Pelo alto custo da substituição completa de dutos danificados (logística, material e parada de produção), reparos localizados são cada vez mais comuns e vantajosos. Algumas das principais técnicas de reabilitação de dutos consiste na reparação da perda volumétrica localizada, seguida da aplicação de um invólucro que serve como repositor da resistência mecânica no local do defeito. Entre as técnicas e materiais mais comuns estão: braçadeiras mecânicas parafusadas e/ou soldadas, reparo por deposição de solda, trepanação ou niple.
Com o avanço da engenharia de materiais após a Segunda Guerra Mundial, novas soluções em materiais surgiram para situações diversas, como a aplicação de materiais compósitos nas indústrias aeroespacial, marinha e automobilística (DAS e NIZAM, 2014). Compósitos são materiais multifásicos, com fases macro-constituites separadas por uma interface (CALLISTER, 2017). A associação de materiais visa a obtenção de diferentes propriedades que nenhum dos componentes individualmente apresenta (MENDONÇA, 2005).
Por serem produtos da junção de materiais quimicamente diferentes, os materiais compósitos são classificados como ortotrópicos, apresentando variação de suas propriedades de acordo com a orientação analisada. A avaliação e controle de tais propriedades permite a produção de materiais finais com melhoria da resistência à corrosão e à fadiga para aplicação de componentes na área aeronáutica, naval, aeroespacial, submarina, automobilística e até na área biomédica, como o uso de implantes ortopédicos.
No restauro de dutos de petróleo e gás com defeito por corrosão, a aplicação de FRPs (fiber reinforced polymer) se mostra como uma potencial vantagem em comparação a outras metodologias de reabilitação, uma vez que não demanda a parada total da estação de refinaria e elimina o risco relacionado à explosão (risco associado ao reparo por deposição de solda ou soldagem de braçadeiras mecânicas), bem como vazamentos e conseguintes contaminações. Os compósitos do tipo FRPs são formados por duas principais fases, sendo uma matriz polimérica, termofixa ou termoplástica, como epóxis, poliésteres insaturados e ésteres de vinil, e uma fase dispersa (reforço) com fibras de carbono, vidro e/ou aramida.
Por se tratar de um cenário com múltiplas variáveis (cargas multifísicas, dimensões de reparo e substrato do duto, conexões, tensões na aplicação do reparo, ambiente da aplicação, perícia de funcionários, entre outros), houve uma tímida evolução quanto às tecnologias desenvolvidas na área de reparos e inspeção, principalmente em se tratando de dutos submarinos, submetidos a cargas multifísicas. Destacam-se:
- Otimização de técnicas de inspeção não-destrutivas de dutos com defeitos por corrosão (LIU, Xiuquan et al. 2018).
- Máquinas de PIG (pipeline intervention gadget) instrumentado para mapeamento de defeitos (MISHRA, Devesh et al. 2019).
- Normas internacionais de reparação de dutos com defeito (ISO/TS - 24817: petroleum, petrochemical and natural gas industries - composite repairs for pipework - qualification and design, installation, testing and inspection. 2017; ASME - PCC-2: repair of pressure equipment and piping. 2018).
Cabe destacar, assim, a criação tardia de normas internacionais para regulamentação dos procedimentos de reparo em dutos, uma vez que este tipo de reabilitação de sistemas já é aplicado desde os anos 80 (LIM, Kar Sing et al.).As normas ISO/TS 24817 e ASME PCC-2 determinam os parâmetros necessários para a inspeção, qualificação, projeto e instalação de reparos compósitos em sistemas de dutos, de acordo com o tipo de defeito apresentado: tipo A – defeitos não passantes com até 80% de perda de espessura; tipo B – defeitos passantes ou que se tornarão passantes (mais de 80% de perda de espessura); amassamentos. Os defeitos por corrosão podem ser classificados, ainda, de acordo com sua abrangência: localizados ou generalizados.
Existe, entretanto, uma carência quanto ao estudo do dimensionamento ideal dos reparos compósitos, bem como sua relação com os defeitos e consequentes pressões de falha em dutos submarinos, os quais estão submetidos a cargas multifísicas (a se considerar: pressão interna de trabalho, pressão externa da coluna d’água e cargas termomecânicas). Este ponto foi notado como um grande fator de influência, apesar da baixa disponibilidade de artigos e estudos que definam uma relação otimizada entre os defeitos no duto, a pressão de falha para o mesmo e as dimensões do reparo a ser aplicado (MUDA et al. Burst Pressure Strength of Corroded Subsea Pipeline Repaired Composite Fiber-Reinforced Polymer Patches). A partir desta necessidade, a engenharia moderna lida com a tarefa de estudar e desenvolver novas metodologias e materiais para reparos na indústria de petróleo e gás, bem como otimizar os conhecimentos já existentes.