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Avaliação da autofretagem de tubos

Bueno, Antonio Fernando Burkert January 1997 (has links)
O presente trabalho tem como objetivo comparar os diferentes métodos de estimativa das tensões residuais geradas pela Autofretagem. Empregou-se o método de G.SACHS(4) na determinação experimental das tensões. São empregados os métodos analíticos de Timoshenko(1), Mendelson(2) e Chen(3), com os critérios de Von Mises para o primeiro e de Tresca para os demais. O método numérico empregado é o Método dos Elementos Finitos com o critério de Von Mises. Na análise dos resultados verifica-se que os métodos que empregam o mesmo critério de tensão equivalente concordam entre si. Formulase então a hipótese de que qualquer dos métodos empregados conduzirá ao mesmo resultado, desde que empregando o mesmo critério de tensão equivalente. Para testar-se tal hipótese altera-se, inicialmente, o método de Chen para emprego do critério de Von Mises. Como o resultado é positivo, altera-se então o método de Mendelson para o emprego com o critério de Von Mises, o que também confirma a hipótese formulada. / The work aims to compare some different methods to evaluate residual stresses in a Autofretted tube. The experimental part was carried out through G.SACHS(4) method, and the analitycal part applied Timoshenko's Method(1), Mendelson's Method(2) and Chen's Method(3), making use of the Von Mises equivalent stress criteria for the first one and the Tresca equivalent stress criteria for the last two. Also, the numerical method applied was the Finite Element through the Von Mises cri teria. The results allowed to observe that those methods which made use of the same equivalent stress criteria would tend to the same results. To test this hypothesis, the Chen's Method was changed from Tresca criteria to Von Mises criteria. As the results were satisfactory, the Mendelson's Method was changed to Von Mises criteria, and the answers confirmed the hypothesis as well.
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Qualificação e investigação de parâmetros para a soldagem de tubos de aço inoxidável dúplex pelo processo de soldagem por fricção axial com anel rotativo

Pissanti, Daniela Ramminger January 2017 (has links)
O presente trabalho teve como objetivo investigar o comportamento da junta para diferentes parâmetros de soldagem em um processo inovador de soldagem por fricção em tubos utilizando um anel rotativo. O material do tubo utilizado neste trabalho foi o aço inoxidável duplex SAF 2205 (UNS S31803).Utilizou-se o método estatístico Taguchi para reduzir a quantidade de juntas soldadas e verificar quais os melhores parâmetros de soldagem. O processo avaliou 3 parâmetros variando em máximo e mínimo, resultando em 4 condições de soldagem. Três juntas soldadas foram produzidas para cada condição de soldagem, o que acabou gerando 12 juntas. A obtenção da melhor condição de soldagem foi realizada através da análise de “quanto maior melhor” para o resultado de resistência à tração para as amostras. Nesta análise,a condição ótima de soldagem coincidentemente foi a condição de soldagem 4. Paralelamente à análise Taguchi, foram realizados ensaios de qualificação para todas as 4 condições de soldagem de acordo com a norma DNV-OS-F101:2013: teste de tração, dobramento, dureza, porcentagem de ferrita e porcentagem de intermetálicos Adicionalmente aos ensaios exigidos pela norma DNV-OS-F101:2013, foram realizados testes de impacto Charpy-V e EBSD para a melhor condição de soldagem obtida pela método Taguchi (condição 4). Os resultados indicaram que, de acordo com os requisitos da norma DNV-OS-F101:2013, apenas a condição de soldagem quatro (0,10 mm/s; 7,50 kN/s/ 10,0 mm) foi integralmente qualificada. Valores insuficientes de resistência obtidos nos ensaios de tração, bem como divergências nas porcentagens ótimas de fases desqualificaram as outras três condições de soldagem. Como resultado adicional para a condição de soldagem qualificada, testes de impacto Charpy apresentaram valores de energia absorvida superiores àqueles encontrados para processos convencionais de soldagem. / The present work had as objective to investigate the joint behavior for different welding parameters in an innovative process of welding by friction in tubes using a rotating ring. The material of the tube used in this work was duplex stainless steel SAF 2205 (UNS S31803). The Taguchi statistical method was used to reduce the amount of welded joints and to verify the best welding parameters. The process evaluated 3 parameters varying in maximum and minimum, resulting in 4 welding conditions. Three welded joints were produced for each welding condition, resulting in 12 joints. The best welding condition was obtained by the analysis of "the greater the better" for the result of tensile strength for the samples. In this analysis, the optimum welding condition coincidentally was the welding condition 4. Parallel to the Taguchi analysis, qualification tests were performed for all 4 welding conditions according to DNV-OS-F101: 2013: tensile test, bending, hardness, percentage of ferrite and percentage of intermetallics In addition to the tests required by the DNV-OS-F101: 2013, Charpy-V impact tests and characterization by EBSD were performed for the best welding condition obtained by the Taguchi method (condition 4). The results indicated that, according to the requirements of DNV-OS-F101: 2013, only the welding condition four (0.10 mm/s, 7.50 kN/s; 10.0 mm) was fully qualified. Insufficient values of strength obtained in the tensile tests, as well as divergences in the optimal percentages of phases, disqualified the other three welding conditions. As an additional result for the qualified welding condition, Charpy impact tests showed absorbed energy values higher than those found for conventional welding processes.
