[pt] Este trabalho objetiva o projeto, a construção e teste de
um dispositivo para a
recuperação da geometria de tubulações danificadas
externamente por amassamento.
O dano a ser reparado é caracterizado por mossas sem
cava, implicando em uma
alteração suave da superfície sem a ocorrência de
defeitos ou de redução na espessura
da parede do duto. Considera-se ainda que esta
perturbação geométrica provocada
pelo amassamento não afete a integridade de eventual
cordão de solda presente na
tubulação. Para a definição dos parâmetros geométricos
dos corpos de prova, da carga
de operação requerida nos ensaios e do material de
construção do dispositivo
(ferramenta) foram utilizados resultados de modelos
analíticos aproximados e de
soluções por elementos finitos. Neste caso, a
representação da tubulação utilizada nos
testes numéricos da operação do dispositivo considerou
modelos com elementos de
cascas finas incluindo efeitos não-lineares associados ao
comportamento do material,
a grandes deslocamentos e ao contato entre superfícies.
Estas simulações numéricas
permitiram avaliar-se as condições de solicitação e do
funcionamento do dispositivo,
necessárias para a execução dos procedimentos
experimentais e para a identificação
da integridade estrutural da tubulação ao final dos
ensaios. Testes experimentais de
operação do dispositivo foram realizados em dois
especimens tubulares de aço:
API5LGrB, com valor nominal de diâmetro 355.6mm (14aspas)
e espessura 6.35mm
(0.25aspas), ambos com 5m de comprimento. Nestes
especimens, também instrumentados
com extensômetros elétricos, foram inicialmente impostos
amassamentos por
punções com geometrias padronizadas do tipo esférico e
cilíndrico (especimens de
aço API5LGrB) e que resultaram na redução em 15% no
diâmetro da tubulação. Em
seguida, utilizando-se o dispositivo projetado para o
desamassamento dos dutos, promoveu-se a recuperação da
geometria de forma a deixar aparente uma indentação
não superior a 5% do seu diâmetro nominal. Ensaios de
inspeção não-destrutivos,
realizados apos os procedimentos experimentais nos dutos,
permitiram verificar-se a
integridade das tubulações, revelando em ambos os casos a
inexistência de
descontinuidades na superfície do material . Utilizando-
se ensaios numéricos e
experimentais, uma metodologia foi desenvolvida para o
dimensionamento ,
construção e a avaliação do protótipo de um dispositivo
com as características de
portabilidade e de operação adequadas à utilização com
robôs autômatos de
posicionamento remoto no interior de tubulações
(G.I.R.I.N.O./CENPES, p. ex.). / [en] This work deals with design, construction and testing of a
tool device for the
repair of externally damaged pipes. It is aimed for
repairing the so called smooth
plain dent type of damage, with no reduction in the pipe
wall thickness or any
damage in the pipe welding. Geometric parameter
definitions and required loading
for the testing specimens and, the requirements for
material properties to the device
design and operation were obtained using simplified
analytic solutions and finite
element modeling analyses. Tested pipes were first
numerically evaluated using finite
element analyses, comprising thin-wall shell element
models with non-linear material
behavior, large displacements and surface contact effects.
These numerical
simulations allowed for the device functioning and loading
evaluations, set
requirements for the experimental procedure used and
furnished a measure for the
pipe structural integrity at the experiment`s onset.
Experiments were performed on
two 355.6mm diameter, 5m long , API class steel pipes:
5LGrB, with 6.35 thickness.
Dents were applied to these specimens, monitored by
electric strain-gages, by
indenter tools with standard cylinder and sphere surface
shapes causing a 15%
reduction in the pipe diameter. Recovering of each pipe
cross-section roundness was
then imposed by a designed tool device, restoring its
diameter measure to more than
95% of its original (nominal) value. Following this
procedure, non-destructive tests
were done with the pipes, with no damages in their
material integrity found.
Considering the obtained numeric and experimental results,
a methodology has been
proposed for design, construction and evaluation of a
prototype device for piping
damage recovery with the characteristics of good
portability and operation, allowing
for its use with remote operated robots
(G.I.R.I.N.O./CENPES, for example).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:7350 |
| Date | 25 October 2005 |
| Creators | GUSTAVO JOSE SIMOES |
| Contributors | CARLOS ALBERTO DE ALMEIDA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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