Publicação: Avaliação da resistência ao desgaste abrasivo de risers
flexíveis proposição de nova metodologia de teste
Carregando...
Tipo do documento
Data
Direito de acesso
Área do conhecimento
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Autores
Orientador
Coorientador
Resumo
Nos últimos anos, a extração de petróleo em águas profundas pela Petrobras tem sido expandida
progressivamente. Uma das formas de extração do petróleo nessa condição é através de
plataformas móveis, que são conectadas aos poços através de linhas flexíveis, também chamadas
de risers. Esses componentes são constituídos por um complexo sistema de camadas
concêntricas, sendo os revestimentos (interno e externo) confeccionados em polímeros.
Recentemente, constatou-se que, no ponto de início do contato da tubulação com o fundo do mar
(Touch Down Point - TDP), as linhas flexíveis experimentam um progressivo desgaste por
abrasão. Para reduzir esse problema, esses componentes vêm sendo revestidos externamente
com luvas bipartidas em poliuretano. Estes revestimentos são caracterizados por elevada inércia
química, boa resistência mecânica, aliadas à flexibilidade necessária à estrutura. Assim, o
desgaste abrasivo dessas linhas foi reduzido, necessitando, todavia, de otimizações adicionais.
Atualmente, a avaliação do desempenho destes materiais vem sendo feita através de ensaios de
desgaste abrasivo normatizados pela DIN 53.516 e de ensaios de esclerometria pendular, ambos
a 4ºC. No presente trabalho, foi desenvolvido um equipamento e uma metodologia de ensaio de
desgaste abrasivo, baseada no princípio da esclerometria pendular, capaz de facilitar a seleção e
classificação de materiais para essa aplicação. As condições de desgaste existentes no fundo do
mar foram simuladas reproduzindo satisfatoriamente os micromecanismos de desgaste
observados na prática. A falha nesses materiais é basicamente por microtrincas, e muito
provavelmente, propriedades que reprimam esse fenômeno, colaboram para uma maior
resistência ao desgaste abrasivo. Pôde-se notar que materiais que têm um bom desempenho ao
desgaste abrasivo têm uma boa capacidade de alongamento durante o rasgo e uma alta
resiliência, somados a uma boa resistência ao rasgamento. Propôs-se, ainda, uma correlação
entre desgaste abrasivo e as respectivas propriedades mecânicas de cinco tipos de poliuretanos.
A equação obtida mostrou não existir uma relação linear entre esses resultados.
Abstract
The oil and gas extraction in deep waters by Petrobras has been expanded progressively in the
recent years. In this condition, oil and gas can be extracted by Jacket type and semi-submersible
platforms, which are connected to the wells through flexible risers. These components are
constituted of a multilayer system with internal and external coatings made of polymers. On
inspection of these risers, scratches and a significant reduction of the riser protection layer were
observed. These damages were found to be related to the relative movement of the pipe in the
area of the touchdown point (TDP). In order to reduce this problem the risers have being coated
externally with plaques of polyurethane. High chemical inertia and good mechanical and abrasion
resistance characterize these materials. Besides, they allow the riser to have a good flexibility.
Thus, the abrasive wear of these risers was reduced. However, optimizations still must be reached.
Currently, the abrasive wear resistance of these materials is evaluated by means of abrasive wear
tests according to the DIN 53.516 norm and the single-pass scratching technique, both at a
temperature of 4ºC. The latter one is appropriate for testing polymeric riser protections but it does
not simulate the repetitive action of hard particles acting against the plaques. In the present work, a
new test rig for abrasive wear testing is presented, which is based on multiple interactions between
indenters and plaques. So, the deep water wear conditions were simulated and the wear
micromechanisms of different polyurethane materials were observed to be similar to those of field
application. The wear rate results showed that wear in these materials is basically due to
microcracking. It was also noticed that materials with a good wear performance have a high tearing
elongation and strength and a high resilience. A correlation between abrasive wear and mechanical
properties of five different types of polyurethane was proposed. The obtained equation showed no
linear relation with these results, suggesting that terms of higher degree may be important.
Palavras-chave
Desgaste abrasivo, Polímeros, Linhas flexíveis, Propriedades mecânicas, Abrasive wear, Polymers, Flexible risers, Mechanical properties, Petróleo Tubulações, Desgaste Mecânico, Tribologia
Citação
MORAES, Juliano Oseias de. Abrasive Wear Resistance of Flexible Riser Protection Layers - Proposal of a New Test Methodology. 2005. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2005.