI. The results provide useful insights regarding the advantage and limitations of each procedure, including the possibilities to extend their applicability beyond the standard limit of 0,4% of longitudinal strain.

O transporte subterrâneo de óleos aquecidos dentro dos processos da Petrobrás/Transpetro é um ponto crítico devido à necessidade de conservar a temperatura do óleo dentro da rede de tubulações do ponto de origem ao seu destino com o mínimo de perda de calor possível. Tubulações utilizando espumas rígidas de poliuretano como isolamento térmico têm sido usadas por muitos anos neste processo de transporte. Entretanto, inspeções instrumentadas têm mostrado graves processos de corrosão externa em algumas tubulações isoladas após alguns anos em operação. Devido à grande extensão da rede de tubulações térmicamente isoladas no Brasil, este tipo de problema somente foi identificado após alguns vazamentos acidentais. Após uma profunda investigação em campo, foi verificado que o tipo de proteção da tubulação e o sistema de isolamento térmico usado não era adequado para evitar o processo de corrosão. Com o intuito de se prevenir e evitar maiores estragos ao meio ambiente e, principalmente, às comunidades que moram próximas às zonas das tubulações enterradas, foi necessário uma revisão urgente de toda metodologia utilizada até o momento para as tubulações térmicas isoladas com poliuretano. A solução veio pela adaptação de uma norma européia a EN 253 utilizada para tubulações pré-isoladas e enterradas para distribuição de água quente em cidades. Entretanto, esta norma foi desenhada para tubulações novas para serem trocadas em campo, e nem sempre é necessário ou é possível realizar a troca como no caso de reabilitação em campo ou em trechos curvos. A nova norma proposta pela Petrobras solicita o uso de uma capa protetora externa de polietileno de alta densidade (PEAD) com espessuras de 6 a 10 mm para garantir a integridade do sistema isolante contra umidade e infiltrações de água. Mas, a dificuldade no manuseio, peso e a forma de aplicação desta capa de PEAD em campo, tem praticamente inviabilizado seguir a nova norma nos casos de reabilitação de tubulações em campo e em trechos curvos. O que adicionaria mais um componente de risco na qualidade e integridade da obra contra o processo de corrosão. Este trabalho pretende pela versatilidade tecnológica do poliuretano, preencher esta necessidade de uma alternativa ao PEAD como proteção mecânica externa destas tubulações térmicas subterrâneas. E assim, viabilizar a plena utilização da nova norma adaptada para os casos de reabilitação em campo, trechos curvos e juntas de campo. / Buried heated oil transportation within Transpetro/Petrobras process is a critical issue because of the necessity to maintain the oil temperature into pipelines network from the origin to destiny with less heat loss as possible. Insulated pipelines using polyurethane rigid foams as insulation has been used for many years for this transportation process. However, instrumental inspections had showed in some insulated pipelines a severe external corrosion process after some years in operation. Due to the extension of the insulated pipeline network in Brazil, this kind of problem was possible to identify only after some leakages emergencies. After a deeper investigation in field it was verified that the pipe protection and insulation system was not adequate to avoid the pipe corrosion process. In order to prevent and avoid any higher damage to environment and mainly to the community living around these buried pipelines zones, a quickly review of the whole methodology was necessary. The solution came from an adaptation of a European norm EN 253 used for district heating bonded pipe systems for directly buried hot water networks. However, this norm was designed for new insulated pipes produced in plant and installed in field. Insulation procedures such as pipe rehabilitations and curves are not able to fulfill this norm because the most of process is done in field. The new Petrobras norm based on EN 253 requests as external case a high density polyethylene (HDPE) with thickness of 6-10 mm in order to certify the insulation system integrity against humidity and water infiltration. But, difficulties such as weight, size and handling this high thickness HDPE in field, has been an issue to follow the new norm in case of pipes rehabilitations and curves sections in field. This paper intends to introduce an alternative for HDPE as mechanical protection of those buried insulated pipelines, using a high density polyurethane material. The high versatility of the polyurethane technology in terms of chemical and mechanical properties combined with it easy and simple processing way, can fulfill the gap for pipe rehabilitation in field including curves and pipe joints.

