Desenvolvimento de metodologia experimental para aplicação de espécimes SE(T) para avaliação de integridade estrutural em dutos

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e aplicação de espécimes SE(T) em aço API X60 para avaliação de integridade estrutural em dutos condutores de gás e petróleo, o qual consiste na implantação de três técnicas que forneçam as curvas de resistência à propagação dútil de trincas, curvas J-Rs. As metodologias utilizadas foram a da variação da flexibilidade elástica, da queda de potencial elétrico e da normalização linear da carga, nas quais duas análises são verificadas para obtenção da área plástica abaixo da curva de carregamento. A primeira, através da medida do deslocamento da linha de carga e a segunda, pelo deslocamento do extensômetro colocado na boca da trinca. Foram ensaiados corpos de prova SE(T) com trincas rasa (a/W = 0,2) e profunda (a/W = 0,5) e os resultados obtidos permitiram observar a iniciação da propagação por rasgamento dúctil e discutir os limites das metodologias aplicadas. Os resultados mostraram que é possível obter as curvas J-Rs medindo o deslocamento na boca da trinca, podendo-se converter os deslocamentos de CMOD em deslocamentos do LLD. Foi constatada também que a técnica de normalização linear da carga é a que possibilitou o menor tempo de preparação e execução do ensaio, por utilizar apenas a medição do CMOD e não necessitar da realização dos descarregamentos. A variação da flexibilidade elástica é uma técnica rápida e confiável e não sofre alterações devido às delaminações. Já a técnica de queda do potencial elétrico se mostrou a mais consistente para o caso de a/W = 0,5, porém no caso de trincas curtas, a plasticidade desenvolvida na frente da trinca influencia nas medições causando imprecisões. As curvas J-Rs são deslocadas para a esquerda quando o tamanho inicial de trinca é reduzido, isto é, ocorre um aumento na energia de iniciação da propagação, JIC.

This work presents the development and application of SE(T) type specimen for structural integrity evaluation of pipeline steels used for gas and oil transportation, and it consists of the implementation of different techniques to provide the crack growth resistance curves, J-R curves. The methodologies used for crack growth measurement were: the elastic compliance, the electrical potential drop and the linear normalization techniques. Two techniques to provide the plastic area, Apl under the load versus displacement curve were used to evaluate Jpl, one based on the load line displacement, LLD, and the other based on the crack mouth opening displacement, CMOD. SE(T) specimens with two different initial crack size, denominate as shallow crack (a0/W = 0.2) and deep crack (a0/W = 0.5). The obtained results allowed the determination of the ductile tearing initiation point and to discuss the limits of the methodologies applied. It was proved be possible to get J-R curves using only one extensometer to measure the CMOD, which provides both crack size and Apl. The linear normalization technique is the one that provided the lower preparation and testing time, since there is no need of multiples unloading for crack growth measurement. The elastic compliance is a very easy, fast and reliable technique, and it is not sensible to the effect of the occurrence of delaminations, as it was the linear normalization technique. The electrical potential drop technique proved to very consistent for a0/W = 0.5, however in the case of shallow cracks the developed plasticity at the crack tip affected the measurements. The J-R curves were displaced to the left as the initial crack size is reduced, this is, there is an increase in the energy for crack tearing initiation, JIC.