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Type: TCC
Title: Análise numérica das variáveis do processo de soldagem em operação utilizando os programas Battelle e Ansys
Title in English: Numerical analysis of the variables of the welding process in operation using Battelle and Ansys programs
Authors: Ribeiro, Leandro Rodrigues
Advisor: Miranda, Hélio Cordeiro de
Co-advisor: Silva, Yuri Cruz da
Keywords: Soldagem em operação;Simulação;Reparo de tubos;Battelle;Ansys
Issue Date: 2021
Citation: RIBEIRO, Leandro Rodrigues. Análise numérica das variáveis do processo de soldagem em operação utilizando os programas Battelle e Ansys. 2021. 83 f. Monografia (Graduação em Engenharia Metalúrgica) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021.
Abstract in Brazilian Portuguese: A soldagem em operação é um procedimento bastante utilizado na indústria quando se deseja ampliar a malha dutoviária por meio de derivações ou ainda para realizar reparos em componentes sem que o fluxo dos fluidos internos seja interrompido. O reparo de dutos em operação, por meio do posicionamento de luvas, utilizando o processo de soldagem, é uma intervenção comum e tem um custo-benefício vantajoso. Contudo este tipo de intervenção requer uma análise minuciosa para assegurar a segurança operacional e alta qualidade das soldas realizadas, uma vez que eventuais vazamentos ou perfurações indesejadas podem representar acidentes graves e causar danos pessoais e ambientais. De forma geral, estas análises tratam-se de estudos teóricos com experimentação em bancada. Neste contexto, a simulação numérica desempenha um papel fundamental para definição das condições experimentais com as quais a soldagem em operação será realizada. O Battelle é um programa de simulação, que é recomendado por normas e, portanto, muito utilizado para dar suporte às operações de soldagem em operação. Contudo este é um programa com um número relativamente pequeno de tipos de materiais de dutos e de fluidos, restringindo a sua aplicação para situações que são englobadas em sua biblioteca. Neste contexto, visando preencher esta lacuna, foi utilizado o programa Ansys Fluent para simular este processo de soldagem em operação, com maior possibilidade de combinações de fluidos e de materiais para as aplicações de soldagem em operação. Foi utilizada uma fonte de calor tridimensional móvel elipsoide para percorrer o cordão de solda, de uma junta em filete, entre a luva de envolvimento completo e o tubo pressurizado. Foram utilizadas algumas combinações de parâmetros de soldagem e operação de dutos, e realizadas as avaliações dos resultados de caráter térmico. Em paralelo, foram feitas simulações de validação usando o programa Battelle. A simulação por meio do programa Ansys foi capaz de prever os aspectos térmicos do processo de soldagem e, em comparação com o programa Battelle, apresentou boas aproximações para as energias de soldagem mais baixas, com erros de 2 a 5,7%, e aproximações regulares para as energias de soldagem mais altas (1,13kJ/mm e 1,35kJ/mm), com erros de 11,3 a 21,3%.
Abstract: In-service welding is a procedure widely used in industry when you want to expand the pipeline network through derivations or to carry out repairs on components without the flow of internal fluids being interrupted. Repairing pipelines in operation, through the placement of gloves, using the welding process, is a common intervention and it is cost-effective. However, this type of intervention requires a thorough analysis to ensure the operational safety and high quality of the welds performed, since any unwanted leaks or perforations can represent serious accidents and cause personal and environmental damage. In general, these analyzes are theoretical studies with bench experimentation. In this context, numerical simulation plays a fundamental role in defining the experimental conditions under which the welding in operation will be carried out. Battelle is a simulation program that is recommended by standards and therefore widely used to support ongoing welding operations. However this is a program with a relatively small number of duct and fluid material types, restricting its application to situations that are covered in its library. In this context, aiming to fill this gap, Ansys Fluent program was used to simulate this welding process in operation, with greater possibility of combinations of fluids and materials for welding applications in operation. An ellipsoid mobile three-dimensional heat source was used to traverse the weld bead, from a fillet joint, between the full enveloping sleeve and the pressurized tube. Some combinations of welding parameters and pipeline operation were used, and evaluations of the thermal character results were carried out. In parallel, validation simulations were performed using the Battelle program. The simulation using the Ansys program was able to predict the thermal aspects of the welding process and, in comparison with the Battelle program, presented good approximations for the lowest welding energies, with errors from 2 to 5.7%, and regular approximations for the highest welding energies (1.13kJ/mm and 1.35kJ/mm), with errors from 11.3 to 21.3%.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/60635
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