Tecnologia desenvolvida na Coppe aprimora segurança de tubulações e fortalece a competitividade da indústria brasileira

Pequenas trincas que surgem em materiais metálicos podem envolver fenômenos e propagação realmente complexos. Em aços para tubulações, por exemplo, trincas secundárias ou delaminações podem surgir de forma perpendicular ao plano de uma outra trinca, a principal, formando separações internas que dificultam a avaliação. do comportamento mecânico do material. Embora tenham dimensões milimétricas, essas separações podem influenciar diretamente a segurança e o desempenho de estruturas utilizadas em setores estratégicos, como o de petróleo e gás.

Para enfrentar esse desafio, pesquisadores do Programa de Engenharia Metalúrgica e de Materiais (PEMM) da Coppe/UFRJ desenvolveram técnicas avançadas que permitem compreender com maior precisão esse fenômeno e avaliar de forma mais confiável a resistência à propagação de trinca dos aços utilizados na fabricação de dutos.

A pesquisa integra a tese de doutorado de Sergio Luis Gonzalez Assias e teve como foco o estudo das separações internas das camadas do aço provocadas por separações perpendiculares à trinca principal. Conhecido tecnicamente como splits — ou delaminações perpendiculares ao plano da trinca —, esse fenômeno pode alterar significativamente os resultados dos ensaios mecânicos e levar, em alguns casos, à rejeição de materiais que, na prática, seriam adequados para aplicação em tubulações.

Esse tipo de rejeição inadequada de material, gera impactos econômicos importantes para a indústria, aumentando custos de produção, restringindo o aproveitamento de materiais e reduzindo a competitividade de um setor essencial para o país.

Os experimentos, realizados no Laboratório de Mecânica da Fratura (LMF) do PEMM, permitiram estabelecer critérios inéditos para avaliar a tenacidade à fratura dos aços, isto é, sua capacidade de absorver energia e resistir ao avanço de trincas antes da ruptura. O trabalho combinou técnicas experimentais de alta precisão com modelagem numérica avançada, ampliando o entendimento sobre os efeitos dos splits e tornando mais confiáveis os processos de qualificação de materiais.

“As ferramentas da mecânica da fratura, têm como objetivo determinar as condições críticas de operação. Isso inclui, por exemplo, a pressão crítica, a temperatura mínima de operação e o maior tamanho de trinca aceitável na estrutura. Ou seja, o foco não é prever a formação das trincas, mas definir os limites seguros de operação para que, mesmo existindo descontinuidades inevitáveis, o duto opere sem risco de falha por propagação instável de trinca”, explica Sergio.

Além da contribuição científica, a pesquisa possui grande relevância tecnológica para o Brasil. Ao aperfeiçoar os métodos de avaliação dos materiais empregados em sistemas dutoviários, o estudo aumenta a confiabilidade das análises, reduz incertezas técnicas e evita perdas econômicas decorrentes da substituição desnecessária de materiais. Com isso, contribui para manter a indústria brasileira alinhada aos mais elevados padrões internacionais de qualidade, segurança e inovação.

Segundo Sergio, as técnicas podem ser aplicadas na qualificação de materiais de diferentes tipos de dutos rígidos, utilizados na extração, produção e transporte de petróleo, gás natural e outros fluidos. “Em escala industrial, é impossível fabricar uma estrutura totalmente livre de descontinuidades ou trincas. Nosso trabalho contribui para uma melhor qualificação dos materiais utilizados na fabricação de dutos, garantindo uma avaliação mais precisa da resistência à propagação de trincas. Portanto, o aspecto crítico não é a formação das trincas em si, mas a capacidade do material de resistir ao seu crescimento”, afirma.

Intitulada “Efeitos e tratamento dos splits na tenacidade à fratura de aços para tubulações do setor de petróleo e gás”, a tese foi orientada pelo professor do PEMM Hector Kotik e pelo professor colaborador Juan Elías Perez Ipiña. O trabalho foi selecionado para representar o PEMM na etapa nacional do Prêmio Capes de Tese 2026.