BR112012012924B1

BR112012012924B1 - Sistema para teste de fissura por tensão de sulfeto, e, método para teste de corrosão de uma solda

Info

Publication number: BR112012012924B1
Application number: BR112012012924-4A
Authority: BR
Inventors: Lucien Hehn; Kevin J. Wyble; Kenneth E. Casner; Joseph Casner; George M. Waid
Original assignee: National Oilwell Varco, L.P.
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2020-03-31
Also published as: US20110136239A1; CA2779507A1; WO2011071865A3; WO2011071865A2; CA2779507C; FR2953597A1; BR112012012924A2; US8513020B2

Abstract

sistema para teste de fissura por tensão de sulfeto, e, método para teste de corrosão de uma solda. é descrito um sistema para teste de fissura induzida por tensão de sulfeto que compreende uma câmara de teste encerrada incluindo um caminho de fluido compreendendo um líquido saturado com gás de sulfeto de hidrogênio. além do mais, o sistema compreende um acessório de teste disposto na câmara de teste e pelo menos parcialmente submerso no banho de fluido. o acessório de teste inclui um alojamento com uma câmara interna em comunicação fluida com o banho de fluido e um conjunto de teste disposto na câmara interna. o conjunto de teste compreende um primeiro suporte superior e um segundo suporte superior, um primeiro suporte inferior e um segundo suporte inferior, e um primeiro prato de prensa engatando cada um dos suportes superiores e adaptado para transferir uma carga vertical aplicada nos suportes superiores. adicionalmente, o sistema compreende um espécime montado no conjunto de teste entre os suportes superiores e os suportes inferiores.

Description

SISTEMA PARA TESTE DE FISSURA POR TENSÃO DE SULFETO, E, MÉTODO PARA TESTE DE CORROSÃO DE UMA SOLDA

FUNDAMENTOS

Campo da Invenção [0001] A invenção se refere no geral a teste de corrosão. Mais particularmente, a invenção se refere a teste de corrosão de conexões soldadas. Ainda mais particularmente, a presente invenção se refere a teste de resistência ao fissuramento por tensão por sulfeto de juntas soldadas de aço. Fundamentos da Invenção [0002] Fissura induzida por tensão de sulfeto (SSC) é uma forma de fragilidade induzida por hidrogênio corrosiva que pode levar à quebra, fratura e fissura de ligas metálicas suscetíveis, tal como aço. Esta condição é denominada SSC, em virtude de exigir a combinação tanto de tensão quanto de sulfeto de hidrogênio que agem juntos na liga metálica suscetível. Especificamente, a liga metálica reage com sulfeto de hidrogênio (H2S) para formar sulfetos metálicos e hidrogênio atômico como subprodutos da corrosão. O produto hidrogênio atômico combina para formar gás hidrogênio (H2) na superfície do metal, ou difunde para a matriz metálica.

[0003] SSC tem importância particular na indústria de gás e óleo, uma vez que os materiais que estão sendo processados (por exemplo, gás natural e óleo bruto) geralmente contêm consideráveis quantidades de sulfeto de hidrogênio. Especificamente, a exposição a sulfeto de hidrogênio e SSC associada podem causar falha catastrófica em aço de outra forma de alta integridade.

[0004] Para atenuar este problema, procedimentos de teste padronizados foram desenvolvidos pela National Association of Corrosion Engineers (NACE) e outros. Por exemplo, equipamento que entra em contato com gás de sulfeto de hidrogênio pode ser classificado para serviço ácido de conformidade com a NAVE MR0175 e NACE TM0177 para ambientes de

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 10/92 / 25 produção de óleo e gás, ou NACE MR0103 para ambientes de refino de óleo e gás. Esses testes padronizados dão garantia de que a qualidade de aço (e parâmetros de processo associados) seria segura para uso em ambientes ricos em sulfeto de hidrogênio até um nível de tensão particular. Um teste típico inclui submeter uma amostra de teste ou espécime a uma alta carga de tração em um líquido saturado com gás de sulfeto de hidrogênio por 30 dias. Em geral, considera-se que uma amostra de teste é aprovada no teste se a amostra suportar o teste de 30 dias sem fraturar ou apresentar fissura visível.

[0005] Na indústria de óleo e gás, muitos tipos de componentes tubulares de aço projetados para uso em subsuperfície (por exemplo, tubo de perfuração) são soldados com soldas tipo atrito. Atualmente, alguns perfuradores estão exigindo que a área imediatamente em volta de cada solda (aproximadamente 0,50 - 0,75 polegada (12,7 - 190,5 milímetros) lateralmente a qualquer lado da solda) demonstre que é segura quanto a SSC em serviço. Consequentemente, a integridade das áreas de solda de componentes tubulares sujeitos a gás de sulfeto de hidrogênio é atualmente de preocupação básica na indústria de óleo e gás. Procedimentos e normas de teste convencionais salientados pela NACE não aborda ou cobrem adequadamente tais soldas tipo atrito. Por exemplo, o documento NACE TM0177 é a diretriz autoritária que fornece especificações para métodos de teste SSC, e dá especificações para diversos tipos de instalações de teste, bem como outros parâmetros para realizar teste SSC de aço. Entretanto, o documento NACE TM 0177 não aborda especificamente o teste SSC de soldas. Adicionalmente, o documento NACE MR0175 é a diretriz autoritária para o uso de várias ligas de aço e cordões de solda em ambientes ácidos (isto é, ambientes ricos em sulfeto de hidrogênio), mas aborda somente soldas tipo filete e de topo. Soldas de filete e de topo são suficientemente diferentes de soldas tipo atrito a ponto em que as diretrizes no documento NACE MR0175 em geral não estendem até soldas tipo atrito.

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 11/92 / 25 [0006] Dessa forma, a tecnologia continua necessitando de um aparelho e métodos para testar a durabilidade de soldas por atrito entre componentes de aço sujeitos a tensão em ambientes ricos em sulfeto de hidrogênio. Tais aparelho e métodos de teste seriam particularmente bem recebidos se eles fossem relativamente fáceis de implementar, reprodutíveis e reutilizáveis, e que refletissem precisamente as condições encontradas no campo.

BREVE SUMÁRIO DA DESCRIÇÃO [0007] Essas e outras necessidades na tecnologia são abordadas em uma modalidade por um sistema para teste de fissura induzida por tensão de sulfeto. Em uma modalidade, o sistema compreende uma câmara de teste encerrada incluindo um banho de fluido compreendendo um líquido saturado com gás de sulfeto de hidrogênio. Além do mais, o sistema compreende um acessório de teste disposto na câmara de teste e submersa pelo menos parcialmente no banho de fluido. O acessório de teste inclui um alojamento com uma câmara interna em comunicação fluida com o banho de fluido e um conjunto de teste disposto na câmara interna. O conjunto de teste compreende um primeiro suporte superior e um segundo suporte superior, um primeiro suporte inferior e um segundo suporte inferior, e um primeiro prato de prensa engatando cada um dos suportes superiores e adaptado para transferir uma carga vertical aplicada para os suportes superiores. Adicionalmente, o sistema compreende um espécime montado no conjunto de teste entre os suportes superiores e os suportes inferiores. Os suportes superiores engatando uma superfície superior do espécime e os suportes inferiores engatando uma superfície inferior do espécime. O espécime tem um eixo longitudinal, uma primeira extremidade, uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade, e inclui uma solda e uma zona afetada pelo calor axialmente disposta entre a primeira extremidade e a segunda extremidade. O primeiro suporte superior é axialmente posicionado entre a solda e a primeira

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 12/92 / 25 extremidade e o segundo suporte superior é axialmente posicionado entre a solda e a segunda extremidade. O primeiro suporte inferior é axialmente posicionado entre o primeiro suporte superior e a primeira extremidade, e o segundo suporte inferior é axialmente posicionado entre o segundo suporte superior e a segunda extremidade.

