Metodologia de análise da vida em fadiga da armadura de tração de dutos flexíveis submetidos a meios agressivos, um estudo comparativo

Abstract

Nas últimas décadas, motivado pelo descobrimento dos reservatórios brasileiros do pré-sal, a indústria de produção de óleo e gás do país passou a operar com plataformas flutuantes de produção em laminas d’água ultraprofundas (acima de 2.220m), tornando imprescindível a utilização de dutos em condições extremas. Dutos flexíveis são a principal forma de interligação entre poços e unidades flutuantes de produção de óleo o gás na costa Brasileira e a falha de um destes dutos em operação pode gerar prejuízos financeiros e ambientais de grandes proporções. Estatísticas apontam a predominância de falhas prematuras associadas ao alagamento da região anular com consequente corrosão-fadiga das armaduras metálicas. Neste contexto, para garantir a segurança operacional destes equipamentos, é fundamental que seus projetos considerem a ação combinada dos fenômenos de fadiga e corrosão. Atualmente, os ensaios de corrosão-fadiga convencionais utilizados na qualificação de armaduras de tração resultam em uma comparação de defeitos superficiais de tamanhos diferentes ou até mesmo inexistentes, podendo afetar a inclinação da curva S-N resultante, mascarando os resultados Este trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade de uma nova metodologia de levantamento de curvas S-N de projeto que permita que os diferentes níveis de carga de fadiga sejam aplicados a amostras com o mesmo tempo de exposição ao meio e, consequentemente, possuam corrosão localizada de igual aspecto, permitindo assim uma melhor previsão do tempo de vida de risers operando na condição de anular alagado. Como resultado, foram obtidas duas curvas S-N que, quando comparadas, permitiram validar a viabilidade do método para amplitudes de tensão acima de 420 MPa. Os fatores de redução de tensão experimentais foram 1,31 e 1,27, respectivamente, para a curva ao ar e a curva em corrosão-fadiga, demonstrando que as amostras pré-corroídas ensaiadas ao ar e os fios novos em corrosão-fadiga se mostram equivalentes quanto ao efeito deletério à fadiga causado pela concentração de tensões nos pites.

In the last decades, after the discovery of the Brazilian reservoirs of pre-salt, the country's oil and gas production industry started operating with floating production platforms in ultra-deep water slides (above 2,220m), making it essential the use of flexible pipes in extreme conditions. Flexible pipelines are the main form of interconnection between wells and floating oil production units on the Brazilian coast and the failure of one of these pipelines in operation can generate large financial and environmental losses. Statistics indicate the predominance of premature failure associated with the flooding of the annular region with consequent corrosion-fatigue of the metallic armours. In this context, in order to guarantee the operational safety of these equipment, it is fundamental that their projects consider the combined action of fatigue and corrosion phenomena. Currently, conventional corrosion-fatigue tests used in the qualification of tensile armours result in a comparison of surface defects of different sizes or even non-existent, which may affect the slope of the resulting S-N curve, masking results The objective of this work was to evaluate the viability of a new methodology for the study of S-N curves of a design that allows the different levels of fatigue load to be applied to samples with the same time of exposure to the medium and consequently to have localized corrosion of the same appearance, thus allowing better prediction of the lifetime of risers operating in the condition of annular flooded. As a result, two S-N curves were obtained, which when compared allowed to validate the viability of the method for stress amplitudes above 420 MPa. The experimental stress reduction factors were 1.31 and 1.27, respectively, for the fatigue in air and corrosion-fatigue curve, demonstrating that pre-corroded samples tested in air and the corrosion-fatigue of new wires were shown equivalent to the deleterious effect on fatigue caused by the stress concentration of corrosion pits.