uso de materiais compósitos em reparos de dutos
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USO DE MATERIAIS COMPÓSITOS EM REPAROS DE DUTOS DE AÇO
R. T. Fujiyama, A. N. Sousa e F. L. Bastian
Programa de Engenharia Metalúrgica e de Materiais – COPPE – UFRJ
2° Congresso Brasileiro de P&D em Petróleo & Gás
ALUNA: Géssica Nicolau.
DISCIPLINA: Processamento 4
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INTRODUÇÃO
• Os materiais compósitos são bastantes utilizados pela indústriapetroquímica na fabricação de tubulações, componentes e acessórios.
• Pesquisadores têm estudado a aplicação desses materiais como reparos,manutenção da integridade de estruturas e componentes sujeitas acorrosão, principalmente em dutos.
• O uso de materiais compósitos para estes reparos apresenta vantagensonde se destacam a facilidade de aplicação e a não necessidade deprocesso de soldagem.
USO DE MATERIAIS COMPÓSITOS EM REPAROS DE DUTOS DE AÇO
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INTRODUÇÃO
Vantagens
Risco de acidente é mínimo.
A manutenção pode ser efetuada com o sistema em
operação.
Desvantagem
No caso de defeitos internos
este procedimento é considerado
temporário.
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Vídeo 1. Maquina de fabricação de tubos e tanques em fibra de vidro e resina.
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Vídeo 2. Demonstração de maior resistência quando revestida a Fibra de Vidro.
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USO DE MATERIAIS COMPÓSITOS EM REPAROS DE DUTOS DE AÇO
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Vídeo 2. Demonstração de maior resistência quando revestida a Fibra de Vidro.
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INTRODUÇÃO
• Neste trabalho será feita a caracterização de três materiaiscompósitos:
• A caracterização: Propriedades mecânicas (ensaio de tração) eilustração fotográfica dos métodos de aplicação dessesmateriais compósitos
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Constituído de tecido de fibras de vidro e matriz
polimérica e produzido por laminação manual.
Híbrido constituído de fibras alinhadas e mantas de fibras
de vidro e matriz também polimérica e produzido por
laminação manual.
Produzido pelo método de Pultrusão também formado
por matriz polimérica e reforçada por fibras
contínuas e alinhadas na direção da Pultrusão.
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INTRODUÇÃO
Figura 1. Organograma para a análise e diagnóstico de defeito e reparo em dutos de aço.
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MATERIAIS COMPÓSITOS
Tabela 1. Configuração dos três materiais compósitos estudados neste trabalho
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Tipo de Material Compósito Tipo / Forma das Fibras
Método usado na
Fabricação do Material
Compósito
Material Compósito 1 Fibra de Vidro / Tecido Laminação Manual
Material Compósito 2Fibra de Vidro / Manta +
Continua e AlinhadaLaminação Manual
Material Compósito 3Fibra de Vidro / Continua
e AlinhadaPultrusão
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APLICAÇÃO DOS MATERIAIS COMPÓSITOS EM REPARO DE DUTOS
• Os materiais compósitos são aplicados diretamente sobre o duto de aço, na regiãoque contem o defeito causado por corrosão, após alguns procedimentos padrão.
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A• Preparação da superfície - retirada de resíduo metálico, ferrugem, graxas e óleos
B• Aplicação de camada de resina base (primer) - nivelamento da superfície
C
•Aplicação de camada de resina com mesma composição da matriz do material compósito –afinidade química da interface entre o primer e o material compósito
D• Aplicação das camadas do material compósito – até atingir a espessura desejada.
E• Aplicação de uma camada extra - proteção contra intempéries e raios ultra violeta.
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PROPRIEDADES MECÂNICAS DE TRAÇÃO DOS MATERIAIS COMPÓSITOS
Figura 2. Esquema com a geometria dos corpos de prova usados nos ensaios mecânicos de acordo com a norma da ASTM (ASTM D3039, 1995)
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RESULTADOS E DISCUSSÕES
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APLICAÇÃO DOS MATERIAIS COMPÓSITOS EM REPARO DE DUTOS
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Figura 2. Material compósito 1
aplicado em um segmento de
duto de aço.
Figura 3. Material compósito 2
aplicado em um segmento de
duto de aço.
Figura 4. Material compósito 3
aplicado em um segmento de
duto de aço.
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APLICAÇÃO DOS MATERIAIS COMPÓSITOS EM REPARO DE DUTOS
• Cortes foram efetuados nos dutosreparados dos três materiaiscompósitos para que fosse feitauma avaliação das camadas dematerial que foram adicionadasaté que se atingisse a espessurafinal.
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Figura 5. Presença de vazios e porosidades entre as
camadas do material compósito 1 e na região
próxima da superfície do duto.
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APLICAÇÃO DOS MATERIAIS COMPÓSITOS EM REPARO DE DUTOS
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Figura 6. Presença de vazios e porosidades entre
as camadas do material compósito 2 e na
região próxima da superfície do duto.
Figura 7. Presença de vazios e porosidades entre
as camadas do material compósito 2 e na
região próxima da superfície do duto.
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PROPRIEDADES MECÂNICAS DE TRAÇÃO DOS MATERIAIS COMPÓSITOS
Tabela 2. Propriedades mecânicas obtidas no ensaio de tração para os três materiais compósitos
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Material
Compósito
Carga Máxima
[N]
Tensão Máxima
[MPa]
Deformação
Máxima [%]
Módulo de
Elasticidade [GPa]
Material
Compósito 131.806,11 ± 2211,93 399,02 ± 53,96 0,46 ± 0,04 82,91 ± 2,53
Material
Compósito 225.586,67 ± 2316,41 310,60 ± 26,25 1,012 ±0,330 23,92 ± 2,59
Material
Compósito 324.202,54 ± 692,46 379,58 ± 8,99 0,25 ± 0,031 137,66 ± 6,19
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CONCLUSÕES• Os vazios e porosidades podem estar associados à falta de pressão e
compactação da camada de material compósito na superfície do duto, àviscosidade do adesivo, que pode estar impossibilitando o espalhamentouniforme na superfície do metal, e a geração e retenção de gasesproduzidos no processo de cura do adesivo e da matriz do materialcompósito
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BIBLIOGRAFIA
• Fujiyama, R.T.; Sousa, A.N.; Bastian, F.L. - USO DE MATERIAIS COMPÓSITOS EM REPAROS DE DUTOS DE AÇO – 2° CONGRESSO BRASILEIRO DE P&D EM PETRÓLEO & GÁS
• VÍDEO 1 - Maquina de fabricação de tubos e tanques em fibra de vidro e resina.
• VÍDEO 2 - CKC do Brasil ® - Aplicação em Fibra de Vidro.
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OBRIGADA!
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