Novel modified blister test to evaluate composites used in repairing cracked pipeline

Nueva prueba de ampolla modificada para evaluar los compuestos utilizados en la reparación de tuberías agrietadas

Es necesario detener la producción del método tradicional de reparación de tuberías agrietadas mediante soldadura. En este estudio, se utiliza un material compuesto para reparar tuberías sin interrumpir la producción, ahorrando tiempo y dinero. Se utilizaron técnicas de colocación manual e infusión al vacío para preparar esteras de fibra de vidrio y reparaciones de compuestos híbridos de fibra de carbono y vidrio intracapa. Para mostrar la resistencia de los compuestos, se realizaron pruebas de ampolla, viga en voladizo doble y pelado. Se utilizó una nueva prueba en blíster modificada para demostrar la eficacia de las pruebas de laboratorio en tuberías reales. Los resultados indican que el compuesto híbrido intracapa infundido al vacío exhibió la mayor resistencia. Los resultados experimentales del mejor compuesto se compararon con el modelo de elementos finitos bajo prueba de ampolla y se encontró que los resultados eran idénticos. La prueba de ampolla modificada en la tubería real proporciona una mejor indicación sobre la buena resistencia de la reparación compuesta en comparación con investigaciones anteriores.

1. INTRODUCCIÓN

Los oleoductos son uno de los modos más seguros de transportar petróleo desde los yacimientos hasta los consumidores. Al funcionar bajo una presión considerable, cualquier problema debe solucionarse con cautela para evitar explosiones y posibles daños a las personas, los equipos y el medio ambiente. Entre los diversos problemas que pueden surgir, las grietas en las tuberías son los más preocupantes y pueden deberse a la corrosión, la tensión o el vandalismo. Existen varios métodos de reparación de tuberías corroídas, como la soldadura, la sujeción y la sustitución de la sección dañada por una nueva[1]. El proceso de fijación de la tubería agrietada mediante soldadura no es seguro en las industrias del petróleo y el gas y resulta caro. Esta cuestión es un tema interesante para los investigadores mecánicos desde hace mucho tiempo, en particular, reparar las fracturas utilizando un método seguro, rápido y económico. El uso de sistemas de materiales compuestos a base de polímeros para reparar tuberías dañadas se ha generalizado en las unidades terrestres y marítimas, debido a su idoneidad y rentabilidad en comparación con otras opciones de mantenimiento[2]. Entre las ventajas de los materiales compuestos frente a las reparaciones metálicas o la sustitución completa de secciones de tuberías se incluyen una mayor resistencia a la corrosión, una mayor flexibilidad para la reparación de estructuras complejas, la ausencia de paradas de producción o de trabajos en caliente y un plazo de entrega mínimo[3]. El diseño de reparaciones con materiales compuestos de oleoductos y gasoductos corroídos debe tener en cuenta la resistencia de la adherencia de la interfaz entre el material compuesto y el metal[4]. La degradación de la adhesión con el tiempo es el principal problema[5]. La tenacidad de los laminados de material compuesto puede mejorarse mediante la adición de multicapas[6]. Aunque el contenido crítico de agua y la humedad relativa podrían disminuir la resistencia cohesiva de los materiales compuestos[7], es posible, en las condiciones adecuadas, que los materiales compuestos se utilicen para reparar tubos ascendentes en alta mar[8].