Alternativa para a determinação da pressão externa de colapso em tubulações submarinas através da força de colapso por compressão diametral em tubulações com e sem revestimento interno

Abstract

A análise de falhas tem papel fundamental no projeto de tubulações submarinas devido à diversas formas de colapso que elas podem apresentar. Um exemplo é a flambagem local, causada pela pressão externa, que é a carga primária nesta configuração. Contudo, realizar testes que permitam determinar esta pressão experimentalmente são muito caros e perigosos de serem realizados. Neste trabalho é apresentada uma alternativa para determinar a pressão externa de colapso em tubulações, a partir de uma correlação entre ela e uma força de compressão diametral, aplicada por uma prensa universal. Também é estudada a possibilidade de estender essa equivalência ao caso de tubulações com uma camisa interna metálica mecanicamente colada. Essa equivalência é verificada numericamente utilizando o método dos elementos finitos considerando a não linearidade física e geométrica no problema estudado. A simulação é realizada no sistema Abaqus e é aplicada uma metodologia utilizando análise dimensional. As expressões obtidas possuem a forma potencial e demonstram uma boa correlação entra a pressão externa de colapso e a força de colapso devido à compressão diametral.

Failure analysis plays a fundamental role in the design of subsea pipelines due to the different forms of collapse they can present. An example is local buckling, caused by external pressure, which is the primary load in this configuration. However, carrying out tests that allow the determination of this pressure experimentally are very expensive and dangerous to be carried out. In this work, an alternative to determine the external collapsing pressure in pipes is presented, based on a correlation between it and a diametrical compression force, applied by a universal press. The possibility of extending this equivalence to the case of pipes with a mechanically glued metallic inner jacket is also studied. This equivalence is verified numerically using the finite element method considering the physical and geometric nonlinearity in the studied problem. The simulation is carried out in the Abaqus system and a methodology using dimensional analysis is applied. The expressions obtained have the potential form and demonstrate a good correlation between the external collapsing pressure and the collapsing force due to diametral compression.