[0008] Essas e outras necessidades na tecnologia são abordadas em uma outra modalidade por um método para teste de corrosão de uma solda. Em uma modalidade, o método compreende (a) prover um espécime com um eixo longitudinal, uma primeira extremidade, uma segunda extremidade oposta à primeira extremidade, e uma solda axialmente posicionada entre a primeira extremidade e a segunda extremidade. Além do mais, o método compreende (b) montar o espécime entre um par de suportes superiores e um par de suportes inferiores. Adicionalmente, o método compreende (c) submeter o espécime a um teste de flexão de quatro pontos com os suportes superiores e os suportes inferiores para induzir tensão de tração no espécime ao longo de uma superfície inferior do espécime. Ainda adicionalmente, o método compreende (d) expor a solda a gás de sulfeto de hidrogênio durante (c).

[0009] Assim, modalidades aqui descritas compreendem uma combinação de recursos e vantagens destinadas a abordar vários inconvenientes associados com certos dispositivos, sistema e métodos da tecnologia anterior. As várias características supradescritas, bem como outros recursos, ficarão facilmente aparentes aos versados na técnica mediante leitura da descrição detalhada seguinte, e pela referência aos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00010] Para uma descrição detalhada das modalidades preferidas da invenção, será feita agora referência aos desenhos anexos, em que:

A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um espécime soldado para teste SSC;

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 13/92 / 25

A figura 2 é uma vista frontal do espécime da figura 1 submetido a um teste de flexão de quatro pontos;

A figura 3 é uma vista frontal do espécime da figura 2 ilustrando as forças aplicadas pelo teste de flexão de quatro pontos;

A figura 4 é uma vista gráfica da distribuição de tensão de tração ao longo da superfície inferior do espécime da figura 2 durante o teste de flexão de quatro pontos;

A figura 5 é uma vista frontal esquemática de uma modalidade de um aparelho de teste de acordo com os princípios aqui descritos;

A figura 6 é uma vista lateral seccional transversal do acessório de teste e conjunto de teste da figura 5 ilustrando o espécime centralizado em relação à acessório de teste para teste SSC subsequente;

A figura 7 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um espécime soldado para teste SSC;

A figura 8 é uma vista em perspectiva do espécime da figura 7 montado entre os suportes superior e inferior do conjunto de teste da figura 5; e

A figura 9 é uma vista frontal esquemática do espécime da figura 7 montado no aparelho de teste da figura 5.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE ALGUMAS MODALIDADES

PREFERIDAS [00011] A discussão seguinte está voltada para várias modalidades da invenção. Embora uma ou mais dessas modalidades possam ser preferidas, as modalidades reveladas não devem ser interpretadas, ou de outra forma usadas, como limitação do escopo da descrição, incluindo as reivindicações. Além do mais, versados na técnica entenderão que a descrição seguinte tem aplicação ampla, e a discussão de qualquer modalidade deve ser apenas exemplar dessa modalidade, e não visa limitar o escopo da descrição, incluindo as reivindicações, está limitada a essa modalidade.

[00012] Certos termos são usados em toda a descrição e reivindicações

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 14/92 / 25 para referir a recursos ou componentes particulares. Como versados na técnica perceberão, diferentes pessoas podem se referir ao mesmo recurso ou componentes por diferentes nomes. Este documento não visa distinguir componentes ou recursos que diferem no nome, mas não na função. As figuras dos desenhos não estão necessariamente em escala. Certos recursos e componentes aqui podem estar mostrados exagerados na escala ou de uma forma um pouco esquemática e alguns detalhes de elementos convencionais podem não estar mostrados por questão de clareza e concisão.

[00013] Na discussão seguinte e nas reivindicações, os termos incluindo e compreendendo são usados de uma maneira ampla, e assim devem ser interpretados significando incluindo, mas sem limitações. Também, o termo acoplar ou acopla deve significar tanto uma conexão direta quanto indireta. Assim, se um primeiro dispositivo acopla a um segundo dispositivo, essa conexão pode ser por meio de uma conexão direta, ou por meio de uma conexão indireta por meio de outros dispositivos, componentes e conexões. Além do mais, na forma aqui usada, os termos axial e axialmente no geral significam perpendicular ao eixo. Os termos lateral e lateralmente no geral significam para o lado de um outro recurso ou objeto.

[00014] Referindo-se agora à figura 1, está mostrada uma modalidade de um espécime ou amostra de teste 10 incluindo uma solda 20 para teste SSC. A amostra 10 tem um corpo alongado 11 com um eixo geométrico central ou longitudinal 15, uma primeira extremidade 11a e uma segunda extremidade 11b oposta à primeira extremidade 11a. Além do mais, o corpo 11 tem uma superfície superior plana 12 se estendendo entre as extremidades 11a, b, uma superfície inferior plana 13 paralela à superfície superior 12 e se estendendo entre as extremidades 11a, b, superfícies de extremidade planas 16, 17 se estendendo verticalmente entre superfícies superior e inferior 12, 13 nas extremidades 11a, b, respectivamente, e superfícies laterais planas 18, 19

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 15/92 / 25 se estendendo verticalmente entre superfícies superior e inferior 12, 13. O corpo 11 tem um comprimento L medido axialmente entre as extremidades 11a, b, uma espessura T medida perpendicularmente da superfície superior 12 até a superfície inferior 13, e uma largura W medida perpendicularmente da superfície dianteira 18 até a superfície traseira 19. Nesta modalidade, o corpo 11 tem a forma geral de uma barra retangular alongada, uma vez que o comprimento L é maior que a largura W, e o comprimento L é maior que a espessura T. Com propósitos dos testes de flexão de quatro pontos descrito com mais detalhes a seguir, o comprimento L é preferivelmente pelo menos 20 vezes a espessura T.

[00015] A amostra 10 é formada de um primeiro componente 21 axialmente se apoiando e soldado extremidade a extremidade em um segundo componente 22 com a solda 20. Nesta modalidade, a solda 20 é uma solda por atrito. Entretanto, em geral, outros tipos de conexões e juntas soldadas pode ser testada de acordo com os princípios aqui descritos.

[00016] Os componentes 21, 22 e, consequentemente, a amostra 10 são feitos de um material para o qual o teste SSC é desejado. Assim, para teste SSC de soldas em caço, os componentes 21, 22 compreenderão peças de aço que são soldadas uma na outra. Em geral, calor do processo de solda e resfriamento subsequente altera a microestrutura e propriedades do material base imediatamente em volta da solda, geralmente referido como zona afetada pelo calor (HAZ). Assim, a amostra 10 inclui uma zona afetada pelo calor 23 imediatamente em volta da solda 20. A zona termicamente afetada 23 se estende ao longo de todo o comprimento da solda 20 (isto é, entre as superfícies laterais 18, 19) e se estende perpendicularmente da solda 20 até os limites da zona afetada pelo calor 23a, b posicionada axialmente (por exemplo, zona afetada pelo calor 17) se estende cerca de 0,5 a 0,75 polegada (12,7 - 190,5 milímetros) até qualquer lado da solda. Assim, cada limite 23a, b tipicamente será posicionado cerca de 0,5 a 0,75 polegada (12,7 - 190,5

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 16/92 / 25 milímetros) da solda 20.

