[pt] As técnicas eletromagnéticas de inspeção têm se destacado como
as únicas com potencial de determinar, de forma não invasiva, a tensão
mecânica nos arames de sustentação dos risers flexíveis. Como o duto flexível
é uma estrutura complexa, constituída por várias camadas de aço e de termopl
ástico, as técnicas tradicionais de inspeção não são aplicáveis. Alguns
métodos magnéticos são capazes de penetrar a camada polimérica externa
do riser, porém ainda apresentam limitações e dificuldade na interpretação
dos resultados. Não existe hoje, seja no mercado mundial de serviços ou nos
diversos grupos de pesquisas que têm se dedicado a este tema, uma solução
confiável e definitiva para este problema. O presente trabalho estuda como
as diferentes técnicas baseadas em eletromagnetismo podem ser aplicadas na
inspeção ou monitoramento da integridade de risers flexíveis. Experimentos
e simulações são utilizados para discutir as vantagens e os problemas de cada
técnica. Além dos métodos puramente magnéticos estudados, é proposta a
aplicação inédita da técnica de ressonância magnetoacústica, também chamada
EMAR (Electro Magnetic Acoustic Resonance). Esta técnica gera
ondas ultrassônicas no arame através de transdutores eletromagnéticos
(EMAT) e é capaz de estimar a tensão mecânica usando as frequências das
ressonâncias acústicas. Um novo modelo teórico é proposto para descrever
a curva do espectro de ressonâncias acústicas produzidas com EMAR. Anteriormente,
estes espectros eram modelados por uma função Lorentziana.
Experimentos demonstram que o modelo proposto é significativamente superior,
sendo capaz de explicar diversas características dos espectros obtidos.
Resultados experimentais mostram a viabilidade do EMAR para estimar a
tensão mecânica dos arames, mesmo através da capa, em determinadas circunst
âncias. São discutidas as limitações da técnica, casos de uso possíveis e
ainda os desenvolvimentos necessários para sua efetiva utilização em campo. / [en] The only inspection techniques that have shown potential to determine,
in a non-intrusive fashion, the mechanical stress on armour wires of flexible
risers are the electromagnetic-based ones. Because the flexible pipeline
is a complex multilayered structure of steel and thermoplastics, traditional
inspection techniques cannot be used. Some electromagnetic methods are
known to be able to run through the outer polymeric layer to sense the
wires but the obtained data are very difficult to interpret. To date there
is still no reliable and definitive solution to this problem, neither in the
market nor in research groups. This present work analyses how the different
electromagnetic techniques can be employed on inspection or monitoring
of riser integrity. Experiments and simulations are used to discuss the
advantages and limitations of each technique. Besides the purely electromagnetic
methods, a novel solution is proposed based on electromagnetic
acoustic resonance (EMAR). This technique produces ultrasonic waves on
the wire using electromagnetic transducers (EMAT) and is able to estimate
the mechanical stress by measuring the frequency of the acoustic resonances.
A new line shape calculation is proposed to the acoustic resonances
of EMAR. Previously, the spectral data was fitted by a Lorentzian function.
The new function is shown to be significantly superior, explaining features
of the spectrum not previously described and achieving much better agreement
with experimental data. Experiments with flexible pipelines show the
viability of using EMAR to estimate the mechanical stress of the wires,
even through the outer sheath in some circunstances. The limitations of
this technique are discussed, along with possible forms of usage and the
pending developments for its effective deployment on the field.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:18757 |
| Date | 02 December 2011 |
| Creators | MIGUEL DE ANDRADE FREITAS |
| Contributors | JEAN PIERRE VON DER WEID |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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