Guidelines for Engineering Critical Assessments for Pipeline Installation Methods Introducing Cyclic Plastic Strain

Abstract

Conventional flaw assessment procedures are not explicitly developed for situations with large cyclic plastic strains, e.g. for pipelines installed by the Reeling method, and if used indiscriminately may give un-reliable results. In order to resolve this dilemma DNV, TWI and Sintef conducted a Joint Industry Project (Fracture Control for Installation Methods Introducing Cyclic Plastic Strain – Development of Guidelines for Reeling of Pipelines) to provide guidelines on testing and assessment procedures that can be employed by the industry. The project included Materials Testing, FEM Analyses and Validation Testing of Pipe Segments as well as Full Scale Pipes. This paper summarizes the Guideline document that was developed in the project.

Void Coalescence With and Without Prestrain History

“…To the best knowledge of the authors, almost no study has been carried out so far on the effect of prestrain history on micro failure mechanisms, except a few studies on the cyclic plasticity effect on void growth (Ristinmaa, 1993). The authors are motivated by the recent industry drive in characterizing the prestrain effect (Wa¨stberg et al, 2004). Understanding the effect of prestrain history on the micro failure mechanisms is an important step in studying the tensile properties and fracture toughness of steels subjected to prestrain histories.…”

Procedimento de avaliação da integral J e CTOD para dutos com trincas circunferenciais submetidos à flexão e aplicações à instalação de risers pelo método carretel.

“…A avaliação precisa das forças motrizes de trinca durante o processo de enrolamento ( reeling ) e posterior operação em serviço desempenha um papel fundamental em procedimentos de avaliação de criticidade de defeitos e análises de integridade estrutural em juntas circunferenciais soldadas de dutos. Para demonstrar a eficácia da metodologia apresentada anteriormente em descrever adequadamente as forças motrizes de trinca em componentes estruturais, esta Seção examina a previsão do máximo valor de J atingido durante a instalação de dutos pelo método do carretel [1][2] baseada nos atuais procedimentos de avaliação de defeitos para dutos submarinos, como a DNV OS-F101 [27]. Os estudos de verificação conduzidos neste trabalho comparam previsões de valores máximos de J para dutos circunferencialmente trincados com diferentes configurações de trinca baseados no procedimento proposto com as correspondentes forças motrizes de trinca obtidas diretamente dos modelos de elementos finitos apresentados na Seção 4.…”

Procedimento de avaliação de integridade estrutural de juntas soldadas circunferenciais em tubulações submarinas rígidas submetidas à flexão.

“…• Determine o momento fletor aplicado, M, correspondente a uma deformação longitudinal imposta de 2 % no duto estudado. Este nível de deformação foi adotado por ser um carregamento típico de procedimento de instalação por meio do reeling [3];…”

“…3) onde D e denota o diâmetro externo do duto e c é a metade do comprimento da trinca. De maneira semelhante, a extensão da metodologia EPRI para incluir as heterogeneidades da junta soldada pode ser feita de maneira direta, incluindo as variáveis necessárias na expressão geral representada pela Eq.…”