Simulação multifísica para previsão da pressão de falha de dutos com defeitos de corrosão interagentes submetidos à pressão interna e carregamento térmico

Abstract

O duto é o meio mais comum para transporte de óleo, gás e vários produtos do petróleo, portanto é importante manter sua resistência residual de forma a evitar catástrofes. Por ser exposto a várias interferências externas e internas, a perda de material na parede do duto, conhecida como corrosão, entra como um dos principais fatores para rompimento de tubulações. O Método dos Elementos Finitos (MEF) contribui como uma abordagem eficiente para quantificar confiavelmente a resistência dos dutos corroídos, permitindo a simulação direta dos fenômenos físicos envolvidos na falha do duto. Assim sendo, em um primeiro estudo, colônias de defeitos de corrosão de caminhos múltiplos e únicos foram avaliadas e os resultados obtidos através do MEF foram comparados com os testes experimentais apresentados na literatura e com seis métodos semi-empíricos. Os resultados obtidos com os procedimentos numéricos mostram boa concordância com os testes experimentais, com perda percentual de até 0,83% para um dos espécimes, e também confirmam o conservadorismo dos métodos semi-empíricos. Em um segundo estudo, as mesmas colônias foram avaliadas em uma simulação multifísica considerando um carregamento termomecânico. Esse estudo é baseado nas recentes demandas de produção e exploração onde os dutos podem transportar fluídos a alta temperatura sob pressão, além do mais existem poucos trabalhos publicados na área quando o assunto é carregamento combinado. Foi demostrado que as cargas térmicas podem reduzir significativamente a pressão de falha de dutos corroídos, com perdas percentuais até 9,66%, quando é aplicado uma temperatura relativa de 120°C. Ligado a ambos os estudos, a interação entre os defeitos adjacentes também contribui para que a pressão de falha diminua, uma vez que a área corroída na parede do duto será maior.