Pipeline composite repair systems : an overview and a numerical study

Corrosion of long-spanning steel pipelines is a critical issue in oil and gas transmission networks. Several repair methods are available for reinforcing and rehabilitating defected steel pipes. Fiber-reinforced polymer (FRP) composite repairs are used in this context. FRP composites are applicable in the form of wraps, spanning the whole circumference of the defected section, and patches, spanning only a few centimeters in the hoop direction. Several experimental and numerical analyses have been carried out to investigate their performance and structural integrity under the applied operating pressures of pipes. Most of the numerical studies reported in the literature make use of three-dimensional solid finite element models to analyze the response of the FRP repaired pipelines. This study introduces a two-dimensional plane strain finite element model, representing the central section of the defected area. The model is validated by comparing the estimated burst pressure with the experimental and numerical values (using 3D solid elements) available from the literature.

La corrosione delle condutture in acciaio è un problema critico nelle reti di trasporto di petrolio e gas. Gli elementi difettosi possono essere riparati con l'utilizzo di compositi polimerici rinforzati da fibre (FRP). Questi compositi sono disponibili sotto forma di avvolgimenti che coprono l'intera circonferenza della sezione difettosa, e di pezze. Diverse analisi sperimentali e numeriche hanno studiato le prestazioni e l'integrità strutturale delle tubazioni così riparate. La maggior parte degli studi numerici riportati in letteratura si avvale di modelli tridimensionali ad elementi finiti per simulare la risposta delle tubazioni riparate con FRP. In questo lavoro, la risposta meccanica di una tubazione difettosa riparata con FRP viene simulata utilizzando un modello a elementi finiti piani confrontando la pressione di scoppio cosi stimata con i valori sperimentali e numerici (ottenuti utilizzando modelli solidi 3D) disponibili in letteratura.