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Avaliação de parâmetros geométricos no desempenho de conexões do tipo rosca-luva em tubos para revestimento de poços de petróleo: análise de elementos finitos.

Porcaro, Rodrigo Rangel January 2014 (has links)
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-12-10T20:40:12Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoParâmetrosGeométricos.pdf: 3279047 bytes, checksum: 05e8b311e3577f7c708fc8c4ef5b2f28 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-12-14T12:25:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoParâmetrosGeométricos.pdf: 3279047 bytes, checksum: 05e8b311e3577f7c708fc8c4ef5b2f28 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-14T12:25:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AvaliaçãoParâmetrosGeométricos.pdf: 3279047 bytes, checksum: 05e8b311e3577f7c708fc8c4ef5b2f28 (MD5) Previous issue date: 2014 / Colunas de revestimento (casing) utilizadas em exploração/produção de petróleo e gás natural são submetidas a pressões e temperatura cada vez maiores, portanto necessitam de alta resistência mecânica e alta tenacidade para suportar as solicitações mecânicas como tração, pressão interna e externa, torção, flexão e fadiga. Para a formação das colunas de revestimento, os tubos são unidos por conexão rosca-luva, que são pontos críticos para a integridade estrutural. As propriedades mecânicas e a estrutura de aço API 5CT grau P110 foram avaliadas por meio de ensaio de tração, impacto Charpy e análise metalográfica em microscópio óptico. Simulações por Método dos Elementos Finitos (MEF) foram empregadas em dois modelos de conexão API, do tipo rosca-luva, equivalentes a tubos de 13 3/8″. As simulações tiveram os seguintes objetivos: comparar a resistência à falha por tração, comparar a concentração de tensão e deformação plástica localizada, e ainda avaliar se alterações geométricas nas luvas ou no perfil das roscas são eficientes para reduzir a concentração de tensão e os seus reflexos em outros modos de falha, ou seja, um estudo parametrizado por MEF. Os resultados indicam que a conexão do tipo API Buttress possui melhor desempenho que a API Short Round em relação à resistência ao carregamento trativo, porém, as duas conexões padronizadas apresentaram alta concentração de tensões na região do último filete encaixado. Dentre as alterações geométricas propostas, a usinagem de chanfros nos filetes extremos do tubo e da luva foi eficiente na obtenção de distribuição de tensões mais uniforme na conexão Buttress, além de reduzir os valores de concentração de tensão e deformação plástica localizada. As modificações da geometria da luva mostraram-se ineficientes na melhoria do desempenho das conexões, pois as variações que promoveram distribuição de tensões mais uniforme aumentaram a tendência de separação tubo-luva. No geral, os resultados obtidos nos modelos numéricos permitem compreender, em parte, como os tipos de conexões influenciam o desempenho de colunas de revestimento de poços de hidrocarbonetos e como acontece o desenvolvimento de conexões proprietárias a partir de modificações das conexões padronizadas. ______________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Casing strings are subjected to high pressures under increasing oil well depths, so they increasingly require high strength and good toughness in order to support the stresses, external and internal pressure, bending and fatigue. The casing string is formed by pipes connected by threaded and coupled connections, the threads acts as stress raisers and fatigue damages can arise from that. A seamless API 5CT P110 steel was characterized by tensile test, Charpy impact and optical metallographic analysis. FEA models of casing threaded and coupled connections were carried out to investigate and compare two API threaded and coupled connections under make up torque, tensile and internal pressure. A parametric study was performed on the numeric models to determine the influence of some geometric features on the behavior of the threaded connections. For this parametric study, the API Buttress threaded and coupled connection was used as reference. The results showed that the API Buttress connection support higher tensile loads than the API Short Round, however both standard threaded and coupled connections showed high stress concentration in the last engaged thread and a non uniform stress distribution over the threads. A conical groove opening into the crests of the initial threads of the coupling and into the last threads of the tube was efficient in reducing the stress concentration of the connection and promoting a better relative thread load distribution, the local plastic deformation have been reduced as well. The changes in the overall geometry of the coupling that reduced its stiffness resulted in increases openness of the threads. The parametric study illustrated how proprietary connections are developed based on API standard and how the failure modes are related.
