Avaliação da integridade estrutural de dutos contendo trincas multiplas semielípticas via opção 2 da NORMA BS 7910 e o método dos elementos finitos

Abstract

Dutos são componentes para a transferência de fluidos largamente utilizados, do qual realizam a atividade de forma rápida e autônoma, tornando a melhor relação custo-benefício encontrada no mercado. No entanto, os defeitos que podem surgir nesses componentes comprometem a integridade estrutural. Com isso, a segurança operacional é uma grande preocupação das companhias, devido aos grandes impactos econômicos, sociais e ambientais que esses defeitos podem ocasionar. Existem normas que têm como objetivo avaliar e determinar a aceitabilidade dos defeitos, principalmente quando são do tipo trinca. As normas baseiam-se na mecânica da fratura para fornecer os procedimentos necessários de avaliação. A mecânica da fratura é uma importante ferramenta para avaliação de integridade estrutural, utilizando o Fator de Intensidade de Tensões (FIT). A trinca semielíptica é a mais encontrada em situações reais, devido a complexas configurações, apresenta certa dificuldade na obtenção dos corretos FIT’s. No entanto, a utilização das normas, simplifica a geometria dos defeitos reais, apresentando resultados imprecisos, tornando-se necessário a comparação de resultados utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF). Este estudo tem como objetivo avaliar a integridade estrutural de dutos de transporte de hidrocarbonetos de aço API 5CT P110 submetidos à pressão interna contendo trincas múltiplas dissimilares semielípticas longitudinais utilizando a metodologia de avaliação recomendada pela Opção 2 da norma britânica BS 7910. Da mesma forma, foi realizada a avaliação considerando as trincas como sendo uma única trinca, virtual, como definido pela norma, considerando os critérios de avaliação. Uma segunda avaliação foi realizada considerando as trincas longitudinais e transversal e avaliado seu comportamento. Os resultados dessas avaliações foram comparados com os resultados obtidos em simulações computacionais realizadas em software MEF e expressos no diagrama de avaliação de falha – FAD. Foram consideradas trincas com diferentes razões de aspecto, onde verificou-se que, quanto menor o a razão de aspecto, menor a profundidade crítica da trinca e consequentemente, observou-se que a trinca transversal é menos prejudicial a estrutura. Com as comparações realizadas, verificou-se o conservadorismo existente na norma BS 7910 (2013), onde observou-se que algumas trincas consideradas potencialmente inseguras na avaliação analítica foram consideradas segura na avaliação numérica.