تعیین تجربی چقرمگی شکست جوش محیطی در خطوط لوله انتقال گاز با روش نرمی باربرداری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، سهند، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، سهند، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، سهند، ایران

چکیده

ارزیابی­هایی که در مورد استحکام خطوط لوله انجام می­شوند، نقش مهمی در طراحی و بهره برداری ایمن از این سازه­ها دارند. خطوط لوله گاهی در معرض تغییر شکل­های خمشی و کششی قرار می­گیرند و این تغییر شکل­ها جوش محیطی آنها را که می­توانند عیب­ها و ترک­های ریزی در درون خود داشته باشند، تحت کشش قرار می­دهد. بنابراین ارزیابی میزان مقاومت جوش محیطی در برابر رشد ترک­ها و شکست از اهمیت خاصی برخوردار است. در این تحقیق، چقرمگی با معیار KIC برای ماده جوش محیطی خطوط لوله انتقال گاز ایران مطابق استاندارد ASTM E1820 تعیین شده است. برای این­کار آزمایش­های تک نمونه­ای با استفاده از نمونه­های آزمایش از نوع کششی فشرده با شیارهای جانبی و دارای ترک­های خستگی جهت تعیین منحنی مقاومت در برابر رشد ترک با استفاده از روش نرمی باربرداری انجام شده است. جهت ساخت نمونه­های آزمایش، قطعاتی از بدنه لوله API X65 جدا و مطابق جوشکاری محیطی که در ساخت خطوط لوله انتقال گاز ایران انجام می­شود، به همدیگر جوش داده شدند. سپس نمونه­های نهایی با استفاده از قطعات جوشکاری شده ساخته شدند. پس از انجام آزمایش­ها و محاسبات لازم، مقدار عددی KIC برای ماده جوش محیطی  MPam1/2 166 محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Hopkins P. H., The Structural Integrity of Oil and Gas Transmition Pipelines, Elsevier publishers, Vol.1, pp. 1-62, 2002.
[2] Ju J.B., Kim W. S., and Jang J. I., Variations in DBTT and CTOD within weld heat-affected zone of API X65 pipeline steel, Material Science and Engineering A, Vol. 546, pp. 258-262, 2012.
[3] Carbal M. A., and Kimber M. J., Pipeline fracture experiences in Australia and north America, Pipeline Fracture Experience, Vol. 3, pp. 1-21, 1997.
[4] Satoshi I., Ryuji M., and Katsumi M.,Safety and Integrity Assesment Technology for Linepipe, JFE Technical Report No.18, pp. 36-42, 2013.
[5] Medina S. F., Rancel L., Gomez M., and Amo J. M.,Prediction of KIC in a high strength bainitic steel, Engineering Failure Analysis, Vol. 35, pp. 524-532, 2013.
[6] Lee J. S., Ju J. B., Jang J. I., Kim W. S., and Kwon D.,Weld crack assessment in API X65 pipeline: failure assessment diagrams with variations in representative mechanical properties, Materials Science and Engineering A, Vol. 373, No. 1, pp. 122-130, 2004.
[7] Yang Z. Z., Tian W., Ma Q. R., Li Y. L., Li J. K., Gao J. Z., and Zhang H. B.,Mechanical properties of longitudinal submerged arc weded steel pipes used for gas pipeline of offshore oil, Acta Metallurgica Sinica, Vol. 21, No. 2, pp. 85-93, 2008.
[8] هاشمی سید حجت، کیمیابخش مسعود، تعیین تجربی و عددی چقرمگی شکست فولاد لوله­های اتقال گاز با گروه API X65، نشریه علمی پژوهشی امیرکبیر، سال 45، شماره 2، صفحه1-9، زمستان 1392.
[9] فرهی علی، هاشمی سیدحجت، تعیین تجربی چقرمگی شکست در درزجوش مارپیچ لوله فولادی ترمومکانیکال، مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه­ها و شاره­ها، سال 2، شماره 4، صفحه25-35، 1392.
[10] American Society for Testing and Materials, ASTM E8/E8M:"Standard test methods for tension teting of metallic material", 2011.
[11] American Society for Testing and Materials, ASTM E23:"Standard test method for notched bar impact testing of metallic material", 2007.
[12] American Petroleum Institute, API specifications 5L:"Specifications for line pip", 2010.   
[13] Rolf S. T., and Novak S. T.,"Impact testing of metal", ASTM STP 463, American Society for Testing and Materials, pp. 124-159, 1970.
[14] Barsom J.M., and Rolf S.T., Impact testing of metals, ASTM STP 466, American Society for Testing and Materials, pp. 281-302, 1970.
[15] Roberts R., and Newton C., Interpretive report on small scale test correlations with KIC data, Welding Research Council Bulletin, Vol. 265, pp. 1-18, 1981.
[16] American Society for Testing and Materials, ASTM E399: Standard test method for linear – elastic plain strain fracture toughness KIC of metallic materials, 2011.
[17] American Society  for Testing and Materials, ASTM E1820: Standard test method for measurement of fracture toughness, 2013.
[18] Anderson T. L., Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications, 3rd Edition, CRC Press, New York, 2005.
[19] Baron A. A., The generalized diagram of fracture toughness for pipeline steels, International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 98, pp. 26-29, 2012.