PROCEDIMENTOS PARA AVALIAÇÃO DA INTEGRIDADE ESTRUTURAL DE DUTOS RÍGIDOS INSTALADOS PELO MÉTODO REEL-LAY

Abstract

The laying operations of subsea pipelines for connecting wells to the production facilities are complex activities that involve several technological challenges. These pipelines are designed to withstand the harshest conditions of installation and operation, once their failure may result in high environmental and material losses. One of the main installation methods is the Reel-Lay, which encompasses the spooling of a pipeline onto a reel drum kept in a pipe lay vessel. This installation methodology promotes cycles of large plastic deformations on the rigid pipes and their welded joints, which may compromise their structural integrity when combined to the flaws originated from the manufacturing processes. This work presents some methodologies for the structural integrity assessment of rigid pipelines through development of analytical approaches and numerical models based on finite element method. These models describe, preliminarily, the loads experienced by the pipelines and then, the fracture resistance behavior of the material throughout the deformation stages, which such pipelines are subjected when installed by Reel-Lay method. From the results obtained through the analytical and numerical models applied to a submarine pipeline, it was possible to evaluate the influences of weldments flaws and mechanical properties of material regarding their compliance with the principal acceptance criteria established in traditional offshore standards and codes.

As operações de instalação de linhas submarinas para interligação entre os poços e as unidades de exploração são atividades complexas que compreendem diversos desafios tecnológicos. Estas linhas são dimensionadas para suportar as mais severas condições de instalação e operação, pois sua falha pode resultar em elevados prejuízos ambientais e materiais. Um dos principais métodos de instalação é o Reel-Lay, o qual envolve o bobinamento da linha submarina no carretel de uma embarcação. Esta metodologia de instalação promove ciclos de grandes deformações plásticas no tubo e em suas uniões que combinada aos defeitos provenientes dos processos de fabricação podem comprometer a integridade estrutural da linha. Este trabalho apresenta algumas metodologias para avaliação da integridade estrutural de dutos rígidos a partir do desenvolvimento de modelos analíticos e modelos numéricos baseados no método de elementos finitos. Estes modelos descrevem, em primeira análise, as solicitações experimentadas pelos dutos e, posteriormente, o comportamento da resistência à fratura do material através dos ciclos de deformação que tais dutos são submetidos quando instalados através do método denominado Reel-Lay. A partir dos resultados obtidos através dos modelos analíticos e numéricos aplicados a uma linha submarina rígida foi possível verificar a influência da geometria dos defeitos de soldagem e das propriedades mecânicas do material quanto à conformidade com os principais critérios de aceitação estabelecidos em normas tradicionais do setor offshore.