[00017] Juntas, a solda 20 e a zona afetada pelo calor 23 definem uma área de interesse 25 na amostra 10 a ser submetida ao teste de SSC. Como será descrito com mais detalhes a seguir, modalidades do aparelho e acessório de teste aqui são empregados para submeter simultaneamente a área de interesse 25 a tensão e gás de sulfeto de hidrogênio para testar sua resistência a SSC. Os resultados de tais testes podem ser usados para solda de grau e/ou qualidade 20 e a área de interesse associada 25 para uso em ambientes ácidos (isto é, ambientes ricos em gás de sulfeto de hidrogênio).

[00018] Referindo-se agora à figura 2, a amostra 10 está mostrada esquematicamente sendo submetida a um teste de flexão de quatro pontos por meio de um conjunto de teste 30. O conjunto de teste 30 inclui um par de elementos de transferência de força superior ou suportes 31a, b, um par de elementos de transferência de força inferiores ou suportes 32a, b, e um prato de prensa de força ou prensa 35. A amostra 10 é montada entre os suportes superiores 31a, b e suportes inferiores 32a, b. Os suportes superiores 31a, b se estendem através da superfície superior 12 entre as superfícies 18, 19 e são orientados paralelos à solda 20 e perpendiculares ao eixo 15 na vista de topo. Em particular, os suportes 31a, b são espaçados de forma uniformemente axial (em relação ao eixo 15) para qualquer lado da solda 20 por uma distância A medida perpendicularmente à solda 20. Os suportes 31a, b são preferivelmente posicionados nos limites da zona afetada pelo calor 23a, b, ou próximos a ela. Assim, a distância A é preferivelmente igual ou dentro de 10 % da distância medida perpendicularmente da solda 20 até cada limite da zona afetada pelo calor 23a, b.

[00019] Os suportes inferiores 32a, b se estendem através da superfície inferior 13 entre as superfícies dianteira e traseira 18, 19 e são orientados paralelos à solda 20 e os suportes superiores 31a, bebida Os suportes inferiores 32a, b são espaçados de forma uniformemente axial (em relação ao

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 17/92 / 25 eixo 15) para qualquer lado da solda 20 por uma distância B medida perpendicularmente à solda 20. A distância B é maior que a distância A previamente descrita, e assim os suportes inferiores 32a, b podem ser descritos como sendo posicionados fora dos suportes 31a, b em relação à solda 20. Nesta modalidade, os suportes inferiores 32a, b são posicionados próximos às extremidades 11a, b, respectivamente. A diferença entre a distância A e a distância B define a distância C igual à distância medida axialmente (em relação ao eixo 15) de cada elemento de transferência de força superior 31a, b até seu elemento de transferência de força inferior correspondente 32a, b no mesmo lado da solda 20. Cada elemento de transferência de força 31a, 31b, 32a, 32b é configurado e arranjado para fazer contato com a amostra 10 ao longo de uma linha. Especificamente, nesta modalidade, cada elemento de transferência de força 31a, 31b, 32a, 32b é um cilindro alongado que cobre toda a largura W da amostra 10 e é orientado paralelo à solda 20.

[00020] Referindo-se ainda à figura 2, os suportes superiores 31a, b são posicionados entre o prato de prensa 35 e a amostra 10, e os suportes inferiores 32a, b são posicionados entre uma superfície inferior plana 50 e a amostra 10. Em particular, o prato de prensa 35 tem uma superfície inferior plana 36 que engata e se estende axialmente (em relação ao eixo 15) através de ambos os suportes 31a, b. As superfícies 36, 50 são superfícies rígidas não deformáveis que comprimem os suportes 31a, 31b, 32a, 32b e a amostra 10 entre eles.

[00021] Referindo-se agora às figuras 2 e 3, as superfícies planas 36, 50 são configuradas para aplicar cargas na amostra 10 por meio dos suportes 31a, 31b, 32a, 32b para gerar tensões na amostra 10. Em geral, forças puramente verticais são preferidas para testes de flexão de quatro pontos. Assim, nesta modalidade, uma carga descendente vertical F é aplicada no prato de prensa 35. Além do mais, a carga F é centralizada longitudinalmente

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 18/92 / 25 e lateralmente em relação ao prato de prensa 35. Adicionalmente, a carga F é centralizada axialmente em relação aos suportes superiores 31a, b e suportes inferiores 32a, b, centralizada lateralmente entre os lados da amostra 18, 19, alinhada verticalmente com a solda 20. Em outras palavras, uma projeção da carga F passa através da solda 20 e é centralizada lateralmente entre os lados 18, 19. Tal posicionamento e orientação particulares da carga F são preferidos, já que não resultam na geração de nenhum torque ou momento rotacional no prato de prensa 35 ou amostra 10.

[00022] A carga F é transferida através do prato de prensa 35 para a superfície superior 12 da amostra 10 por meio de suportes superiores 31a, b. Por causa da orientação da carga F aplicada em relação aos dois suportes 31a, b, cada elemento de transferência de força 31a, b aplica metade da carga F na amostra 10. A carga total F é transferida através da amostra 10 para os suportes inferiores 32a, b e superfície 50. Entretanto, uma vez que a superfície inferior 50 é rígida e não deformável, ela exerce uma força de reação vertical ascendente igual e oposta F que é compartilhada e dividida entre os suportes inferiores 32a, b, e aplicada na superfície inferior 13 da amostra 10. Assim, quando a força descendente vertical F é aplicada no prato de prensa 35, cada suporte superior 31a, b aplica metade da carga F na amostra 10, e cada suporte inferior 32a, b aplica metade da carga F na amostra 10, como mostrado na figura 3. Por causa do posicionamento dos suportes 31a, b e localização da aplicação da carga F no prato de prensa 35, a amostra 10 é submetida a condições estáticas (isto é, a amostra 10 não é submetida a nenhum momento, torque ou aceleração). Adicionalmente, uma vez que os suportes superiores 31a, 31b, 32a, 32b procura flexionar ou impelir as extremidades 11a, b para cima em relação à área de interesse 25, e flexionar ou impelir a área de interesse 25 para baixo em relação às extremidades 11a, b. Em decorrência disto, surgem tensões na amostra 10.

[00023] As tensões induzidas pelo teste de flexão de quatro pontos na

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 19/92 / 25 figura 2 e cargas associadas mostradas na figura 3 incluem tensão compressiva paralela ao eixo 15 na porção superior da amostra 10, e carga de tração paralela ao eixo 15 na porção inferior da amostra 10. As tensões compressivas induzem deformação compressiva na porção superior da amostra 10, e as tensões de tração induzem deformação por tração na porção inferior da amostra 10. Sem ficar limitado por esta ou qualquer teoria particular, a tensão compressiva na amostra 10 diminui se movendo perpendicularmente para baixo a partir da superfície superior 12, e a tensão de tração na amostra 10 diminui linearmente se movendo perpendicularmente para cima a partir da superfície inferior 13. Em particular, a tensão compressiva na amostra 10 diminui para zero e um plano neutro paralelo às superfícies 12, 13, e posicionado entre elas, e a tensão de tração na amostra 10 diminui para zero no plano neutro. Assim, a tensão compressiva e deformação associada na amostra 10 são máximas na superfície superior 12, e a tensão de tração e deformação associada na amostra 10 são máximas na superfície inferior 13. A tensão de tração máxima na amostra 10 durante o teste de flexão de quatro pontos mostrado nas figuras 2 e 3 pode ser calculada de acordo com a equação 1 descrita com mais detalhes a seguir.

