AVALIAÇÃO DAS TENSÕES RESIDUAIS NA MONTAGEM DE CONECTORES EM ARMADURAS DE TRAÇÃO DE DUTOS FLEXÍVEIS

Abstract

The flexible pipes are tubular structures built by stacking metal layers (with structural function) and polymers (impermeant), which has resistance to support the internal pressure, sea water hydrostatic pressure due to the water depth and operational dynamic loads. It is necessary to assemble end fitting on the extremities to complete the flexible pipes and to guarantee that all layers are fixed, ensuring the mechanical resistance of the assembly against several loads. The internal layers sealing system is also guaranteed, preventing the leakage of product produced, whether oil, gas or water. This work has as main objective to evaluate experimentally the strains generated from the assembly process of the tensile armor wires during the end fitting process. An analytical model is used to convert the residual strains into the distribution of residual stresses at cross section of the wires. These residual stresses distributions can be used by finite element models as a pre-operational stress condition, which will be added to operational stresses. For the experimental evaluation, was designed and built a midscale device, which the tensile armor wire was instrumented with strain gages and submitted to the same assembly sequence of a standard end fitting.

Os dutos flexíveis são estruturas tubulares, formadas pela superposição de camadas metálicas (com função estrutural) e poliméricas (impermeabilizantes), que lhes conferem a capacidade de resistir às pressões do fluido interno, à pressão hidrostática da água do mar devido à profundidade e às cargas dinâmicas de operação. É necessário o uso de conectores em suas extremidades, para se fazer a terminação de um duto flexível, onde as suas diversas camadas são acopladas, garantindo a resistência mecânica do conjunto frente aos diversos carregamentos. A vedação das camadas internas também é garantida, evitando assim o vazamento do produto produzido, seja óleo, gás ou água. Este trabalho tem como principal objetivo avaliar, experimentalmente, as deformações provenientes do processo de montagem das armaduras de tração em conectores de dutos flexíveis e convertê-las na distribuição de tensões residuais pela seção transversal de armaduras de tração através de um modelo analítico. Estas distribuições de tensões residuais, por sua vez, podem ser usadas por modelos de elementos finitos como condição pré-existe de tensões, que se somam as tensões operacionais. Para a avaliação experimental, foi projetado e construído um gabarito, em escala real, na qual a armadura de tração, instrumentada com “strain gages”, foi submetida à mesma seqüência de montagem que as armaduras de tração em um conector.