توصيفگر ها :
شبيه سازي عددي , انشعاب گرم , تنش پسماند , طول عمر , نرم افزار انسيس , جوشكاري , نرم افزار اف اي سيف
چكيده فارسي :
عمليات انشعاب گرم در صنايع مختلفي مانند پتروشيمي، معدن¬كاري، تأسيسات مرتبط با شركت گاز، خطوط لوله و ميدان‌هاي نفتي و گازي به صورت¬هاي مختلفي انجام مي‌گيرد. عمليات انشعاب گرم روشي است كه غالباً در ترميم، اصلاح يا تمديد خطوط لوله گاز استفاده مي¬شود. اين فرآيند عبارت است از طراحي و نصب يك اتصال و انشعاب جديد بر روي خطوطي كه در هر يك از صنايع مذكور در حال سرويس‌دهي مي‌باشند. جوشكاري مهم¬ترين قسمت عمليات انشعاب گرم براي نصب اتصال 2C بر روي خط¬لوله براي انشعاب گيري است. به دليل ايجاد عيوب جوشكاري بررسي اين عيوب در لوله‌ها از اهميت بالايي برخوردار است. تنش¬هاي پسماند ناشي از جوشكاري باعث تسريع در ايجاد و رشد ريز ترك¬ها مي¬شود از اين رو در اين پژوهش به بررسي تنش¬هاي پسماند كششي ناشي از جوشكاري در خط¬لوله گاز و تاثير اين تنش¬ها بر عمر خستگي يك نمونه لوله پرداخته شده¬است. جنس خط¬لوله فولاد API X70 5L با قطر 762 ميلي¬متر و ضخامت 3/14 ميلي متر است كه بر روي آن يك لوله انشعابي با قطر 6/800 ميلي¬متر از همان جنس و با ضخامت 5/17 ميلي متر توسط يك پاس عمليات جوشكاري دستي متصل مي¬شود. در اين پژوهش ابتدا تحليل حرارتي لوله حاوي سيال به كمك نگاشت تابع گلداك براي لوله در نرم¬افزار انسيس انجام شده¬است و سپس تغييرات حرارتي حاصل از اين تحليل به عنوان شرايط اوليه به منظور محاسبه¬ي تنش¬هاي پسماند مورد استفاده قرار مي¬گيرد. در نهايت پس از محاسبه تنش¬هاي پسماند، با استفاده از نرم افزار اف¬اي¬سيف عمر خستگي نمونه تحت تاثير نيروهاي فشاري ناشي از سيال عبوري در حضور تنش¬هاي پسماند مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور تعيين تاثير تنش¬هاي پسماند ناشي از جوشكاري بر عمر خط¬لوله، عمر خستگي خط¬لوله يك¬بار با لحاظ كردن اين تنش¬ها و يك¬بار بدون آن مورد محاسبه قرار گرفته است. نوسانات فشار گاز خط به عنوان عامل خستگي¬زا در محاسبات لحاظ شده است. با توجه به نتايج بدست آمده مي¬توان گفت كه در نواحي نزديك به خط جوش به دليل گراديان بالاي دما، تنش پسماند نسبت به ساير مناطق از مقادير بالاتري برخوردار است كه باعث كاهش عمر خط¬لوله مي¬شود. همچنين با توجه به نتايج حاصل از تحليل خستگي، نوسانات ناشي از سيال عبوري از لوله تنها در حضور تنش¬پسماند مي¬تواند منجربه بروز خستگي شود.
چكيده انگليسي :
Hot tapping operations are performed in different ways in various industries such as petrochemicals, mining, facilities related to the gas company, pipelines, oil and gas fields. Hot tapping is a method often used to repair, modify or extend gas pipelines. This process is the design and installation of a new connection and branch on the pipelines serviced in each of these industries. Welding is the most important part of the hot tapping operation to install the 2C connection on the pipeline for branching. Due to the occurrence of welding defects, it is essential to investigate these defects in the pipes. Residual stresses after welding cause the formation and growth of microcracks. Therefore, in this study, the residual stresses caused by welding in the pipeline and the effect of these stresses on the fatigue life of a pipe specimen are investigated. API X70 5L steel pipe is 762 mm in diameter, on which a branch pipe with a thickness of 800.6 mm of the same material the same diameter is connected by a smaw pass. In this research, the thermal analysis of the pipe containing the fluid has been performed by mapping the Goldak function for the pipe in ANSYS software. Then, the thermal changes resulting from this analysis are used as initial conditions to calculate the residual stresses. Finally, after calculating the residual stresses, the fatigue life of the specimen under the obtained residual stresses has been studied using FE-SAFE software. According to the obtained results, it can be said that in the areas close to the welding line, due to the high-temperature gradient, the residual stresses have higher values than other areas. In order to reduce these stresses, the number of welding passes can be increased. Also, according to the results of fatigue life analysis, it can be said that vertical strains due to residual stresses have a larger share in the specimen’s fatigue.