[00024] Com propósitos de teste SSC, a combinação de tensão de tração e exposição a gás de sulfeto de hidrogênio apresenta o modo de falha mais comum em soldas por atrito, e assim a tensão de tração e deformação na superfície inferior 13 da amostra 10 na área de interesse 25 são de preocupação e interesse primários. Como mostrado na figura 4, a tensão de tração na amostra 10 na superfície inferior 13 é constante e tem um máximo entre os suportes 31a, b (isto é, na área de interesse 25) e diminui linearmente até zero, indo axialmente (em relação ao eixo 15) do suporte 30a para o suporte 31a e indo axialmente do suporte 30b para o suporte 31b. Sem ficar limitado por esta ou qualquer teoria particular, e como mostrado na tecnologia, a máxima tensão de tração induzida na amostra 10 na superfície

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 20/92 / 25 inferior 13 entre os suportes 31a, b pelo teste de flexão de quatro pontos mostrado na figura 2 pode s^ como se segue:

^LT (equação 1) onde:

St = máxima tensão de tração na amostra 10 na superfície inferior 13 (isto é, entre os suportes superiores 31a, b);

C = distância C entre cada elemento de transferência externo

32a, b e o elemento de transferência interno mais próximo 31a, b;

F = carga F aplicada no prato de força (por exemplo, prato de prensa 35);

L = comprimento L da amostra 10; e

T = espessura T da amostra 10.

[00025] Assim, para um dado aparelho de teste (por exemplo, o conjunto 30), uma vez que a distância C, comprimento do espécime L e espessura do espécime T são estabelecidos, uma tração de tensão específica ST pode ser induzida na amostra 10 na superfície inferior 13 simplesmente ajustando a carga aplicada F.

[00026] Referindo-se agora à figura 5, está mostrada uma modalidade de um aparelho de teste 100 para teste SSC de uma amostra com uma solda (por exemplo, amostra 10 previamente descrita). O aparelho 100 inclui uma câmara de teste 110 e um acessório de teste 120 disposto na câmara de teste 110. Nesta modalidade, a câmara de teste 110 compreende uma base com forma geral de caixa 111 com uma base encerrada 111a e um topo aberto 111b, e uma tampa removível 112 que fecha e sela o topo 111b. A tampa 112 é removida da base 111 para posicionar o acessório de teste 120 dentro da câmara de teste 110. Nesta modalidade, a tampa 112 inclui um suspiro 113 e uma válvula 114 que controla o fluxo de fluido através do suspiro 113. Quando a válvula 114 está aberta, o suspiro 113 permite comunicação fluida entre o interior e exterior da câmara de teste 110.

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 21/92 / 25 [00027] A câmara de teste 110 é parcialmente cheia com um líquido de teste 116 até um nível de líquido 117, definindo assim um banho de fluido

115 no qual o acessório de teste 120 é parcialmente disposta. Então, com a tampa 112 fechando o topo aberto 111b da base 111, gás de sulfeto de hidrogênio 118 é bombeado de um tanque de gás 119 através de uma válvula 119a para o banho de fluido 115. Gás de sulfeto de hidrogênio 118 borbulha através do líquido 116 e enche a porção da câmara de teste 110 entre o nível de líquido 117 e a tampa 112. Uma porção do gás de sulfeto de hidrogênio 118 na câmara de teste 110 difunde para o líquido 116, e satura-o completamente. Como desejado, a válvula 114 pode ser aberta para sangria para remover parte do gás de sulfeto de hidrogênio 118 da câmara de teste 110 através do suspiro 113. De outra forma, a câmara de teste 110 é no geral mantida à temperatura e pressão ambientes.

[00028] A composição de líquido 116 é preferivelmente selecionada igual ou muito similar à dos líquidos de fundo de poço que se espera fazer contato com as soldas para a qual o teste está sendo conduzido. Assim, a composição de líquido 116 pode ser variada para diferentes testes. Por exemplo, para teste SSC de soldas de aço para uso em ambientes ao largo, o líquido 116 é preferivelmente água do mar ou água do mar sintética. Exemplos de composições adequadas para líquido 116 incluem, sem limitações, uma solução de salmoura aquosa acidificada e tamponada (por exemplo, 5,0 % em peso de cloreto de sódio e 0,5 % em peso de ácido acético glacial em água destilada ou deionizada; 5,0 % em peso de cloreto de sódio e 2,5 % em peso de ácido acético glacial e 0,41 % em peso de acetato de sódio dissolvido em água destilada ou deionizada) e uma solução de salmoura aquosa tamponada com um teor de cloro (por exemplo, água destilada ou deionizada contendo 0,5 g/L de acetato e cloreto de sódio). Além do mais, para facilitar o fenômeno de fissuramento por tensão por sulfeto, o líquido

116 preferivelmente tem um pH ácido entre 2,2 e 6,0.

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 22/92 / 25 [00029] Referindo-se agora às figuras 5 e 6, o acessório 120 compreende um alojamento 130 e o conjunto de teste de flexão de quatro pontos 30 previamente descritos disposto dentro do alojamento 130. Em particular, o alojamento 130 inclui uma passagem lado a lado 131 se estendendo horizontalmente através do alojamento 130 e definindo uma câmara interna 132 dentro do alojamento 130. Uma vez que a passagem 131 se estende completamente através do alojamento 130, a câmara 132 fica em comunicação fluida com o líquido 116 e gás de sulfeto de hidrogênio 118 no banho 115. A câmara 132 inclui uma porção inferior 133 definida por paredes paralelas verticais 133a e uma porção superior 134 definida por paredes paralelas verticais 134a se estendendo verticalmente a partir da porção inferior 133. A porção inferior 134 é mais ampla que a porção superior 134. Como será descrito com mais detalhes a seguir, o conjunto de teste 30 fica disposto na porção inferior da câmara 133.

[00030] Um parafuso de carga 135 é rosqueado no furo 134 e tem um eixo central 136, uma primeira extremidade 135a, ou extremidade superior, externa ao alojamento 130, e uma segunda extremidade 135b, ou extremidade inferior, se estendendo até a porção superior da câmara 134. Nesta modalidade, a extremidade superior 135a compreende uma cabeça 137 com uma superfície externa texturizada (por exemplo, recartilhada) e a extremidade inferior 135b compreende uma ponta cilíndrica 138. A superfície externa texturizada da cabeça 137 melhora o engate por atrito e a pega da extremidade superior 135a por uma ferramenta (por exemplo, chave inglesa). O parafuso de carga 135 é rotacionado e avançado verticalmente para dentro e para fora do furo 134 se aplicando torque rotacional no parafuso 135 na extremidade superior 135a por meio da cabeça 137.

[00031] Em geral, o alojamento 130 pode ser feito de qualquer material adequado, mas, preferivelmente, compreende um material rígido durável capaz de suportar as cargas aplicadas pelo parafuso de carga 135 no conjunto

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 23/92 / 25 de teste 30, que pode exceder 2.000 libras (907 kg). Adicionalmente, uma vez que o alojamento 130 é parcialmente submerso em líquido 116, que é saturado com gás de sulfeto de hidrogênio 118, o alojamento 130 é preferivelmente feito de um aço baixa liga que é resistente a SSC. Nesta modalidade exemplar, o alojamento 130 tem uma superfície externa cilíndrica com um diâmetro de cerca de 7,0 polegadas (177,8 milímetros), e tem uma espessura de parede de cerca de 1,5 polegada (38,1 milímetros), medida entre as superfícies externa e interna do alojamento 130.

