Title

APLICAÇÃO DE COMPOSITOS LAMINADOS HÍBRIDOS NO REPARO DE TUBULAÇÕES DE AÇO- Análise Experimental e Teórica de Tubos com Reparos Compósitos Híbridos

USE OF HYBRID COMPOSITE LAMINATES IN THE REPAIR OF STEEL PIPES Experimental and Theoretical Analysis of Pipes with Hybrid Composite Repairs

Authorship

Netoi, Flaminio Levy; Felippes, Bruna Adriano de; Faluhelyi, Peter; Silva, Edson Paulo da

Netoi, Flaminio Levy

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Felippes, Bruna Adriano de

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Faluhelyi, Peter

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Silva, Edson Paulo da

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DOI

10.5151/2594-5327-0055

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Abstract

O objetivo do trabalho foi realizar simulações numéricas e ensaios de pressurização interna em trechos de tubulações de aço: (i) íntegros; (ii) desbastados; e (iii) reparados com compósitos híbridos, tendo como finalidade desenvolver reparos otimizados que restaurem a rigidez e a resistência mecânica de trechos de tubulações que sofreram perda de espessura, simulando corrosão externa uniforme. Foram testados cilindros de aço AISI 1010 (comprimento 500 mm, raio R = 52,5 mm, espessura nominal t = 2,5 mm, relação raio/espessura próxima de 20, ou seja, R/t ~ 20) fechados nas extremidades. Nos tubos com desbaste a perda de espessura foi de 1,5 mm e a extensão do dano de 100 mm. Foram criados modelos numéricos dos ensaios utilizando um programa de elementos finitos não linear, para cascas finas de revolução com parede ortotrópica laminada. São sugeridas as dimensões ideais para reparo de dutos de aço com espessura de 2,5 mm e danificação máxima permitida de 60% da espessura original, usando-se resina epóxi reforçada com fibras de carbono e vidro (híbrido). O tubo reparado, de acordo com o critério de falha de Tsai-Hill, suporta pressões próximas a 90% da pressão de falha de um tubo íntegro equivalente.

The objective of this work was to carry out numerical simulations and experiments concerned with the pressurization of steel pipes: (i) perfect (as bought); (ii) machined; and (iii) repaired with hybrid composites, in order to develop optimized repairs to restore the stiffness and the mechanical strength of pipes which lost thickness, as in the case of external uniform corrosion. Cylinders of AISI 1010 steel (length 500 mm, radius R = 52.5 mm, radius over thickness ratio of about 20) were closed at both ends and tested. In the machined pipes the thickness lost was 1.5 mm and the extension of damage 100 mm. Numerical models were created, using a nom linear finite element program for thin shells of revolution, with ortotropic laminated wall. The ideal dimensions for the repair of steel pipes, with thickness of 2.5 mm and maximum damage of 60% of the original wall, using epoxy resin reinforced with carbon and E-glass fibers (hybrid) is suggested. The repaired pipe, according to the failure criterion of Tsai-Hill, resists to pressures close to 90% of the failure pressure of a equivalent perfect pipe.

Keywords

Reparos compósitos híbridos; Dutos de aço.

steel pipes, hybrid composite repair.