EVALUATION OF AGING OF STRUCTURAL REPAIR PERFORMED WITH COMPOSITE MATERIAL

• Main Author: LUANA DE BRITO COSTA
• Other Authors: JOSE LUIZ DE FRANCA FREIRE
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2010
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=16993@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=16993@2

AGÊNCIA NACIONAL DE PETRÓLEO === O presente trabalho analisa o impacto do envelhecimento dos materiais compostos (fibra de vidro e resina epóxi) utilizados como elemento estrutural de reforço em dutos (reparo). O estudo envolveu etapas de revisão bibliográfica, desenvolvimento de métodos experimentais de envelhecimento, execução de testes e análise estatística dos resultados. Um procedimento envolvendo testes com amostras que sofreram envelhecimento acelerado foi desenvolvido objetivando encontrar possíveis parâmetros indicativos de envelhecimento estrutural (módulo de elasticidade E, deformação máxima delta e limite de resistência a tração Su) para materiais compostos de fibra de vidro e resina epóxi. Os testes envolveram amostras submetidas a ambientes com radiação UV, de temperatura de 70°C e água a temperatura de 70°C. Para desenvolvimento do estudo, foram utilizados 10 espécimes de tubos de aço com 75 mm de diâmetro e 2 mm de espessura de parede, onde em 9 deles foram usinados rebaixos na superfície externa para simular defeitos longitudinais, representando perdas de espessura por corrosão. Em seguida, os espécimes com defeito foram reparados com 8 camadas de material composto. Foram confeccionados ainda 49 corpos de prova retangulares, a partir de placas de 25cmx25cm, para a realização de ensaios de tração e flexão. Depois de envelhecidos, os espécimes foram submetidos a ensaios de tração (ASTM – 3039), flexão (ASTM D790) e ruptura dos tubos submetidos à pressão interna, objetivando investigar variações dos parâmetros estruturais E, delta e Su, para verificar a possível ocorrência de degradação. Assim, através de observações visuais e da variação das propriedades, pode-se perceber que em nenhum dos resultados, foi possível comprovar de fato o envelhecimento do material. Alguns resultados apresentaram variações no E e Su, porém estas não foram significativas e/ou conclusivas para garantir o comprometimento do uso de tal material. === The findings of a research program on the impact of aging of composite materials used as structural elements for pipe repairs are presented in this paper. The research involved literature review, planning and development of experimental methods for accelerated aging, testing of specimens, and statistical analysis of test results. An accelerated aging process was designed and developed in order to determine the effects of aging on the mechanical properties of glass reinforced epoxy composites subject to environments with UV radiation or air and water temperatures of 70 degrees Celsius. Ten samples of three-inch diameter thin walled pipes were used for testing. Nine of the samples had longitudinal defects machined on their external surface in order to simulate metal loss or thinning caused by localized corrosion. The sample pipes were subsequently repaired with eight layers of composite material. To complement the study, 49 samples with rectangular cross-sections were aged and tested by traction and bending. After the simulated aging process was completed, the specimen samples were subjected to tensile tests (ASTM - 3039), bending, or internal pressure until ruptured in order to assess their possible degradation levels. ISO 24817 standards were used to help with test result analysis. Considering visual observation and measured variation of mechanical properties, it was concluded that aging of the material could not be ascertained from any of the results. Although, some of the results showed variation on the Young Modulus (E) and Rupture Strength (Su), the results were neither significant nor conclusive in order to guarantee that structural deterioration of the material or of the specimens had occurred at non acceptable levels.