1. Análise e Conclusões para manifolds de alta pressão
1) A partir da lei de distribuição de tensões dos manifolds de alta pressão, seja o componente um conjunto de tubo reto de alta pressão, Junta giratória, tubo em T ou União tipo hammer, o nível de tensão diminui gradualmente da parede interna do tubo até a parede externa do tubo. O nível de tensão é maior na parede interna porque a carga de trabalho atua diretamente sobre a parede interna.
2) Distribuição das áreas de alto estresse. Em um conjunto de tubo reto de alta pressão, a área de alta tensão é a parede interna do tubo. Em um Junta giratória, a área de alta tensão está na superfície interna da parede do cotovelo. Em um Tee, a área de alta tensão está na virilha onde o tubo principal e o ramificado se cruzam. A virilha do tee é uma área de concentração de tensão. Isso é completamente consistente com a análise qualitativa e também está de acordo com o desempenho estrutural mecânico.
3) Tensão acima do padrão. A partir dos resultados do cálculo por elementos finitos, sob uma carga de trabalho de 100 MPa, a tensão na virilha onde o tubo principal e o ramificado de um tee importado se cruzam atinge 759,633 MPa. Na verdade, esse não é o verdadeiro estresse na virilha. Ou seja, o verdadeiro estresse do tee não pode atingir um valor tão alto. Esse nível de tensão é causado pelo modelo de elementos finitos do tee. O modelo forma uma ponta afiada na virilha do Tee, causando concentração de tensão, enquanto a estrutura em si não é uma ponta afiada.
4) A vida útil de projeto do gasoduto geralmente pode ser considerada de 10 a 15 anos. Além de atender aos requisitos de resistência, a espessura da parede dos componentes do Manifold deve incluir tolerância para corrosão, desgaste e desvio negativo de fabricação. A taxa anual de corrosão pode ser considerada 0,1 mm. Quando o estresse é calculado para todos os componentes do Manifold de Linha de Fluxo de Alta Pressão com espessura de desgaste de 2 mm, os requisitos normais de serviço ainda são atendidos.
5) Resultados experimentais tanto para materiais nacionais quanto importados de manifolds de alta pressão mostram que os manifolds de alta pressão apresentam forte rigidez.
6) A área de alta tensão de um tee está localizada na virilha, onde os dois tubos se cruzam. Sob uma carga de trabalho de 100 MPa, a tensão de Mises da maioria dos componentes do Manifold está entre 300 MPa e 370 MPa, e a reserva de resistência é relativamente baixa.
7) O número de ciclos de carga alternada experimentados pelos manifolds de alta pressão é relativamente baixo. Portanto, seja usando a teoria da fadiga ou a teoria do crescimento de trincas, os resultados da análise mostram que a vida útil segura dos manifolds de alta pressão é superior a 20 anos.
2. Recomendações e perspectivas para manifolds de alta pressão
1) Estabelecer arquivos para manifolds em serviço e realizar manutenção e inspeção abrangentes a cada 2 a 3 anos. A inspeção deve incluir condição de serviço, nível de desgaste, corrosão e incidentes súbitos. Quando as rachaduras forem encontradas, compare-as com os resultados da pesquisa. Se a trinca estiver em estado seguro, o componente pode continuar sendo utilizado, mas mudanças no crescimento da trinca devem ser observadas para que os problemas possam ser diagnosticados a tempo e os manifolds de alta pressão possam operar com segurança e confiabilidade.
2) A teoria e os métodos desta pesquisa podem ser estendidos para a previsão de danos para vários tipos de manifolds de alta pressão na indústria petroquímica. Quando a pressão de trabalho aumenta, o número de ciclos de carga alternados aumenta, ocorre dano acidental ou muitos outros fatores mudam, e para outras peças de alta pressão não abordadas neste artigo, esse método de pesquisa ainda pode ser usado para fazer previsões de danos para peças correspondentes de alta pressão.
3) A pesquisa sobre fratura por fadiga de dutos e manifolds de alta pressão ainda está em estágio linear-elástico. O cálculo da zona plástica da ponta da trinca também é baseado em análise elástica, com correções correspondentes para obter respostas aproximadas. Muitas fórmulas na mecânica da fratura são fórmulas empíricas, e sua base teórica ainda não é sólida o suficiente. Portanto, a mecânica da fratura macro e micro deve ser combinada. Partindo do mecanismo de formação de trincas, os mecanismos de fratura devem ser estudados para obter respostas mais precisas e aplicar gradualmente os resultados à análise de fraturas de manifolds de alta pressão e outros vasos de pressão. Portanto, essa pesquisa ainda precisa de desenvolvimento mais profundo.
