0/5
0رای
این پســت برای شما مفیــد بود ؟
  • 5عالی بود
  • 3خوب بود
  • 2معمولی بود
  • 1بد بود

شکست لوله فولادی و راه های جلوگیری

خطوط لوله فولادی از جمله لوله سپاهان نفت و گاز را تحت فشارهای بالا در مسافت های طولانی جابجا می کنند میلیون ها کیلومتر از این روش انتقال در سراسر جهان وجود دارد و شکست های ناگهانی این لوله ها سبب زیان های اقتصادی و تلفات زیست محیطی فراوان در هر سال می شود. نوسانات ناشی از ارتعاشات زمین نوسانات فشار سیال داخل لوله، خوردگی توسط عوامل محیطی و ……. باعث ایجاد ترک در این لوله ها می شوند که این ترک ها می توانند با سرعت ها و مسافت های بالا رشد کرده و سبب شکست دینامیکی لوله شوند.

یافتن معیارهای مناسب جهت جلوگیری و کنترل این شکست یکی از چالش های مهم در مکانیک شکست دینامیکی است. لوله های انتقال گاز زمانی دچار رشد سریع ترک می شوند که ترک تمام عمق در راستای محوری ایجاد شده باشد و فشار داخلی گاز به میزان حداقل فشار بحرانی جهت شروع شکست دینامیکی رسیده باشد. البته وابسته به مشخصات و معیارهای انتشار ترک ممکن است رشد ترک متوقف شود.

در حین رشد سریع در راستای محوری ترک در سرعت ثابتی ادامه می یابد و شرایط یکنواخت غالب می شود. مطلوب است که از این حالت جلوگیری شود و ترک پس از رشد کوتاهی متوقف شود از آن جا که جلوگیری حتمی از ایجاد ترک امکان پذیر نیست یافتن معیارهای مناسب جهت ایجاد شرایط توقف ترک به منظور جلوگیری از یک شکست فاجعه بار دینامیکی اهمیت می یابد. به منظور افزایش میزان گار انتقالی برای مثال برای لوله سپاهان و اهداف اقتصادی تلاش بر این است که لوله های انتقال گار با قطر و فشار بیشتر و ضخامت بهینه طراحی شوند.

حل مساله شکست نرم لوله انتقال گاز

تاکنون بررسی های آزمایشگاهی، عددی و تحلیلی مختلفی در این زمینه انجام شده است. در تلاش برای حل مساله شکست نرم لوله های انتقال گاز آزمایش هایی در دهه های ۸ و ۹ قرن بیستم انجام شده که نتایج آن ها به صورت زیر خلاصه می شود

  • با بالا بردن دما بالاتر از دمای گذار به شکست نرم می توان رشد ترک را متوقف کرد
  • با معین کردن حداقل چقرمگی برای لوله فولادی تحت تنش های مشخص می توان از شروع رشد ترک جلوگیری کرد
  • در لوله های انتقال در مناطق دور افتاده می توان یک میانگین چقرمگی برای لوله سپاهان به دست آورد و مطمئن بود که ترک پس از رشد به میزان قابل قبولی خود به خود متوقف می شود.

در همان زمان کارهایی برای جلوگیری از شروع رشد ترک انجام شد اما به هر حال از بین بردن تمام عوامل ایجاد ترک نشدنی است. بنابراین کنترل شکست دینامیکی ترک به یکی از زمینه های تحقیقاتی مهم در طراحی خطوط انتقال تبدیل شد. پس از آن کمیته تحقیق خطوط انتقال انجمن گاز آمریکا و انجمن گاز بریتانیا و مرکز مطالعات آهن و فولاد آمریکا شروع به جمع آوری داده های آزمایش های انجام شده و ارتباط دادن آن ها با مفروضات تئوری کردند و رابطه های نیمه تجربی براساس تعادل انرژی و سرعت ترک یافتند.

جلوگیری از رشد ترک در لوله سپاهان

با استفاده از این روابط می توان یک چقرمگی لازم برای توقف رشد ترک به دست آورد ولی متاسفانه اختلاف هایی بین چقرمگی های به دست آمده وجود داشت. گروه تحقیق لوله های انتقال اروپا این اختلاف را ناشی از تفاوت در ابعاد لوله ها اعلام کرد. جهت کنترل پارامترهای شکست در سازه های واقعی استفاده از نمونه هایی با ابعاد کوچک تر آزمایشگاهی مورد نظر است آشناترین نمونه در این مورد تست کشش ساده است.

همین بحث ها برای مثال در لوله سپاهان نیز وجود دارد آزمایش هایی با ابعاد واقعی بسیار پرهزینه و وقت گیر بوده همچنین این تست ها با پارامترهای زیادی چون ابعاد لوله سپاهان ، فشار، اجزای گاز و غیره سروکار دارند و با توجه به تعدد فولادها انجام این تست ها امکان پذیر نیست لذا تست هایی چون تست ضربه پاندولی و آزمایش رشد ترک به وسیله سقوط وزنه در ابعاد کوچک تر برای تعیین چقرمگی شکست دینامیکی مورد استفاده قرار می گیرد.

نتایج نشان داده است که برای لوله های فولادی پیش بینی شکست دینامیکی توسط DWTT نسبت به تست CVN به نتایج آزمایش های با ابعاد واقعی نزدیک تر است.در دو دهه اخیر آزمایش های متعددی جهت اندازه گیری چقرمگی شکست دینامیکی در قالب ضریب تمرکز تنش دینامیکی که از خواص ماده محسوب می شود معرفی و انجام شده است با توجه به این که در حوزه شکست دینامیکی رفتار ماده وابسته به سرعت است این آزمایش ها عموما به روش های نوری بوده و در آن ها از دوربین ها با فریم بر ثانیه بالا استفاده می شود.

۰
۰رای
این پســت برای شما مفیــد بود ؟
  • ۵عالی بود
  • ۳خوب بود
  • ۲معمولی بود
  • ۱بد بود

پیشنهاد می کنیم مطالعه کنید

0

سوالات و نظرات کاربران

نمایش موافق ترین ها
    0

    سوالات و نظرات کاربران

    اختیاری

    اشتراک گذاری