Title

CRITÉRIOS PARA INTERRUPÇÃO DE FRATURAS PROPAGANTES DÚCTEIS EM DUTOS DE TRANSPORTE DE CO2

CRITERIA FOR ARREST OF DUCTILE PROPAGATING FRACTURES IN CARBON DIOXIDE PIPELINES

Authorship

Craidy, Pedro da Silva; Junior, Eduardo Hippert

Craidy, Pedro da Silva

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Junior, Eduardo Hippert

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DOI

10.5151/2594-5327-18460

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Abstract

A instalação de sistemas que utilizam CO2 para captura e armazenamento de carbono e recuperação avançada de petróleo exige o transporte em dutos de grandes quantidades de CO2 em estado supercrítico. Nesses sistemas, há possibilidade de ocorrência de fratura propagante dúctil, uma questão importante a ser considerada em projeto. Diante da pouca experiência no mundo em transporte de CO2 supercrítico, a compreensão dos procedimentos de determinação dos requisitos mínimos de tenacidade para os materiais dos dutos é fundamental para seu projeto e operação seguros. São revisados os principais procedimentos de determinação destes requisitos. O método Battelle das duas curvas é o modelo mais utilizado. Este método tem limitações quanto à consideração imprecisa de aspectos específicos da descompressão de CO2 supercrítico, dos efeitos de contaminantes nas correntes transportadas, de particularidades de dutos submarinos e de aços de elevada tenacidade. Outros métodos incluem, p.ex. a qualificação através de testes de rompimento em escala real. Para aços de maior tenacidade, o uso da energia Charpy não se apresenta um parâmetro confiável, tendo-se proposto o uso de ensaios DWTT e a expressão da tenacidade em termos de tenacidade à fratura ou medidas de abertura de trinca. Tendo em vista a aplicação em dutos de CO2 supercrítico, as características dos procedimentos existentes são analisadas comparativamente, evidenciando-se as informações faltantes que devem ser futuramente obtidas.

Carbon capture and storage and EOR systems may demand pipeline transportation of supercritical CO2 for long distances. On these systems, ductile propagating fractures may occur, and this issue must be considered in the design of the pipelines. Because of the little experience in the world on supercritical CO2 transportation, understanding of the procedures for determination of minimum toughness for fracture arrest is indispensable for safe design and operation. The most important procedures are reviewed. The Battelle two-curve method is the most used model. This method has limitations regarding the imprecise consideration of specific aspects of supercritical CO2 depressurization, the effects of impurities in the transported streams properties, the particularities of subsea pipelines and the behavior of higher strength and toughness steels. Other existing methods include, for instance, qualification through real-size burst tests. For higher toughness materials, Charpy energy is not a reliable parameter for crack arrest, and the use of other parameters have been proposed, as drop weight tear energy or crack-tip opening angle. The characteristics of these procedures are comparatively analyzed, and the lacking information of the models is evidenced.

Keywords

CCS; EOR; Transporte de CO2; Fratura propagante.

CCS, EOR, CO2 transportation, propagating fracture.