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Analise experimental do escoamento de fluidos refrigerantes em tubos capilares

Gonçalves, Joaquim Manoel January 1994 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T18:49:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 100947.pdf: 2918463 bytes, checksum: ca26b6007069bccecd4f40d1f56a3c30 (MD5) Previous issue date: 1994 / Este trabalho consistiu na análise experimental do escoamento de fluídos refrigerantes em tubos capilares. Sua motivação deve-se-à contínua necessidade de racionalização do consumo de energia em sistemas que usam tubos capilar e fluídos refrigerantes alternativos, como o R134a e o R600a. Uma bancada experimental foi desenvolvida a fim de se obter um banco de dados que possibilite o desenvolvimento e/ou a validação de modelos e/ou correlações para os fenômenos envolvidos no escoamento. São descritas as calibrações dos sistemas de medição da bancada, assim como os processos de medição empregados na avaliação das características geométricas dos tubos capilares. Testes foram realizados com três fluídos refrigerantes (R12, R134a e R600a). As incertezas de medição de todas as grandezas envolvidas são também apresentadas. Foram realizados mais de 700 testes medindo-se, além do fluxo de massa, as condições na entrada e na saída, e 189 testes medindo-se pressões e temperaturas em vários pontos ao longo do tubo capilar. O escoamento se comportou da maneira clássica e foi identificada a presença de uma região de metaestabilidade.
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Análise de técnicas para a soldagem TIG automatizada

Ribeiro, Júlio César Bento January 2012 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:46:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 311937.pdf: 5429259 bytes, checksum: fc88b81b788d2d066e47e239198cb67d (MD5) / A soldagem de raiz em tubos de parede espessa é de grande importância para vários segmentos da economia como as do petróleo e gás, naval e civil. A união de topo dos tubos é usualmente praticada de maneira manual, empregando o processo TIG DCEN e gás argônio, adicionando o arame pela frente do arco para o preenchimento da junta de topo com chanfro em V, resultando em soldas cuja qualidade depende da habilidade do soldador em um mercado com carência de profissionais treinados. Para promover a melhoria da produtividade, optou-se por empregar a mistura de gás Ar+5%H2, a corrente de soldagem na forma pulsada e um perfil de chanfro que reduzisse o volume a ser preenchido com solda, sendo imprescindível mecanizar o procedimento para prosseguir o estudo. Uma solda realizada com cabeçote orbital de câmara aberta serviu de referência para comparação da produtividade. Para realizar as soldas foi engendrada uma bancada para a soldagem de tubos estáticos e rotacionais, que recebeu em sua última versão um kit CNC. Foram realizados estudos da soldagem de raiz sem tecimento com a face da raiz em 2 e 4 [mm], sem fresta, para verificar o comportamento da penetração da solda, mas a raiz repetitiva só foi obtida com o chanfro com face da raiz de 2 mm e para o chanfro especial desenvolvido. Um experimento fatorial com três réplicas na posição 1G com AVC possibilitou avaliar a fraca interação com a geometria do cordão de raiz dos fatores, posição de alimentação de arame pela frente e por trás do arco mantendo o ângulo de alimentação radial para os tubos Schedule 40 de 3" e de 4", e a forte interação com o perfil de chanfro. Para o desempenho dos gases observou-se um ganho em VS de 229%, e de 79% para o chanfro de perfil especial que preencheu em média a mais, 5 mm2 da cavidade da junta, ou 12 mm2 a mais em média a área fundida. Foram realizados ensaios de viabilidade em soldas de raiz com corrente pulsada e alimentação radial de arame na posição 5G e 6G e com corrente constante na posição 6G com introdução tangencial de arame (TOPTIG), e constatou-se que ambos os métodos foram considerados como viáveis a aplicação da solda de raiz. / The root welding thick-walled tubes is of great importance for several economic segments such as oil and gas, marine and civil. The top tube link at usually is practiced in a manual way, using DCEN TIG process