ترجمه شکست زانویی فولاد کربن دارای شکاف فشار درونی

توضیحات

 عنوان فارسی: مطالعات شکست بر زانویی­های فولاد کربن دارای شکاف با و بدون فشار درونی

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Fracture studies on carbon steel elbows having part-through notch with and without internal pressure

چکیده:

زانویی­ها یکی از انواع اجزایی هستند که به صورت گسترده در کارکردهای صنعتی مختلفی درنیروگاه­های مرسوم و هسته­ای، کارخانه­های فرآیند شیمیایی و پالایشگاه­های پترولیوم استفاده می­شوند. با توجه به پیچیدیگی­های ساختار هندسی، زانویی­ها یکی از اجزای لوله­کشی هستند که در سیستم لوله­کشی نیروگاه­های هسته­ای امکان خرابی و شکست آنها وجود دارد. در عمل، اجزای لوله­کشی علاوه­بر بارگذاری خمشی، در معرض فشار داخلی هستند، و فشار داخلی تاثیر قابل توجهی بر ظرفیت تحمل بار این اجزا دارد. در نتیجه، مطالعات شکست بر زانویی قطر 406 میلی­متری با و بدون فشار داخلی انجام شد. بررسی­ها نشان می­دهد که محل شکاف نقش اساسی در ظرفیت تحمل بار زانویی­ها و رفتار شکست آن­ها دارد. فشار داخلی، ظرفیت تحمل بار زانویی را زمانی که شکاف در قوس درونی و در جهت محیطی قرار دارد را کاهش می­دهد و زمانیکه شکاف در جهت محوری باشد، رفتاری برعکس حالت قبل دارد.

 مقدمه

زانویی­ها معمولاً اجزای مورداستفاده در سیستم انتقال حرارت اولیه نیروگاه­های هسته­ای هستند. اغلب زانویی­ها اجزایی انعطاف­پذیر در سیستم لوله­کشی می­باشند و در نتیجه، اصلاح جابه­جایی­های نامتناسب ناشی از حرکات ناهمسان امری اجباری است. مقاومت نسبت به دگردیسی بیش از اندازه ظرفیت تحمل بار را کاهش می­دهد و ممکن است منجر به شکست در سیستم شود، در نتیجه زانویی­های لوله­کشی از نقطه نظر رفتار ساختار اهمیت دارند. در سیستم لوله­کشی، زانویی­ها بارهای پیچیده را تحمل می­کنند، فشار داخلی و گشتاورهای خمشی دو نوع اصلی بارها هستند. با توجه به پیچیدگی بارگذاری و ساختار هندسی، زانویی­ها یکی از اجزای لوله­کشی هستند که در سیستم لوله­کشی نیروگاه­های هسته­ای امکان خرابی و شکست آنها وجود دارد. نه­تنها در مرحله­ی   تولید/ نصب امکان ایجاد عیوب وجود دارد بلکه این عیوب می­توانند ناشی از عملیات پیوسته­ای باشند سیکل بار و فروپاشی ماده علل اصلی رشد و توسعه­ی آن­ها می­باشند و به صورت چشمگیری موجب کاهش بار گسیختگی زانویی­های لوله­کشی می­شوند. در نتیجه یکنواختی آن­­ها نقطه­ی اساسی در سیستم لوله­کشی است. همان­گونه که مواد استفاده شده در سیستم لوله­کشی دارای هادی بالا هستند و اغلب در مدارهای فشار دمای بالا استفاده می­گردند، گسیختگی اجزای لوله­کشی تحت تسلط فروپاشی پلاستیکی می­باشند [1].