[00032] O conjunto de teste 30 é disposto na porção inferior da câmara 133 e inclui prato de prensa 35, suportes superiores 31a, b e suportes inferiores 32a, b, como previamente descrito com referência à figura 2. O espécime 10 é montado entre os suportes superiores 31a, b e suportes inferiores 32a, b previamente descritos. A superfície inferior da câmara 132 é plana e suporta os suportes inferiores 32a, b da mesma maneira que a superfície 50 previamente descrita.

[00033] Referindo-se ainda às figuras 5 e 6, nesta modalidade, o acessório 120 também inclui um mancal de empuxo 140, um prato de prensa superior 150 e uma célula de carga 160 arranjados em uma pilha vertical entre o parafuso 135 e o conjunto de teste 30. Como será descrito com mais detalhes a seguir, o mancal 140, o prato de prensa 150, e a célula de carga 160 transferem carga vertical F aplicada pelo parafuso de carga 135 para o prato de prensa inferior 35 do conjunto de teste 30. Como previamente descrito, a aplicação da carga F no prato de prensa inferior 35 submete a amostra 10 a um teste de flexão de quatro pontos e induz tensões internas na amostra 10 (por exemplo, tensão de tração na amostra 10 na superfície inferior 13). Para minimizar e/ou eliminar a aplicação de qualquer momento rotacional na amostra 10, a porção superior 134, porção inferior 133, mancal de empuxo 140, prato de prensa superior 150, célula de carga 160, prato de prensa inferior 35, e amostra 10 são configurados, dimensionados e posicionados de

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 24/92 / 25 maneira tal que cada qual fique centralizado em relação ao parafuso de carga 135 dentro do alojamento 130. Em outras palavras, uma projeção do eixo do parafuso de carga 136 passa verticalmente pelo centro do mancal 140, prato de prensa superior 150, célula de carga 160, prato de prensa inferior 35 e amostra 10 em vista de topo.

[00034] Como mais bem mostrado na figura 6, nesta modalidade ilustrativa, a amostra 10 é centralizada dentro do alojamento 130 com um conjunto de centralização 170 incluindo um elemento de alinhamento alongado 171 e uma chapa de alinhamento 172. O elemento de alinhamento 171 é uma viga retangular que tem uma altura H171 menor que a altura H da amostra 10 e um comprimento igual ao comprimento L da amostra 10. O elemento de alinhamento 171 é colocado entre suportes superiores 31a, b e suportes inferiores 32a, b e se apóia na superfície lateral 19 da amostra 10. A chapa de alinhamento 172 é usada para impelir o elemento de alinhamento 171 e a amostra 10 através da câmara interna 132 até que a amostra 10 fique centralizada dentro do acessório 120 e do alojamento 130. Especificamente, a chapa de alinhamento 172 tem uma largura W171 selecionada de maneira tal que a amostra 10 fique centralizada dentro do acessório 120 e do alojamento 130 quando a chapa de alinhamento 172 entrar em contato com a parte de trás do alojamento 130. Uma vez que a amostra 10 seja centralizada, a chapa de alinhamento 172 pode ser retirada do alojamento 130 e o elemento de alinhamento 171 pode ser removido da câmara 132.

[00035] Referindo-se novamente às figuras 5 e 6, a extremidade inferior 135b do parafuso de carga 135 se apóia no mancal de empuxo 140. Nesta modalidade, a superfície superior do mancal de empuxo 140 inclui um rebaixo cilíndrico 141 que recebe de forma deslizante a ponta cilíndrica 138 do parafuso 135. A ponta 138 tem um diâmetro externo que é substancialmente o mesmo, ou ligeiramente menor, que o diâmetro do rebaixo 141, dessa forma restringindo e/ou impedindo que o mancal de empuxo 140

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 25/92 / 25 pivote ou mova-se translacionalmente em relação à ponta 138 e ao parafuso de carga 135. Tal engate associado da ponta do parafuso 138 e do rebaixo do mancal 141 ajuda manter o alinhamento vertical do parafuso de carga 135 em relação ao mancal de empuxo 140, reduzindo assim a probabilidade de gerar momentos rotacionais que carregariam desuniformemente o conjunto de teste de carga 30. Adicionalmente, nesta modalidade, o mancal de empuxo 140 e o prato de prensa superior 150 são dispostos na porção superior da câmara 134 e engatam de forma deslizante paredes internas verticais 134a que definem a porção superior da câmara 134. Assim, à medida que a ponta do parafuso 137 engata e é rotacionada em relação ao mancal de empuxo 140 em torno do eixo 136, as paredes 134a simultaneamente impedem que o mancal de empuxo 140 e o prato de prensa superior 150 girem junto com o parafuso 135 e guiem o movimento vertical do mancal 140 e do prato de prensa superior 150 na porção superior 134.

[00036] A célula de carga 160 é posicionada entre os pratos de prensa 35, 150 e transfere e mede cargas verticais entre eles. Um condutor elétrico 161 acopla a célula de carga 160 em um dispositivo de saída 162 que exibe a força vertical medida pela célula de carga 160. Em geral, a célula de carga 160 pode compreender qualquer célula de carga adequada capaz de medir as cargas lineares aplicadas. A célula de carga 160 é preferivelmente posicionada acima do nível de fluido 117 de forma que ela não seja danificada pelos fluidos corrosivos no banho 111.

[00037] Nesta modalidade, o prato de prensa inferior 35 tem uma superfície superior 37 incluindo um rebaixo 38 centralizado em relação ao eixo do parafuso 136, verticalmente alinhado com a solda 20, e centralizado entre os suportes 31a, b. A célula de carga 160 é assentada no rebaixo 38, que alinha a célula de carga 160 dentro do acessório 120 e provê uma abertura para o fio 161 sair do acessório 120 a caminho do dispositivo de saída 162. A célula de carga 160 tem um diâmetro externo que é substancialmente igual ou

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 26/92 / 25 ligeiramente menor que a largura do rebaixo 38, dessa forma restringindo e/ou impedindo que o prato de prensa inferior 35 pivote ou gire em relação à célula de carga 160. Tal engate associado da célula de carga 160 e do rebaixo do prato de prensa 38 ajuda manter o alinhamento vertical da célula de carga 160 em relação ao prato de prensa inferior 35, dessa forma reduzindo a probabilidade de gerar momentos rotacionais que poderiam carregar desuniformemente o conjunto de teste 30. Adicionalmente, nesta modalidade, o prato de prensa inferior 35 engata de forma deslizante as paredes internas verticais 133a que definem a porção inferior da câmara 133. Assim, as paredes 132a guiam o movimento vertical do prato de carga inferior 35.

[00038] Para aplicar carga F no prato de prensa 35 para teste SSC de solda 20 e na área de interesse 25 da amostra 10, o parafuso de carga 135 é rotacionado e avançado através do furo do alojamento 134 e para engate com o mancal de empuxo 140. Com a ponta do parafuso 138 assentada no rebaixo do mancal 141, a continuidade da rotação e o avanço do parafuso 135 aplica uma força verticalmente descendente F no mancal de empuxo 140. Deve-se perceber que a aplicação da carga F pela rotação do parafuso 135 permite aplicação e variação suave e controlada da carga F. A rotação do parafuso 135 é conseguida pela aplicação de torque rotacional na cabeça 137, que pode ser feito com uma chave inglesa de mão. O mancal de empuxo 140 transfere a carga F para o prato de prensa 140, que transfere a carga F através da célula de carga 160 para o prato de prensa inferior 35 e conjunto de teste 30. Assim, nesta modalidade, dois pratos de prensa 35, 150 são empregados para transferir carga vertical F para o conjunto de teste 30.