and argon gas, adding the wire in front the arc to fill the joint top with V-groove, resulting in welds whose quality depends on the welder skill in a market with few trained professionals. The productivity improvement to be stimulated it was applied Ar +5% H2 gas mixture, welding current in pulsed way and a groove profile that reduced the volume to be filled with solder, it is indispensable to automate the procedure for further study. A weld held with orbital head open chamber worked as productivity comparison reference. The welds to be held it was engendered a bench of static and rotational welding pipe, which received in its latest version a CNC kit. It was carried out studies about welding root without oscillation with root face of 2 and 4 [mm], without crack, to verify the weld penetration behavior, but the repetitive root was only obtained with the root face with chamfer 2 mm and the chamfered specially developed. A factorial experiment with three replicates in 1G position with stroke was possible to evaluate the weak interaction with the geometry of the umbilical root factors. However, the input of the radial wire feed in front and behind the arc to the Schedule tubes 40 of 3" and 4" and the strong interaction with the groove profile. The performance of gases was observed to obtain VS. 229%, and 79% for the special groove profile that filled more than 5 mm 2 of the joint cavity or 12 mm 2 more fused area than the averages. It was held viability tests in root welds with pulsed current in the positions 5G and 6G radial wire feed and in the 6G position with tangential wire feed (TOPTIG), and it was realized that both methods were considered as viables to the root weld application.
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Desenvolvimento de um sistema de aquecimento solar compacto utilizando termossifões bifásicos

Abreu, Samuel Luna de January 2003 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T08:01:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 200952.pdf: 1238283 bytes, checksum: 4a18459c6547991de4f6c2049df4700a (MD5) / O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de aquecimento solar compacto, que utiliza tubos de calor para transportar o calor absorvido na placa coletora para o reservatório térmico. A configuração proposta difere das concepções existentes de sistemas com tubos de calor porque o condensador é brasado à parede do reservatório térmico em vez de ser utilizado um trocador de calor.
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Estudo da viabilidade de um método de restauração de dutos utilizando materiais compostos

Porciúncula, Gilson Simões January 2002 (has links)
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T23:35:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 187521.pdf: 3560264 bytes, checksum: 7d1760ec2b4c1359fdd1567c0124cf19 (MD5) / Este trabalho tem por objetivo analisar a viabilidade de um método de restauração de elementos tubulares utilizando materiais compostos, a partir da análise do comportamento mecânico de um equipamento concebido para esta finalidade. Este equipamento, denominado Dispositivo Restaurador de Dutos (DRD), emprega a técnica de bobinagem automática de fibras em material composto impregnadas em resina, de forma a resgatar a integridade estrutural e conseqüentemente aumentar a vida útil desses elementos. O estudo da viabilidade desse método de restauração, a partir da análise do DRD, passa primeiramente por um levantamento de dados relacionados a problemas encontrados numa operação de manutenção de linhas de dutos, métodos de manutenção, regulamentações e novas tecnologias aplicadas à área de manutenção de dutos, para depois apresentar a proposta de projeto de um dispositivo para restauração de dutos utilizando materiais compostos. Em seguida, metodologias de projeto são aplicadas de forma a definir uma configuração do dispositivo que melhor atenda às necessidades dos potenciais clientes do DRD. Finalmente, modelos geométricos em 3D são construídos de forma a validar os mecanismos do DRD em termos de transmissão de velocidade de rotação, torque e aspectos geométricos do dispositivo eliminando interferências e obtendo o sincronismo entre