Esta pesquisa pretende aprofundar os estudos empreendidos no âmbito do Projeto Convivência e Parceria, realizado pelas organizações não-governamentais Instituto Ecoar e Instituto Crescer, por solicitação da Petrobrás em novembro de 2001, ao longo da faixa dominial do OBATI poliduto da Petrobrás que liga o Terminal de Barueri ao de Utinga, em São Caetano do Sul, passando subterrâneo por uma faixa de 50 km pelas regiões Oeste, Sul e Sudeste da Grande São Paulo. A instalação dessas redes de infraestrutura, levando-se em conta somente seus aspectos funcionais e de segurança, gera uma sequência de espaços residuais que muitas vezes acabam por aumentar os riscos por não estarem inseridas no contexto urbano onde estão instaladas. O OBATI é tratado de maneira exemplar, como uma das diversas redes de infraestrutura instaladas na malha urbana da cidade de São Paulo. O trabalho se desenvolve a partir de dados coletados anteriormente para, então, analisar as políticas urbanas que hoje fomentam as discussões sobre o futuro das metrópoles contemporâneas, especialmente a de São Paulo. Ainda, procura evidenciar onde e como essas redes de infraestrutura estão instaladas e as relações existentes entre o tecido urbano e os vazios deixados por elas. Propõem, também, alguns caminhos visando a integração do espaço gerado pelo oleoduto e a cidade, em suas diversas escalas: a metropolitana, a regional e a local. / This research intends to deepen the studies encompassed within the Projeto Convivência e Parceria, established by the non-governmental organizations Ecoar Institute and Crescer Institute, by appointment from Petrobrás in November 2001, along the strip domain of OBATI Petrobrás pipeline which joins the Barueri Terminal to Utinga in São Caetano do Sul, passing underground through a 50-kilometer strip, in the West, South and Southeast regions of the Greater São Paulo area. The establishment of these infrastructural nets, taking into account only their functional and safety aspects, generate a sequence of residual space which often contributes to increased risk factors since they are not inserted within the urban context of their locations. The OBATI is treated in an exemplary manner, as one the city of São Paulos various infrastructural networks within its urban grid. The research is built on previously collected data and analyzes the current urban policies which promote discussions regarding the future of contemporary metropolises, especially, São Paulo. In addition, it aims to point out where and how these infrastructural nets are laid and the existing relationship between the local urban spaces and the emptiness left by them. This project also suggests several ways in which this space, created by the pipeline, can be integrated into the citys various scales: metropolitan, regional and local.