[00039] O aparelho 100 inclui diversos recursos que oferecem o potencial de manter cargas puramente verticais na amostra 10 durante aplicação da carga F, permitindo assim aplicação consistente e uniforme de forças na amostra 10, e minimizando e/ou eliminando a aplicação de momentos rotacionais na amostra 10. Tais recursos incluem o alinhamento

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 27/92 / 25 vertical do parafuso 135, mancal de empuxo 140, pratos de prensa 150, 35, célula de carga 160 e conjunto de teste 30; o engate associado da ponta 138 e rebaixo do mancal 141; o engate associado da célula de carga 160 com o rebaixo do prato de prensa 38; o engate deslizante do mancal 140 e prato de prensa superior 150 com as paredes do alojamento 134a; o engate deslizante do prato de prensa inferior 35 com as paredes do alojamento 133a; e a centralização do mancal 140, pratos de prensa 35, 150, célula de carga 160 e amostra 10 em relação ao eixo do parafuso 136 e do acessório 120.

[00040] Da maneira descrita, a carga vertical F é aplicada no conjunto de teste 30 para colocar a amostra 10 em um teste de flexão de quatro pontos e induzir tensões internas na amostra 10. Durante a aplicação da carga F, a célula de carga 160 e o dispositivo de saída 162 possibilitam medição e monitoramento em tempo real do valor real da carga F e do teste SSC em andamento para alertar o operador de uma falha (fissura ou fratura do espécime). Além do mais, a célula de carga 160 permite controle exato e preciso da carga F e tensão associada induzida na amostra (por exemplo, amostra 10) durante teste SSC com o aparelho 100.

[00041] Como previamente descrito, a carga particular F necessária para atingir a tensão desejada na amostra 10 na superfície inferior 13 pode ser calculada. Dependendo da tensão desejada e da carga correspondente F (necessária para atingir a tensão desejada), o parafuso 135 pode ser rotacionado de maneira suave e controlada em uma primeira direção para aumentar a carga F e rotacionado em uma segunda direção oposta à primeira direção para diminuir a carga F. Assim, o acessório 120 permite aplicação controlada da carga F e indução de tensão na amostra 10. Adicionalmente, a carga F e tensões associadas induzidas na amostra 10 podem ser mantidas constantes em uma região particular da amostra 10 (por exemplo, na área de interesse 25 e na solda 20) por um período de tempo prolongado.

[00042] Em alguns testes de flexão de viga convencionais, a tensão

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 28/92 / 25 induzida é calculada com base nas medições de flexão ou deflexão da amostra. Consequentemente, as amostras usadas em tais testes são tipicamente finas (por exemplo, 0,062 polegada (1,57 milímetro) de espessura) a fim de apresentar uma deflexão suficientemente grande que pode ser medida precisamente. Entretanto, a inclusão da célula de carga 160 permite cálculo simples da tensão induzida sem a necessidade de medir precisamente a deflexão ou flexão, dessa forma eliminando a necessidade de espécime fino. Sem ficar limitado por esta ou qualquer teoria particular, comparada com amostras de teste pequenas, amostras de teste mais espessas refletem mais precisamente o comportamento de soldas em equipamento de fundo de poço usados no campo.

[00043] Durante a aplicação da carga F, o conjunto de teste 30 e a amostra 10 são posicionados abaixo do nível de fluido 117, e assim são expostas a líquido 116 e gás de sulfeto de hidrogênio 118. Assim, a amostra 10, solda 20 e área de interesse 25 são simultaneamente sujeitas a gás de sulfeto de hidrogênio 118 e tensão para o teste SSC. Em geral, a amostra 10 pode ser submetida ao teste de SSC com o aparelho 110 por qualquer período de tempo desejado. Entretanto, consistente com outras normas de teste SSC padronizadas, a amostra 10, solda 20 e área de interesse 25 são preferivelmente testadas por um período de 30 dias.

[00044] Nesta modalidade, o aparelho 100 não inclui nenhum extensômetro resistivo montado na amostra 10, entretanto, em outras modalidades, um ou mais extensômetros resistivos eletrônicos são afixados na amostra (por exemplo, amostra 10) para medir e monitorar tensão induzida na amostra.

[00045] Conforme previamente mostrado e descrito, a amostra de teste 10 é uma barra retangular com superfícies planas ortogonais. Entretanto, no campo, os componentes tubulares de aço de fundo de poço sujeitos a tensão e gás de sulfeto de hidrogênio têm geometrias cilíndricas. Assim, o espécime ou

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 29/92 / 25 amostra de teste SSC que inclui uma superfície cilíndrica oferece o potencial de refletir mais precisamente os efeitos de SSC nos componentes tubulares de fundo de poço e soldas associadas.

[00046] Referindo-se agora à figura 7, está mostrada uma modalidade de um espécime ou amostra de teste 210 que oferece o potencial de refletir mais precisamente o desempenho da solda do componente tubular no campo. Na figura 7, a amostra 210 está mostrada de cabeça para baixo para salientar os recursos na superfície inferior da amostra 210. A figura 8 ilustra a orientação preferida da amostra 210 montada entre suportes superior e inferior 31a, b, 32a, b, respectivamente, do conjunto de teste 30 previamente descrito, e a figura 9 ilustra a amostra 210 sendo submetida ao teste SSC com o aparelho de teste 100 previamente descrito.

[00047] Como mostrado na figura 7, a amostra 210 tem um corpo alongado 211 com um eixo central ou longitudinal 215, uma primeira extremidade 211a e uma segunda extremidade 211b oposta à primeira extremidade 211a. Além do mais, o corpo 211 tem uma superfície superior plana 212 se estendendo entre as extremidades 211a, b, uma superfície inferior 213 se estendendo entre as extremidades 211a, 2b, superfícies de extremidade planas 216, 217 se estendendo verticalmente entre as superfícies superior e inferior 212, 213 nas extremidades 211a, b, respectivamente, e superfícies laterais ou de lado 218, 219, respectivamente, se estendendo entre as superfícies superior e inferior 212, 213.

[00048] Similar à amostra 10 previamente descrita, a amostra 210 é formada de um primeiro componente 221 que se apóia axialmente e é soldado extremidade a extremidade em um segundo componente 222 com uma solda por atrito 220. Os componentes 221, 222 e, consequentemente, a amostra 210 são feitos de um material para o qual se deseja o teste SSC (por exemplo, aço). Uma zona afetada pelo calor 223 se estende no comprimento da solda por atrito 220 e envolve imediatamente a solda por atrito 220. Os limites da

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 30/92 / 25 zona afetada pelo calor 223a, b definem a extensão até a qual a zona afetada pelo calor 223 se estende a partir da solda 220. Juntas, a solda por atrito 220 e a zona afetada pelo calor 223 definem uma área de interesse 225 na amostra 210 a ser submetida ao teste de SSC.