os mecanismos do DRD e a deposição de fibra impregnada. Definida as características geométricas e de comportamento mecânico do DRD foi possível verificar a viabilidade da utilização do método de reabilitação de dutos deteriorados através de deposição automática de fibra em material composto impregnada em resina. Espera-se a partir desse estudo, poder evidenciar o potencial da aplicação dos materiais compostos em restauração de elementos tubulares, devido às suas propriedades mecânicas e à sua flexibilidade, o que pode tornar o processo de restauração automático e, conseqüentemente, mais rápido e menos caro. O campo de aplicação deste equipamento deverá compreender os oleodutos, gasodutos, adutoras
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Medição da camada de óxidos em tubos de superaquecedores de caldeiras aquatubulares por ultrassom

Braga, Rubem Manoel de January 2009 (has links)
O principal objetivo desse trabalho foi desenvolver um procedimento de medição para a espessura da camada de óxidos do interior de tubos de caldeiras aquatubulares utilizando o ensaio de ultrassom. A fim de confirmar os resultados das medições por ultrassom foram também feitas medições dessas camadas por metalografia e, com base nos seus valores, foram calculadas as temperaturas médias de operação dos tubos e comparadas com a temperatura de projeto prevista. A medição da espessura dessa camada de óxidos faz parte de uma técnica para buscar informações das condições operacionais do tubo, uma vez que existe uma relação matemática entre a espessura dessa camada, o tempo e a temperatura de operação do tubo. Esse trabalho teve uma grande ligação com a prática, pois foi desenvolvido para ser aplicado como uma técnica para auxiliar na avaliação das causas de ruptura dos tubos do superaquecedor de uma caldeira em operação. Os estudos descritos nesse trabalho, feitos com amostras retiradas de uma caldeira e com base em informações de tempo de operação fornecidos pela empresa proprietária da caldeira, permitiram confirmar que é possível medir camadas de magnetita a partir de valores entre 0,10 e 0,15mm (100 e 150µm) por ultrassom, no entanto para as condições práticas de campo é mais seguro considerar o valor limite mínimo de 0,20mm (200µm). Foi constatado também que a medição de espessura da camada de óxido em um lote de tubos por meio do ensaio de ultrassom necessita ser confirmada em ao menos uma amostra de tubo por meio do exame metalográfico. Isso se deve ao fato que o exame metalográfico confirma ou refuta os resultados do ultrassom e permite obter várias informações adicionais importantes sobre o tipo de camada e microestrutura do material. / The main aim of this work was to develop a thickness measurement procedure for the internal oxide layer thickness of aquatubular boilers tubes by means of ultrasound test. To confirm the measurement results by ultra-sound were also made layer measurements by means of metallography and, based on these values, the medium operation temperatures were calculated and compared with the temperatures of the project. The measurement of the oxide layer is part of a technique to obtain information about the operational conditions of the tube, because there is a mathematical relationship between the thickness of the layer, the time and the temperature of tube operation. This work was performed on samples extracted from an industrial boiler and could be used as a tool to aid in the analysis of superheater tubes that fail in service. The operational time data of the boiler was obtained from the industry and confirmed that it is possible to measure oxide layers from values between 0,10mm and 0,15mm (100µm and 150µm) by means of ultrasound testing, but for the practical field conditions it is more secure to consider the minimum limit value 0,20mm (200µm). It was also verified that the oxide layer thickness measurement of a lot of tubes by means of ultra-sound need to be confirmed in at least one tube sample by means of metallographic exam. This is due the fact that metallographic exam confirms or refutes the ultrasound test results and permits several additional important information about the layer type and material microstructure.