زمانیکه زانوی لوله در معرض بار خمشی است، شکل سطح مقطع لوله از دایره به بیضی تغییر می­یابد. تغییر شکل سطح مقطع با توجه به گشتاور، منجر به افزایش یا کاهش قدرت یا سختی زانو می­شوند. زمانیکه زانو تحت فشار باشد، با توجه به کوپلینگ میان فشار و پاسخ­های خمشی، رفتار پیچیده­تر می­شود. وقتی­که زانوی لوله­ی تحت فشار در معرض گشتاور خمشی باشد، فشار برخلاف تغییر شکل بیضی شکل عمل می­کند. زمانیکه ساختار، تغییر شکل گسترده­ای را در طول بارگذاری تجربه کند، امکان افزایش یا کاهش ظرفیت تحمل بار وجود دارد. زمانیکه زانوی لوله در معرض گشتاور بسته شدن باشد، سطح مقطع آن مسطح می­شود و ظرفیت خمش به منظور مقاومت در برابر بارگذاری گشتاور کاهش می­یابد.

این اثر تضعیف هندسی نامیده می­شود. گشتاورهای بازشدگی اثر متضادی دارند، عمق سطح مقطع افزایش می­یابد و در نتیجه منجر به افزایش مقاومت در برابر خمش می­گردد. این رفتار را تقویت هندسی گویند. چنین تاثیراتی در صورتی که تاثیرات تغییر شکل بزرگ (یا هندسه­ی غیرخطی) در تحلیل غیر الاستیک لحاظ گردند، در طراحی قابل توجه هستند [4].

 به طور کلی، در مساله­ی لوله­های مستقیم، مجموع فشار داخلی و خمش خالص، بار پلاستیکی کمتری را حاصل می­دهد. بر خلاف این مساله، زانویی­ها تحت مجموع فشار داخلی و حالت خمشی (بسته شدن یا بازشدگی)، پاسخ­های مختلفی را نشان می­دهند [2-4]. به منظور درک رفتار بار حدی زانویی­های دارای ترک، گریفیتس [5] چندین آزمایش انجام داد. سپس چاتوپدیای و همکارانش [4] تعدادی آزمایش شکست بر زانویی­های دارای ترک انجام دادند. اخیراً، گاندی و همکارنش [6] مطالعانت شکست بر زانویی­های فولاد کربنی قطر 219 میلی­متری با یا بدون فشار داخلی، تحت گشتاور بازشدگی را گزارش دادند. می­توان گفت که معادلات شکل بسته­ی بارهای پلاستیکی زانویی­های ترک­دار تحت فشار داخلی یا گشتاور خمش، تا اواخر 1980 توسط میلر [7] و زهور [8] در مقالات در نظر گرفته شدند. مطالعات تجربی و تحلیلی توسط چن ونگ و فوزن ژان [9] و یاهویی و همکارنش [10] نشان دادند که این فرمول­ها زمانیکه زانویی­های ترک­دار در معرض فشار داخلی یا گشتاور خمشی یا موقعیت­های دیگر باشند، محافظه­کارانه هستند. همچنین میان حالات خمشی بازشدگی و بسته شدن تفاوتی وجود ندارد، که پاسخ­های زانویی­ها تحت این دو حالت مختلف خمش، با یکدیگر تفاوت چشمگیری دارند. داده­های تجربی بسیار محدودی در ادبیات موضوعی رفتار شکست سطح زانویی­هایی با اندازه­ی بزرگ در معرض فشار داخلی و خمشی وجود دارد.با هدف درک رفتار شکست سطح فولاد کربنی با یا بدون فشار داخلی، بررسی­های تجربی بر 6 زانویی فولاد کربنی با قطر بیرونی 406 میلی­متری انجام شد. از 6 زانویی، 3 زانویی بدون فشار داخلی و باقی زانویی­ها با فشار داخلی 10 مگاپاسکال آزمایش شدند. از میان 6 زانویی، 2 زانویی دارای شکاف محیطی در قوس درونی و 2 زانویی دارای شکاف محوری در قوس درونی و 2 زانویی باقی مانده دارای شکاف محوری در محل تاج هستند. جزئیات مطالعه و نتایج در این مقاله ارائه می­شود.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.