[00049] Diferente da amostra 10 previamente descrita, a superfície inferior 213 e superfícies laterais 218, 219 da amostra 210 não são planas. Especificamente, nesta modalidade, a superfície inferior 213 inclui uma primeira seção lateral 213a, ou externa, uma segunda seção lateral 213b, ou externa, e uma seção intermediária 213c posicionada entre as seções 213a, b. Cada seção 213a, b, c se estende axialmente (em relação ao eixo 215) entre as extremidades 211a, b. Além do mais, a primeira seção lateral 213a se estende entre a seção intermediária 213c e a superfície lateral 218, e a segunda seção lateral 213b se estende entre a seção intermediária 213c e a superfície lateral 219. Nesta modalidade, cada seção lateral 213a, b da superfície inferior 213 é plana, entretanto, a seção intermediária 213c da superfície inferior 213 é arqueada. Em particular, a seção intermediária 213c é côncava e cilíndrica. Nesta modalidade, a seção intermediária 213c tem um raio de curvatura constante. Nesta modalidade, o raio da seção intermediária 213c da superfície inferior 213 é suficientemente grande a ponto de ter pouco ou nenhum impacto nos cálculos da tensão de tração máxima. Em outras palavras, mesmo que a amostra 210 não tenha uma espessura uniforme (por causa da curvatura da seção intermediária 213c), a equação 1 previamente discutida pode ainda ser usada para calcular a tensão de tração máxima induzida na amostra 210 na superfície inferior 213. Cada superfície lateral 218, 219 se estende axialmente (em relação ao eixo 215) entre as extremidades 211a, b. Além do mais, as superfícies laterais 218, 219 se estendem entre a superfície superior 212 e as seções da superfície inferior 213a, b, respectivamente. Nesta modalidade, cada superfície lateral 218, 219 é convexa.

[00050] As seções laterais 213a, b da superfície inferior 213 são planas

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 31/92 / 25 para reduzir a probabilidade de concentração de tensão quando a amostra 210 for montada no conjunto de teste 30 previamente descrito e os suportes inferiores 32a, b se apoiarem nas seções 213a, b. Além do mais, a interseção de cada seção lateral 213a, b com a seção intermediária 213c é redonda ou arredondada para reduzir concentração de tensão, e a interseção de cada seção lateral 213a, b com sua superfície lateral correspondente 218, 219, respectivamente, é redonda ou arredondada para reduzir a concentração de tensão. O arredondamento das interseções entre cada seção lateral 213a, b com sua superfície lateral correspondente 218, 219, respectivamente, também limita acesso e difusão de hidrogênio para uma única superfície, oposto a duas superfícies interseccionantes distintas.

[00051] Referindo-se agora às figuras 8 e 9, a amostra 210 é montada no conjunto de teste 30 e submetida ao teste de SSC no aparelho 100 da mesma maneira que a amostra 10 previamente descrita. A saber, a amostra 210 é montada entre os suportes superiores 31a, b e os suportes de força inferiores 32a, b. O conjunto de alinhamento da amostra 170 previamente descrito pode ser usado para centralizar a amostra 210 em relação ao parafuso 135 e ao alojamento 130. Os suportes 31a, b se estendem através da superfície superior 212 entre as superfícies 218, 219. A superfície superior 212 é plana, e assim cada suporte 31a, b faz continuamente contato com a superfície 212 entre as superfícies laterais 218, 218. Além do mais, os suportes 31a, b são orientados paralelos à solda por atrito 220 e são uniformemente espaçadas para qualquer lado da solda 220 a uma distância A medida perpendicularmente à solda 220. A distância A é igual ou dentro de 10 % da distância medida perpendicularmente da solda 220 até o limite da zona afetada pelo calor 223. Assim, os suportes 31a, b são posicionados de forma a se estender ao longo dos limites da zona afetada pelo calor 223a, b, respectivamente.

[00052] Os suportes inferiores 32a, b se estendem através da superfície

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 32/92 / 25 inferior 213 entre as superfícies laterais 218, 219 e são orientadas paralelas à solda por atrito 220. Os suportes 32a, b engatam as seções laterais planas 213a, b da superfície inferior 213, mas não faze contato com a seção cilíndrica intermediária 213c uma vez que ela é rebaixada em relação às superfícies 213a, b. Os suportes 32a, b são uniformemente espaçados para qualquer lado da solda 220 por uma distância lateral B medida perpendicularmente à solda 220. A distância B é maior que a distância A.

[00053] Os suportes 31a, b aplicam forças na amostra 210 ao longo da superfície superior 212, e os suportes inferiores 32a, b aplicam forças na amostra 210 ao longo das seções da superfície inferior 213a, b. Nesta modalidade, o foco primário do teste SSC é a área de interesse 225 ao longo da seção intermediária cilíndrica curva 213c da superfície inferior 213.

[00054] Durante aplicação de uma carga F aplicada pelo parafuso de carga 135, o conjunto de teste 30 e a amostra 210 são posicionados abaixo do nível de fluido 117, e assim são expostas a líquido 116 e gás de sulfeto de hidrogênio 118. Assim, a amostra 210, solda 220 e área de interesse 225 são simultaneamente sujeitas a gás de sulfeto de hidrogênio 118 e tensão para o teste SSC. Em geral, a amostra 210 pode ser submetida ao teste de SSC com o aparelho 100 por qualquer período de tempo desejado. Entretanto, consistente com outras normas de teste SSC padronizadas, a amostra 210, solda 220 e área de interesse 225 são preferivelmente testadas por um período de 30 dias.

[00055] Da maneira descrita, modalidades do aparelho de teste 100 fornecem um sistema para uso em teste de corrosão de 30 dias de SSC de soldas de aço (por exemplo, soldas por atrito). Tal teste garante que as soldas de aço podem sobreviver sob uma tensão prescrita em um ambiente líquido com exposição a gás de sulfeto de hidrogênio por uma duração de pelo menos 30 dias. Além do mais, modalidades do aparelho 100 fornecem um sistema relativamente simples de baixo custo e fácil de usar para teste frequente e/ou repetido de soldas e zonas afetadas pelo calor associadas.

Petição 870190107815, de 24/10/2019, pág. 33/92 / 25 [00056] Embora modalidades preferidas tenham sido mostradas e descritas, suas modificações podem ser feitas pelos versados na tecnologia sem fugir do escopo ou preceitos apresentados. As modalidades aqui descritas são apenas exemplares, e não limitantes. Muitas variações e modificações dos sistemas, aparelho e processos aqui descritos são possíveis e estão de acordo com o escopo da invenção. Por exemplo, as dimensões relativas de várias partes, os materiais dos quais as várias partes são feitas, e outros parâmetros podem ser variados. Correspondentemente, o escopo de proteção não está limitado às modalidades aqui descritas, mas está somente limitado pelas reivindicações seguintes, cujo escopo deve incluir todos equivalentes da matéria objeto das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para teste de fissura por tensão de sulfeto, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma câmara de teste encerrada (110) incluindo um banho de fluido (115) compreendendo um líquido (116) saturado com gás de sulfeto de hidrogênio (118);

um acessório de teste (120) disposto na câmara de teste (110) e submerso pelo menos parcialmente no banho de fluido (115), em que o acessório de teste (120) inclui um alojamento (130) com uma câmara interna (132) em comunicação fluida com o banho de fluido (115) e um conjunto de teste (30) disposto na câmara interna (132);

em que o conjunto de teste (30) compreende:

um primeiro suporte superior (31a) e um segundo suporte superior (31b);

um primeiro suporte inferior (32a) e um segundo suporte inferior (32b); e um primeiro prato de prensa (35) engatando cada um dos suportes superiores (31a, 31b) e adaptado para transferir uma carga vertical aplicada (F) para os suportes superiores (31a, 31b);

um segundo prato de prensa (150) disposto na câmara interna (132) do alojamento (130) acima do primeiro prato de prensa (35), em que o segundo prato de prensa (150) engata de forma deslizante um par de paredes internas verticais opostas (133a) do alojamento (130) e é configurado para transferir a carga vertical aplicada (F) para o primeiro prato de prensa (35);

um espécime de teste (10, 210) montado no conjunto de teste (30) entre os suportes superiores (31a, 31b) e os suportes inferiores (32a, 32b), os suportes superiores (31a, 31b) engatando uma superfície superior (12, 212) do espécime de teste (10, 210) e os suportes inferiores (32a, 32b) engatando uma superfície inferior (13, 213) do espécime de teste (10, 210);