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Avaliação da resistência à corrosão-fadiga do aço API 5L X60 em ambiente pressurizado contendo CO2

Corrêa, Marlon Brandi January 2010 (has links)
Os risers rígidos, utilizados na indústria offshore para a exploração e transporte de óleo e gás, estão sujeitos a diversus fenômenos de degradação. A fadiga e a corrosãofadiga são uma das causas mais comuns de falhas em serviço destas tubulações. Estas falhas geralmente são encontradas nas regiões submetidas a processos de soldagem. Para uma operação que alie produtividade e segurança os fenômenos de fadiga e corrosão-fadiga devem ser estudados e entendidos a fim de evitá-los ou minimizá-los. Na indústria de exploração de óleo e gás, os ensaios de fadiga e corrosão-fadiga tornam-se necessários para a obtenção de dados que auxiliem no projeto das estruturas de produção. Aliado a isto, com a descoberta de novos campos de exploração de óleo e gás, novas condições operacionais são encontradas e carecem de dados. Deste modo, este trabalho tem o objetivo de determinar o comportamento frente aos fenômenos de fadiga e corrosão-fadiga do aço API 5L X60, para uma condição com elevada pressão de CO2, na presença de água com alta concentração de cloretos, inovando na aplicação de pressão elevada e abrindo caminho para a obtenção de resultados em altíssimas pressões, as quais frequentemente são encontradas em campo. Para a obtenção dos resultados esperados, foi construído um sistema específico para o controle dos parâmetros do ensaio, sendo destacável a robustez do sistema e o baixo custo, quando comparado aos tradicionais equipamentos servomecânicos. Foram realizados ensaios de fadiga e corrosão-fadiga ao ar e no meio agressivo, respectivamente. Os ensaios foram realizados em flexão a quatro pontos em uma frequência de 1 Hz, sob razão de carregamento de R=0,1. Os dados finais são apresentados em uma curva de Wöhler. Como resultado do trabalho, foi sugerida a existência de uma competição entre os fatores de dissolução do material pela corrosão e o mecanismo de propagação de trincas, levando o material a exibir, para alguns casos, um comportamento em corrosão-fadiga até seis vezes maior do que somente em fadiga, ou seja, no meio agressivo para algumas condições o material resistiu até seis vezes mais ciclos do que nos ensaios realizados ao ar. Com isso, o trabalho fornece indícios de que, no meio/material estudados em escala laboratorial, a abordagem tradicional para o fenômeno de corrosão-fadiga pode levar a erros, sendo que em alguns casos o meio não age reduzindo a vida do material e pelo contrário sendo até benéfico para as características de fadiga em algumas situações. / Steel rigid risers applied for oil exploration and transportation on offshore industry are subjected to several degradation phenomena. Fatigue and corrosion are the most commons in service pipeline failure sources, mainly for the welded risers. In order to achieve productive and safety operation conditions, fatigue and corrosion fatigue phenomena shall be well studied in order to minimize or even avoid them. In oil and gas industry fatigue and corrosion fatigue testing become necessary to provide helpful data for production structure design. Besides, there are shortage data for new operational conditions found on new oil and gas field discoveries. Thus, this work aims to determine the fatigue and corrosion fatigue behaviour of the API 5L X60 steel for high CO2 pressure condition in presence of water with high chloride content, innovating on the higher pressures aplication and opening the way to much higher pressures tests wich are often found on the field. A specific system for test parameters control was assembled to achieve the expected results, being detected its robustness and low cost when compared to traditional servo mechanical equipments. Fatigue and corrosion fatigue test were performed in air and in aggressive environment, respectively. The experiments were conducted using four point bend test and a frequency of 1Hz. All final data are presented on a Wöhler curve. The results suggest the existence of a competition between corrosion anodic dissolution and crack propagation mechanisms leading to an exhibition, for some cases, of a six times better behavior on corrosion fatigue condition then in air fatigue for this material. Thereby this work supplies evidences that for this specific material / medium tested on laboratory scale the traditional approach for corrosion fatigue phenomenon could lead to mistakes since that in some cases the environment does not act as a reduce factor for fatigue life, but actually could even be benefit for fatigue characteristics at some situations.
