Efeito da deformação plástica acumulada no desempenho à fadiga de aço super duplex empregados em tubos umbilicais para produção de petróleo
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i5.28614Palavras-chave:
Aço inoxidável super duplex; Umbilical; APS; Ensino; Fadiga.Resumo
O cabo umbilical é hoje uma das grandes tecnologias utilizadas para controle de equipamentos no leito marinho na produção de petróleo offshore em águas profundas e ultraprofundas. O umbilical é composto por vários componentes, inclusive tubo de aço para transporte de fluidos para controle hidráulico de equipamentos no leito. Tais tubos são susceptíveis à fadiga durante a vida em operação do umbilical. A resistência a fadiga é influenciada pela deformação plástica acumulada (APS) sofrida pelos tubos durante todo processo de fabricação até instalação/armazenamento em carreteis. Esse presente estudo investigou se a maneira como acontece a APS influencia na resistência à fadiga dos tubos. Para isso, foram usinados corpos de prova de fadiga a partir de tubo super duplex de umbilical, os quais receberam 5% de APS por flexão cíclica de duas formas diferentes: flexão repetida e flexão alternada. Análises microestruturais e de microdureza foram realizadas nos corpos de prova após fratura por fadiga. Não houve diferença significativa nem na microestrutura, e nem na microdureza dos dois grupos de amostras após a fratura por fadiga. Porém, o grupo submetido a deformação plástica alternada apresentou menor resistência a fadiga. Portanto, a maneira como os tubos são deformados durante a fabricação e armazenamento influencia o seu desempenho em fadiga.
Referências
Almen, J. O. & Black, P. H. (1963). Residual Stresses and Fatigue in Metals. MacGraw Hill, Book Company. New York.
American Society for Testing And Materials. ASTM A 789/A 789M – 1a (2001). Standard Specification for Seamless and Welded Ferritic/Austenitic Stainless Steel Tubing for General Service. November.
American Society for Testing And Materials. ASTM E739 (2015a). Standard Practice for Statistical Analysis of Linear or Linearized Stress-Life (S-N) and Strain-Life (ε-N) Fatigue Data. EUA. Filadélfia.
American Society for Testing And Materials. ASTM E739 (2015b). Standard Practice for Statistical Analysis of Linear or Linearized Stress-Life (S-N) and Strain-Life (ε-N) Fatigue Data. EUA. West Conshohocken.
American Society for Testing And Materials. ASTM E3-01 (2001). Standard Practice for Preparation of Metallographic Specimens. EUA. West Conshohocken.
Amiri, E. et al. (2021). Study and selection of most appropriate filler rod for GTAW of S32750 super duplex steel joints: A comprehensive study on microstructural, mechanical and corrosion properties. Materials Chemistry and Physics. Elsevier.
Asm Handbook Metals. (1991). Metallography and Microestrutuctures, ASM International 10th Edition Metals Handbook. Vol 9.
British Standard Iso. BS ISO 12107. (2003). Metallic materials - Fatigue testing - Statistical planning and analysis of data. Londres.
Buitrago, J., Doynov, K. & Fox, A. (2006). Effect of reeling on welded umbilical tubing fatigue. 25th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. Germany.
Burgos, D. F. S. et al. (2012). Effects of plastic deformation on fatigue life of superduplex steel tube umbilical. 31st International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering. Brazil.
Dainezi, I., Borges, S. H., Sousa, L. L. de. & Mariano, N. A. (2021). Temperature and time effect of thermal aging treatment on microstructure and corrosion resistance of UNS S31803 duplex stainless steel. Research, Society and Development, v. 10, n. 8. Brasil.
Dobson, A. (2007). Effect of strain history on steel tube umbilical. 26th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. USA.
Det Norske Veritas (DNV). (2016). Fatigue design of offshore steel structures. Recommended Practice, DNVGL-RP-C203.
Drumond, G. P. et al. (2018). Pipelines, risers and umbilicals failures: A literature review. Ocean Engineering 148 (2018) 412–425.
Guo, J. et al. (2019). Recent progress of residual stress measurement methods: A review. Chinese Journal of Aeronautics, (2021), 34(2): 54–78. Elsevier.
Han, K.; Tyne, C. J. V. & Levy, B. S. (2005). Effect of Strain and Strain Rate on the Bauschinger Effect Response of Three Different Steels. Metallurgical and materials transactions A, v. 36A, 2005, p. 2379-2384.
ISO 13628-5. (2009). “Petroleum and natural gas industries – Design and operation of subsea production systems – Part 5: Subsea umbilicals”. British Standard. December.
Li, D. et al. (2021). Residual stress measurements of lean duplex stainless steel welded sections. Journal of Constructional Steel Research 186 (2021) 106883. Elsevier.
Lin, S. et al. (2018). Effect of cyclic plastic deformation on microstructure and mechanical properties of weld metals used for reel-lay pipeline steels. Materials Science & Engineering A. Elsevier.
Morais, J. M. (2013). Petróleo em águas profundas: uma história tecnológica da Petrobras na exploração e produção offshore. IPEA, Brasília.
Reboh, Y. et al. (2011). Caracterização de solda em aço inoxidável super duplex em fadiga. 11ª Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos. Pernambuco.
Rossini, N. S., Dassisti, M., Benyounis, K. Y. & Olabi, A. G. (2012). Methods of measuring residual stresses in components. Material & Design 35 (2012) 572–588. Elsevier.
Santos, M. C. (2008). Accumulated plastic strain evaluation of steel tube for umbilical cables. 27th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. Portugal.
Silva, B. R. de S. da. (2015). Estudo da fragilização pelo hidrogênio em juntas soldadas de tubos do aço inoxidável super duplex UNS S32750. Dissertação M.Sc., COPPE – UFRJ, Rio de Janeiro.
Swanson, R. C. (1995). Metal Tube Umbilicals - Deepwater and Dynamic Considerations. Offshore Technology Conference. Texas, USA.
Wagner, O. (2014). An Innovating Premium Tubular Solution for Umbilical’s Applications. Offshore Technology Conference. Texas, USA.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2022 Antelmo Santos Chaves ; Wilton Walter Batista; Sandro Griza; Raphael Cardoso; Brenno Lima Nascimento; Matheus Mariano da Silva Reis; Renan Celestino Silva Santos
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.