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2 / 6 em que o espécime de teste (10, 210) tem um eixo longitudinal (15, 215), uma primeira extremidade (11a, 211a), uma segunda extremidade (11b, 211b) oposta à primeira extremidade (11a, 211a), e inclui uma solda (20) e uma zona afetada pelo calor (23) axialmente disposta entre a primeira extremidade (11a, 211a) e a segunda extremidade (11b, 211b);

em que o primeiro suporte superior (31a) é axialmente posicionado entre a solda (20) e a primeira extremidade (11a, 211a) e o segundo suporte superior (31b) é axialmente posicionado entre a solda (20) e a segunda extremidade (11b, 211b);

em que o primeiro suporte inferior (32a) é axialmente posicionado entre o primeiro suporte superior (31a) e a primeira extremidade (11a, 211a) e o segundo suporte inferior (32b) é axialmente posicionado entre o segundo suporte superior (31b) e a segunda extremidade (11b, 211b).

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro suporte superior (31a) e o segundo suporte superior (31b) são uniformemente espaçados axialmente da solda (20), e em que o primeiro suporte inferior (32a) e o segundo suporte inferior (32b) são uniformemente espaçados axialmente da solda (20).
3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a zona afetada pelo calor (23) tem um primeiro limite (23a) axialmente disposto entre a solda (20) e a primeira extremidade (11a, 211a) e um segundo limite (23b) axialmente disposto entre a solda (20) e a segunda extremidade (11b, 211b);

em que o primeiro suporte superior (31a) é posicionado ao longo do primeiro limite (23a) da zona afetada pelo calor (23) e o segundo suporte superior (31b) é posicionado ao longo do segundo limite (23b) da zona afetada pelo calor (23).
4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a solda (20) é uma solda por atrito.

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5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma célula de carga (160) disposta na câmara interna (132) do alojamento (130), em que a célula de carga (160) é posicionada entre o primeiro prato de prensa (35) e o segundo prato de prensa (150) e é adaptada para medir a carga vertical aplicada (F).
6. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro prato de prensa (35) tem uma superfície superior (37) incluindo um rebaixo (38) e em que a célula de carga (160) é assentada no rebaixo (38).
7. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um mancal de empuxo (140) engatando o segundo prato de prensa (150) e um parafuso de carga (135) engatando de forma rosqueada um furo passante (134) no alojamento (130);

em que o parafuso de carga (135) tem uma primeira extremidade (135a) externa ao alojamento (130) e uma segunda extremidade (135b) se estendendo ao interior da câmara interna (132) do alojamento (130) e engatando o mancal de empuxo (140).
8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade (135b) do parafuso de carga (135) engata um rebaixo associado (141) em uma superfície superior do mancal de empuxo (140).
9. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade (135b) do parafuso de carga (135) compreende uma ponta cilíndrica (138) que se associa com o rebaixo (141).
10. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o mancal de empuxo (140) engata de forma deslizante o alojamento (130).
11. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de saída (162)

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4 / 6 adaptado para exibir a força aplicada medida pela célula de carga (160).
12. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o espécime de teste (210) inclui uma primeira superfície lateral (218) se estendendo da superfície inferior (213) até a superfície superior (212) e uma segunda superfície lateral (219) oposta à primeira superfície lateral (218) e se estendendo da superfície inferior (213) até a superfície superior (212);

em que a superfície inferior (213) inclui uma primeira seção plana (213a) que se estende axialmente da primeira extremidade (211a) até a segunda extremidade (211b) e intersecciona a primeira superfície lateral (218), uma segunda seção plana (213b) que se estende axialmente da primeira extremidade (211a) até a segunda extremidade (211b) e intersecciona a segunda superfície lateral (219), e uma seção intermediária (213c) disposta entre a primeira seção plana (213a) e a segunda seção plana (213b); e em que a seção intermediária (213c) da superfície inferior (213) é uma superfície cilíndrica se estendendo da primeira extremidade (211a) até a segunda extremidade (211b).
13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que uma interseção entre a primeira seção plana (213a) da superfície inferior (213) e a primeira superfície lateral (218) é arredondada, e a interseção da segunda seção plana (213b) da superfície inferior (213) e da segunda superfície lateral (219) é arredondada.
14. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alojamento (130) é feito de um material que é resistente a corrosão por sulfeto de hidrogênio.
15. Método para teste de corrosão de uma solda (20), caracterizado pelo fato de que compreende:

(a) prover um espécime de teste (10, 210) com um eixo longitudinal (15, 215), uma primeira extremidade (11a, 211a), uma segunda

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5 / 6 extremidade oposta (11b, 211b) à primeira extremidade (11a, 211a), e uma solda (20) axialmente posicionada entre a primeira extremidade (11a, 211a) e a segunda extremidade (11b, 211b);

(b) montar o espécime de teste (10, 210) entre um par de suportes superiores (31a, 31b) e um par de suportes inferiores (32a, 32b);

(c) submeter o espécime de teste (10, 210) a um teste de flexão de quatro pontos com os suportes superiores (31a, 31b) e os suportes inferiores (32a, 32b) para induzir tensão de tração no espécime de teste (10, 210) ao longo de uma superfície inferior (13, 213) do espécime de teste (10, 210); e (d) expor a solda (20) a gás de sulfeto de hidrogênio (118) durante (c);

em que a solda (20) é uma solda por atrito (20);

em que (c) compreende:

(c1) aplicar uma carga vertical (F) nos suportes superiores (31a, 31b) com um primeiro prato de prensa (35);

(c2) aplicar a carga vertical (F) no primeiro prato de prensa (35) com um segundo prato de prensa (150) e medir a carga aplicada com uma célula de carga (160) posicionada entre o primeiro prato de prensa (35) e o segundo prato de prensa (150).
16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:

escoar o gás de sulfeto de hidrogênio (118) através de um líquido (116) em um banho de líquido (115);

submergir o espécime de teste (10, 210) no banho de líquido (115).
17. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente (f) realizar continuamente (c) e (d) por pelo menos 30 dias.

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18. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a superfície inferior (213) do espécime de teste (210) inclui uma superfície cilíndrica antes de submeter o espécime de teste (210) ao teste de flexão de quatro pontos em (c).
19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a superfície cilíndrica é uma superfície côncava se estendendo da primeira extremidade (211a) até a segunda extremidade (211b) do espécime de teste (210).
20. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o espécime de teste (10, 210) inclui uma zona afetada pelo calor (23) se estendendo entre um primeiro limite (23a) axialmente disposto entre a solda (20) e a primeira extremidade (11a, 211a) e um segundo limite (23b) axialmente disposto entre a solda (20) e a segunda extremidade (11b, 211b); e em que (b) compreende posicionar um dos suportes superiores (31a, 31b) ao longo do primeiro limite (23a) da zona afetada pelo calor (23) e posicionar o outro dos suportes superiores (31a, 31b) ao longo do segundo limite (23b) da zona afetada pelo calor (23).