Comparação do efeito de retardo de trinca por sobrecarga entre corpos de prova CT e trincas em dutos reais

Abstract

A integridade estrutural de um duto representa um fator importante na confiabilidade do transporte de gás natural e de petróleo e seus derivados. Uma parte significativa dos custos de manutenção é oriunda da necessidade de correção de defeitos surgidos, tanto no período de operação normal quanto por acidentes durante a manutenção da linha. Estes defeitos podem envolver a perda de espessura da parede por corrosão, trincas, riscos e amassamentos. Os materiais mais modernos utilizados na construção de dutos, como aços API 5L X65 e X70, tem melhorado muito seu desempenho quanto à capacidade de deformação e resistência e, por isso, existe a necessidade de avaliação dos novos materiais utilizados quanto à tenacidade à fratura e resistência à fadiga. Na tentativa de evitar o prejuízo decorrente de vazamentos em dutos, foi avaliado nesta dissertação o comportamento de trincas em dutos procurando evitar a interrupção de funcionamento das linhas no campo, aumentando o tempo de operação antes de uma parada. O trabalho a seguir visou estabelecer a comparação do efeito do retardo de trinca em corpos de prova tipo compact tension com trincas em dutos reais utilizados em gasodutos, simulando comportamento de campo. O material utilizado no estudo foi o aço API 5L grau X65. Foram avaliados dutos com 22 polegadas de diâmetro externo e espessura de parede de 0,5 polegadas com trincas propagadas em fadiga a partir de entalhes usinados por eletro-erosão na raiz da solda longitudinal. As cargas de fadiga foram aplicadas através de variações da pressão interna. Os resultados mostraram que as sobrecargas aplicadas sobre as trincas propagadas nos dutos tiveram efeito positivo no efeito de retardo de crescimento da trinca descrevendo os resultados obtidos nos corpos de prova ensaiados em máquina de ensaio universal. O ganho de vida em fadiga foi significativo nos corpos de prova e tubos com sobrecargas aplicadas, comprovando o efeito da técnica estudada.

The structural integrity of pipelines represents an important factor in the reliability of transportation of natural gas and petroleum and its derivatives. A significant part of maintenance costs come from the need to correct the defects that comes during normal operation or by accident during maintenance of the lines. These defects can involve loss of thickness due to corrosion, cracks, scratches and dents. The new materials used in construction of pipelines, as steel API 5L X65 and X70, has greatly improved its performance in terms of strength and deformation capacity, and therefore, there is a need to assess new materials on the fracture toughness and fatigue resistance. In attempt to prevent the damage caused by leaks in pipelines, was evaluated in this paper the behavior of cracks, in the aim to avoid the interruption of operation of field lines, increasing the operating time before stop maintenance. The work aims to establish the comparison between the effect of crack retardation in compact tension specimens with cracks in real pipelines, simulating field behavior. The material evaluated was steel API 5L X65. Pipes with 22 inches outside diameter and wall thickness of 0,5 inches were tested in fatigue, propagating cracks form notches machined by spark erosion at longitudinal seam weld. The fatigue loads were applied by varying the internal pressure. The results shown that the overloads applied to the propagated cracks in the pipes had a positive effect on the crack growth retardation, describing the results obtained in specimens tested in a universal testing machine. The increase in fatigue life was significant in the specimens and pipes with overload application, confirming the effect of the technique studied.