[pt] Neste trabalho apresenta-se a avaliação do desempenho de ferramentas de inspeção em linha (ILI) ou pig instrumentado na medição de defeitos causados por corrosão e estudam-se diferentes métodos para o cálculo da confiabilidade estrutural ou cálculo da probabilidade de falha (POF) de um duto corroído, baseada na análise do relatório do pig. O relatório de inspeção do pig é avaliado através de comparações de seus resultados com as medições dos defeitos feitas por ferramentas de referência (medições em campo). Os erros associados a cada sistema de medição podem ser encontrados a partir de métodos estatísticos como os métodos da raiz do erro quadrático médio, dos estimadores de Grubbs, de Thompson e de Jaech. As medições das duas ferramentas são também avaliadas através de testes estatísticos para a linha de tendência e o coeficiente de correlação linear (r). O número mínimo de medições de campo necessárias para verificar o desempenho do pig no dimensionamento dos defeitos de corrosão é determinado pela implementação de um teste baseado na análise seqüencial. Uma vez que o relatório do pig é avaliado e aceito, a POF de um duto corroído é calculada usando os métodos analíticos de primeira ordem (FORM) e propagação de incertezas, e o método de simulação de Monte Carlo. A POF do duto é calculada em função de modelos de pressão de falha onde suas variáveis são definidas como funções de probabilidade (fdp). No caso das dimensões do defeito, a fdp e seus parâmetros estatísticos são obtidos a partir da exatidão do pig. A comparação entre a POF calculada e a POF admissível permite determinar quando será necessário fazer uma nova re-inspeção. Quando a POF calculada atinge um valor maior que a POF admissível, antes de se completar um tempo desejado para a próxima inspeção, o procedimento desenvolvido permite decidir qual o número de reparos que deverá ser feito para que este tempo seja alcançado. / [en] This work presents: i) the assessment of in line inspection (ILI) tools performance in the measurement of defects caused by corrosion; ii) differents methods to calculate structural reliability and probability of failure (POF) of corroded pipeline based in the ILI report. The inspection report of the ILI (or instrumented pig) is compared with the the geometry of defects measured by a reference tool (field measurements) and the erros associated to each measurement system are analyzed and assessed from statistical methods. The statistical analysis emploies methods such as the root mean square error/diffrential, and the Grubbs s, Thompson s and Jaech s estimators. The measurements taken by both tools (pig and field) are compared and analyzed through statistical tests that consider the tendency line and the coefficient of linear correlation (r). The minimum number of field measurements necessary to verify the performance of the ILI in sizing of corrosion defects is determined by the implementation of a test based on the sequential analysis. POF of a pipeline is calculated using three different methods: i) first order reliability methods (FORM); ii) propagation of uncertainties and iii) the method Monte Carlo. The POF of the pipeline is calculated as a function of different failure models whose variables (such as pressure, geometric and material parameters) are defined by their probability functions (pdf). The pdf and statistical parameters of the defect dimensions are determined from the accuracy of the pig measurements. The comparison between calculated and acceptable POF allows the determination of next reinspection period. When the calculated POF exceeds the acceptable POF before completing the amount of time desired for the next inspection, the developed procedure allows to know the number of repairs that must be made to reach the desired time when the next ILI will be carried out.

This study investigates corrosion initiation and propagation in instrumented specimens obtained from segments of dry-cast reinforced concrete pipes. Potential, LPR and EIS measurements were carried out. During the propagation stage in different exposures, reinforcement eventually reached negative potentials values, which suggest mass transfer limitations. So far these specimens show no visual signs of corrosion such as cracks or corrosion products with one exception; where corrosion products have reached the surface. Moreover, the apparent corrosion rate values obtained suggest high corrosion rate. No crack appearance so far, could be explained by the high porosity of the specimens; the corrosion products are filling these pores. It is speculated that although, there might be mass transfer limitations present, the current demanded by the anode is being balanced by a larger cathode area due to macrocell effects, since the high moisture conditions likely reduced the concrete resistivity and increased the throwing power. / by Hariharan Balasubramanian. / Thesis (M.S.C.S.)--Florida Atlantic University, 2013. / Includes bibliography. / Mode of access: World Wide Web. / System requirements: Adobe Reader.

Instrumented dry-cast reinforced concrete pipe (DC-RCP) specimens in which corrosion of the reinforcing steel had initiated were selected to accelerate the corrosion. Type C and type F DC-RCP were used. An anodic current density of various magnitudes (0.5 μA/cm2, 1 μA/cm2 and 2.5 μA/cm2) was applied during the corrosion propagation stage. The specimens were placed in high humidity and selected specimens were later covered with wet sand. Selected specimens were terminated for visual examination and gravimetric analysis. Typically, the reinforcement potentials during the accelerated corrosion period were more negative for F specimens compared to C specimens. The C specimens experienced ~2× more corrosion than the F specimens. The accumulated corrosion products did not cause cracks. A method was developed that allows for modest corrosion acceleration during the corrosion propagation stage of DC-RCP. / Includes bibliography. / Thesis (M.S.)--Florida Atlantic University, 2014. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection

Thesis (Ph.D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 1982. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND ENGINEERING. / Includes bibliographical references. / by Carlos Alberto de Almeida. / Ph.D.