Avaliação da influência das tensões residuais geradas durante procedimento de reel-laying na pressão de colapso de dutos submarinos

Abstract

O mercado de extração de petróleo e gás offshore é de suma importância econômica, social e política, e serve como um dos principais motores da pesquisa e desenvolvimento técnico científico em diversas áreas, em especial na engenharia mecânica. A área de condutos para transporte sob pressão se configura num dos principais desafios da extração offshore, demandando processos complexos tanto na fabricação quanto na manipulação de dutos, rígidos ou flexíveis, capazes de suportar as extremas condições de trabalho. Manejar centenas de metros de dutos, ou até mesmo quilômetros, sobre alto mar se mostra uma tarefa complexa, demandando técnicas e processos de engenharia com alto grau de responsabilidade. Entre esses processos se destaca o reel-laying, que serve de núcleo de interesse do presente estudo. Este estudo se propõe a realizar uma pré-análise do processo de reel-laying para duas configurações de tubo rígido de 16”, referência comercial de parede mais fina, SCH 20, e mais espessa, SCH 160, fabricados em aço API X65 através do método dos elementos finitos com o auxílio do software Simulia Abaqus, tendo por objetivo final verificar a influência do campo de tensões residuais geradas a partir deste processo, e colateralmente da deformação plástica gerada, na pressão de colapso do mesmo, obtida através do método de Riks.

The offshore oil and gas extraction market is of paramount economic, social and political importance, and serves as one of the main drivers of technical-scientific research and development in several areas, especially mechanical engineering. The area of pipelines for pressure transport is one of the main challenges of offshore extraction, demanding complex processes in both the manufacturing and handling of pipelines, rigid or flexible, capable of withstanding extreme working conditions. Managing hundreds of meters of pipelines, or even kilometers, on the ocean is a complex task, requiring engineering techniques and processes with a high degree of responsibility. Among these processes, reel-laying stands out, which serves as the core of interest of the present study. This study proposes to carry out a pre analysis of the reel-laying process for two configurations of 16” rigid tube, commercial reference with thinner wall, SCH 20, and thicker wall, SCH 160, manufactured in API X65 steel through the finite element method with the aid of the Simulia Abaqus software, with the ultimate objective of verifying the influence of the residual stress field generated from this process, and collaterally the plastic deformation generated, on the collapse pressure of the same, obtained through the Riks method.