Diego Felipe Sarzosa Burgos.

Manter a atual produção de óleo e gás no pré-sal brasileiro representa grandes desafios relacionados a integridade estrutural do sistema de dutos operando em ambiente marinho com elevado potencial corrosivo. Um componente estrutural essencial do sistema de produção são os fixadores utilizados nos flanges que conectam os risers à plataforma. Falhas prévias desses fixadores assistidas pelo hidrogênio em 2005 e 2020, plataformas P43 e P48, demandam estudos numéricos/experimentais das ligas de Níquel das quais são feitos estes fixadores utilizados na ligação riser-plataforma. As análises das falhas dos fixadores mostram o mecanismo de fragilização pelo hidrogênio como a principal causa raiz do problema. A proteção catódica utilizada nas regiões das junções riser-plataforma é a fonte do hidrogênio que causa a fragilização dos fixadores. As atividades de pesquisa a serem desenvolvidas nesta proposta objetiva estudar diversas ligas de níquel (por exemplo as ligas 625, 59, 686, 276, 22) que são utilizadas para fabricar os fixadores. O estudo será dividido em duas frentes correlacionadas: i) caracterização experimental das propriedades mecânicas de tração e tenacidade das ligas de níquel e ii) desenvolvimento de modelos de dano para análise numérica pelo método de elementos finitos da resistência limite dos fixadores na presença de hidrogênio e esforços mecânicos. Os resultados esperados são propriedades em tensão e resistência à tenacidade das ligas de níquel em condição sem hidrogenação como curvas de referência (benchmark) que permitam comparar com resultados na condição do material hidrogenada. Um segundo resultado do estudo é a implementação em rotinas computacionais do tipo UMAT/VUMAT dos modelos de dano quer permitam modelar numericamente o efeito do hidrogênio na resistência do material.

prevenção de falhas catastróficas de componentes críticos de engenharia é fundamental na exploração e produção segura de óleo e gás das reservas petrolíferas localizados no pré-sal no litoral brasileiro. Entre esses componentes críticos, destacam-se o sistema de dutos submarinos usados para escoar a produção desde a árvore de natal até a unidade de produção. O objetivo deste estudo é calcular a
intensidade da força motriz em dutos submarinos rígidos bi-metálicos na presença de defeitos planares, tipo trinca, na região da junta soldada. O grande desafio é a modelagem computacional da junta soldada incluindo a real geometria do chanfro, incluindo possíveis desalinhamentos, reforço do cordão e defeitos na interface do metal base e metal de solda. As perspectivas de resultados com a execução
desta proposta de pesquisa são a criação de procedimentos numéricos automatizados para geração das malhas de elementos finitos dos dutos rígidos considerando a camada resistente à corrosão dos dutos bi-metálicos. Também, um extenso programa experimental será desenvolvido para caracterizar as incertezas nos valores de tenacidade à fratura do material. O projeto de pesquisa apresentado possui
grande relevância para o processo de gerenciamento de risco de estruturas submarinas críticas usadas na exploração do pré-sal brasileiro.

Integridade estrutural de dutos e equipamentos submarinos: desenvolvimento de metodologias de ensaios de fratura e fadiga.

O projeto de pesquisa visa o desenvolvimento de um conceito de riser de captação de águas de grande profundidade para o aumento de eficiência do sistema de refrigeração de plantas de processamento de gás e óleo em FPSOs. Envolve estudos analíticos, numéricos e experimentais, com modelagem de fenômenos de interação fluido-estrutura decorrentes de escoamentos interno e externo ao riser.

O projeto aborda o desenvolvimento de metodologias para avaliação da tenacidade à fratura de juntas soldadas de aços navais de alta resistência com forte aplicabilidade sobre a resistência primária e integridade estrutural de navios de grande porte e, paralelamente, sobre a utilização de processos de soldagem mais eficientes.

Metodologias convencionais para avaliação de defeitos e análise de fadiga
em componentes estruturais para aplicação oceânica, incluindo componentes
umbilicais e STUs (steel tubing umbilicals) fabricados em aços inoxidáveis duplex e
superduplex, não incorporam procedimentos explícitos para o tratamento dos efeitos
de deformações plásticas sobre a resistência à fratura e fadiga destas estruturas. A
revisão recente do procedimento DNV RP-C203 apenas sugere que as curvas SxN de
projeto especificadas neste documento também sejam utilizadas para condições envolvendo
amplitudes de deformações plásticas menores a 2%. O procedimento DNV
RP-F108 também recomenda o desenvolvimento e a utilização de métodos adicionais
para avaliação de integridade estrutural de STUs submetidos a deformações plásticas
acumuladas. Conseqüentemente, metodologias preditivas para avaliação correta
e realista da integridade estrutural de STUs devem necessariamente incorporar o
efeito de grandes deformações plásticas sobre a resistência à fadiga do material. O
objetivo central deste projeto é o desenvolvimento de uma metodologia experimental
e analítica para avaliação de integridade estrutural e fadiga em tubos metálicos
de umbilicais (STUs) fabricados em aço duplex/superduplex incorporando efeitos
de deformação plástica oriundos do processo de fabricação e instalação por meio
do método carretel. Os trabalhos conduzidos neste projeto permitem antecipar o
desenvolvimento de produtos de interesse direto à Petrobrás tais como: i) Desenvolvimento
e construção de aparato experimental para medição e avaliação de curvas
SxN em tubos metálicos de umbilicais submetidos a pré-deformações plásticas consistindo
de: a) dispositivo de simulação de reeling para aplicação de deformação
plástica em STUs; b) equipamento de carregamento cíclico para ensaio de STUs
pré-deformados plasticamente baseado em fadiga por ressonância; ii) Estudo numé-
rico e avaliação experimental dos efeitos de deformações plásticas permanentes sobre
as curvas SxN de tubos metálicos de umbilicais utilizando ensaios em escala real e
corpos-de-prova de pequenas dimensões;iii) Vericação e estabelecimento de correla
ção entre valores experimentais de curvas SÖN para corpos-de-prova reduzidos e corpos-de-prova de STUs e iv) Estabelecimento de novos procedimentos de análise
de fadiga para STUs submetidos a deformação plástica permanente incorporando
os resultados experimentais e numéricos obtidos neste projeto.

O objetivo central deste projeto é a execução de análises e estudos numéricos utilizando o método dos elementos finitos para desenvolvimento de metodologias de integridade estrutural de dutos e risers SCRs, tubulações bimetálicas (lined pipe) lançadas pelo método carretel além de atividades experimentais para avaliação de tenacidade e fadiga, incluindo desenvolvimento laboratorial de corpos-de-prova SENT