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Type: Tese
Title: Analytical model for flexible pipe armor wire lateral instability
Other Titles: Modelo analítico para instabilidade lateral de arames das armaduras de tração de dutos flexíveis
Author(s)/Inventor(s): Li, Xiaotian
Advisor: Vaz, Murilo Augusto
Abstract: A indústria offshore de petróleo e gás é confrontada com a questão da instabilidade lateral dos arames das armaduras de tração de dutos flexíveis por mais de duas décadas. A presente tese tem por objetivo investigar teórica e experimentalmente o mecanismo subjacente da instabilidade lateral dos arames das armaduras de tração. Um modelo analítico é desenvolvido para descrever a deflexão dos arames das armaduras de tração de um duto flexível submetido a uma carga compressiva axial constante associada à flexão cíclica. Este modelo é capaz de avaliar a trajetória de equilíbrio do arame das armaduras de tração após múltiplos ciclos de flexão em estados estáveis, bem como estimar a carga compressiva axial crítica que pode causar a instabilidade lateral das armaduras de tração. Dois dutos flexíveis são ensaiados numa câmara hiperbárica aplicando alta pressão hidrostática associada a múltiplos ciclos de flexão. Os dados obtidos dos testes, bem como os disponíveis na literatura, são comparados com o limite de estabilidade lateral das armaduras de tração estimado pelo presente modelo analítico, mostrando excelente concordância. Além disso, algumas sugestões úteis para melhorar o projeto do tubo flexível contra a instabilidade lateral das armaduras de tração são apresentadas.
Abstract: The offshore oil and gas industry has been confronted with the issue of armor wire lateral instability in unbonded flexible pipes for over two decades. The objective of the present thesis is by theoretical as well as experimental means to investigate the underlying mechanism of the armor wire lateral instability. Analytical model is developed to describe the armor wire deflection in a flexible pipe subjected to a constant axial compressive load combined to cyclic bending. This model is capable of evaluating the equilibrium path of the armor wire after numerous bending cycles in stable states, as well as estimating the critical axial compressive load that may cause the armor wire lateral instability failure. Two flexible pipes are tested in a hyperbaric chamber applying high hydrostatic pressure combined to numerous bending cycles. The obtained test data, as well as that available in the literature, is compared with the armor wire lateral stability limit estimated by the present analytical model, showing excellent agreement. Also, some useful suggestions for improving the flexible pipe design against the armor wire lateral instability are presented.
Keywords: flexible pipes
tensile armors
lateral instability
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Jun-2019
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Oceânica

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