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Avaliação da vida em fadiga de juntas soldadas do aço API 5L X65 em meios aquosos salinos saturados com diferentes pressões parciais de CO2

Lemos, Maurício Ferrapontoff January 2009 (has links)
Aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) são largamente utilizados na indústria de óleo e gás. As principais vantagens são suas propriedades relacionadas à soldabilidade, tenacidade e resistência mecânica. Tubos produzidos com esses aços são utilizados na fabricação de dutos através do emprego de soldas circunferenciais. Os dutos então são usados para transporte de grandes volumes de produtos sob altas pressões. As tubulações inevitavelmente serão expostas a carregamentos dinâmicos, principalmente em aplicações de dutos em alto mar (offshore). Dentro desse contexto, o tubo estará exposto à água do mar em sua superfície externa e fluido de produção na parte interna. De fato, esse último é a maior preocupação, visto que pode ser composto de soluções aquosas com alta concentração de cloretos, contaminadas pelos gases H2S e CO2. Desse modo, a determinação da vida remanescente em corrosão fadiga das soldas fabricadas com essa classe de aços é de suma importância, principalmente na região da raiz das soldas circunferenciais, expostas ao meio agressivo interno. Esse trabalho tem por objetivo determinar a vida em corrosão fadiga de juntas soldadas do aço ARBL API 5L X65 em soluções contendo cloretos, e saturadas com diferentes pressões parciais de CO2. Foram ensaiados corpos de prova de juntas soldadas desse aço em solução contendo 115.000 ppm de cloretos e saturada com pressões de 3, 8 e 15 psia de CO2 a 35ºC. Os ensaios de fadiga foram realizados em um dispositivo de flexão a quatro pontos, com frequência de 0,2 Hz e razão de carregamento alternado de 0,1. Os resultados encontrados indicaram que o aumento da pressão parcial de CO2 tende a aumentar a taxa de corrosão e diminuir a vida remanescente em corrosão fadiga. Isso foi verificado principalmente para altos níveis de carregamento. Entretanto, quando os corpos de prova foram submetidos a carregamentos dinâmicos de menor magnitude, a curva de fadiga da maior pressão parcial de CO2 estudada apresenta uma tendência de “recuperação” (devido à inclinação mais positiva da curva S-N), permanecendo assim mais próxima às curvas encontradas para as outras condições estudadas de menor pressão parcial do gás. Com base na literatura consultada, foram criadas algumas justificativas para tal comportamento. Tudo indica que o fenômeno de “recuperação” da vida em corrosão fadiga foi atribuído à formação de camadas de carbonato não fraturadas e à dissolução anódica de microdeformações típicas da nucleação de trincas de fadiga (microintrusões e microextrusões). / High strength low alloy steels (HSLA) are widely applied in the oil and gas industry. The main advantages from this steel class are good weldability, toughness and mechanical strength. Pipelines are manufactured using girth welding process of tubes sections fabricated with this material. These pipelines are particularly useful for high pressure high volume products transportation. Regarding offshore application, pipelines are inevitably submitted to dynamic loading. The steel is externally exposed to sea water, and internally, to production fluids. In fact, the later is a big concern, since it may contain high chloride content aqueous solution saturated with the H2S and CO2 gases. In this way the corrosion fatigue life determination of HSLA girth welding root are important. These weld joint regions are exposed to environments such as found in the internal side of pipelines. So in order to evaluate CO2 influence on design life of such pipelines, this work aims to determine corrosion fatigue life of API 5L X65 girth welds exposed to high chloride content solution saturated with different partial pressures of CO2. The steel’s girth weld specimens were tested in aqueous solution with chloride content of 115.000 ppm saturated with different partial pressures of 3, 8 and 15psia of CO2 at 35ºC. Four point bend test device were applied for dynamic loading at 0,2 Hz frequency and 0,1 loading ratio. Results found shown that the increase of CO2 partial pressure increases corrosion rate and so decreases the corrosion fatigue life. This was clearly verified for high levels of applied loading. On the other hand, corrosion fatigue life at conditions of elevated partial pressure of CO2 seems to produce some “recovery” when submitted to low stress range levels (due to higher slope of S-N curve), thus recovering fatigue life until it matches with the other two corrosive conditions with lower gas partial pressure. Such behavior of S-N curves was explained based on literature. The “recovery” phenomenon for corrosion fatigue life was attributed to non fractured carbonate scale layers formation and also due to anodic dissolution of microstrain deformations formed during initial corrosion fatigue process (intrusions and extrusions).

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