Title

UM PROCEDIMENTO PARA AVALIAÇÃO DA PROBABILIDADE DE FALHA POR FADIGA EM UM RISER RÍGIDO EM CATENÁRIA

AN EVALUATION PROCEDURE FOR PROBABILITY OF FATIGUE FAILURE IN OFFSHORE STEEL CATENARY RISERS

Authorship

STEFANE, WÂNIA; MOROOKA, CELSO KAZUYUKI; MATT, CYNTIA GONÇALVES DA COSTA; FRANCISS, RICARDO; BASILIO, LEANDRO

STEFANE, WÂNIA

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MOROOKA, CELSO KAZUYUKI

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MATT, CYNTIA GONÇALVES DA COSTA

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FRANCISS, RICARDO

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BASILIO, LEANDRO

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DOI

10.5151/2594-5327-16319

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Abstract

O presente trabalho apresenta um procedimento para avaliar a probabilidade de falha por fadiga em um SCR (Steel Catenary Riser). Neste sentido, faz-se a identificação e a avaliação da influência dos principais parâmetros considerados na probabilidade de falha. As condições meteoceanográficas, tais como esforços de ondas, correnteza e movimentos da plataforma, e as incertezas presentes no dano acumulado total à fadiga (Regra de Miner-Palmgren) são consideradas neste procedimento. A metodologia adotada é probabilística, baseada no First Order Reliability Method (FORM). Uma função de falha para o SCR é definida considerando-se a sua resistência e os carregamentos atuantes. A aleatoriedade das condições meteoceanográficas e dano acumulado total resultante são considerados na análise de sensibilidade da probabilidade de falha. O procedimento proposto é aplicado para dois casos práticos. O primeiro caso utiliza dados da literatura e o segundo considera dados coletados de um campo marítimo brasileiro em operação. Em ambos os casos, o SCR encontra-se na condição de operação em uma plataforma flutuante do tipo semisubmersível. Os resultados de probabilidade de falha por fadiga são discutidos e avaliados para quatro diferentes localizações ao longo do comprimento do SCR, bem como a influência de cada parâmetro considerado.

The current work presents a procedure to evaluate the probability of fatigue failure in an offshore Steel Catenary Riser (SCR) through the identification and the assessment of the influence of involved main parameters taking into account the probability of failure. Meteocean conditions such as waves, current and platform motions, and uncertainties due to total cumulative damage (Miner-Palmgren’s Rule) are considered in the procedure. The probabilistic methodology is taken, and the analytical approach based on the First Order Reliability Method (FORM) is applied. A failure function for the SCR is defined considering its structural strength and the loads acting on it. The random nature of the meteocean conditions as well as the total cumulative damage are considered to the sensitivity analysis for the probability of failure. The procedure suggested is applied for two practical cases. The first case uses data from the literature, and the second one considers data collected from a typical Brazilian offshore field operation. On both cases, the SCR are connected to a semi- submersible platform at the sea surface. The results of the probability of failure are observed for four different locations along the SCR length such as the influence of each involved parameter.

Keywords

Sistemas marítimos de produção; Riser; Fadiga; Confiabilidade.

Offshore production systems; Riser; Fatigue; Reliability.