ترجمه شکست زانویی­ جنس فولاد کربنی فشار داخلی

توضیحات

 عنوان فارسی: مطالعات تجربی شکست زانویی­ هایی از جنس فولاد کربنی تحت شرایط وجود یا عدم وجود فشار داخلی

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Experimental fracture studies on carbon steel elbows with and without internal pressure

چکیده

خم­های لوله­ ها یا زانویی­ ها از معمول­ترین اجزای مورد استفاده در سیستم لوله­ کشی نیروگاه­ های هسته­ای هستند. در مدت کاری، این قطعات لوله­ کشی علاوه بر بارهای خمشی تحت اعمال فشار داخلی نیز قرار می­گیرند و مشخص شده است که فشار داخلی تأثیر قابل توجهی بر ظرفیت حمل بار این قطعات دارد. از این رو، یک مطالعه­ی سیستماتیک به منظور بررسی و تعیین کمیت اثر فشار داخلی بر رفتار زانویی­های مورد استفاده در سیستم لوله­کشی نیروگاه­های هسته­ای، انجام شده است. مطالعات شکست بر پنج زانویی از جنس فولاد کربنی با قطر 219 میلیمتر و در حضور یا عدم حضور فشار داخلی و تحت مود بازشدگی درون صفحه­ای صورت پذیرفت. تحقیقات نشان داده­اند که حضور یک شکاف جانبی در قوس داخلی در مقایسه با حضور یک شکاف محوری، تاثیر منفی بیشتری بر رفتار شکست زانویی دارد. همچنین مشاهده شده است که فشار داخلی نقش بسزایی در کاهش بیضوی شدن لوله­ها دارد.

 مقدمه

مفهوم نشست قبل از استراحت(LBB) جایگزین پایه­ های طراحی سنتی (DEGB) به منظور طراحی سیستم­های لوله ­کشی برای نسل جدیدی از راکتورهای هسته­ای شده است. هدف LBB استفاده از اصول مکانیک شکست به منظور نشان دادن این مطلب است که لوله­ ها به طور کلی بدون نشانه قبلی از نشست ناشی از ترک­های در راستای ضخامت، DEGB را تجربه نمی­کنند. زانویی­ها از اجزای مهم و بحرانی سیستم­های لوله­ کشی خنک­کاری در نیروگاه­های هسته­ای می­باشند. زانویی­ها به دلیل تغییرشکل­های پیچیده­ای که تحت بارگذاری خمشی از خود نشان می­دهند نسبت به لوله ­های مستقیم با طول مشابه انعطاف­پذیری بیشتری دارند. وقتیکه خم لوله تحت اعمال بارگذاری خمشی قرار می­گیرد، شکل سطح مقطع لوله از دایره به بیضی تغییرشکل می­دهد. تغییر شکل سطح مقطع ممکن است منجر به افزایش یا کاهش استحکام و سفتی خم، بسته به جهت گشتاور شود. وقتی که خم تحت فشار قرار می­گیرد، به دلیل کوپلینگ واکنش­های فشاری و خمشی، رفتار پیچیده­تری نشان می­دهد. هنگامیکه خم لوله تحت فشار، تحت اعمال گشتاور خمشی قرار می­گیرد، فشار در برابر تغییرشکل بیضوی شدن عمل می­کند. وقتی سازه­ای تغییرشکل­های بزرگی را تحت اعمال بارگذاری تجربه می­کند، ظرفیت تحمل بار ممکن است کاهش یا افزایش یابد. وقتی خم لوله تحت گشتاور بسته شدن قرار می­گیرد، سطح مقطع آن مسطح شده و منجر به کاهش ظرفیت تحمل بار آن برای مقاومت در برابر گشتاور می­گردد. این اثر با نام تضعیف هندسی شناخته شده است. گشتاورهای بازشدگی دارای اثر متقابلی هستند و با افزایش عمق سطح مقطع، مقاومت در برابر خمش را افزایش می­دهند. این اثر با نام تقویت هندسی شناخته شده است. اگر تغییرشکل­ها بزرگ( یا هندسه غیرخطی) باشد، باید این اثرات در طراحی تحلیل­های الاستو-پلاستیک در نظر گرفته شوند. با این وجود، زانویی ­های تحت اعمال بارگذاری ترکیبی فشار و خمش ممکن است رفتار متفاوتی از خود نشان دهند. علاوه بر اینکه فشار داخلی بر بیضوی شدن زانویی اثر می­گذارد، بر بار فروپاشی پلاستیک نیز اثرگذار است.

      داده­های تجربی بسیار کمی در رابطه با رفتار شکست زانویی­ها در معرض فشار داخلی و خمش وجود دارد. از این رو، با هدف درک بهتر رفتار شکست زانویی­هایی از جنس فولاد کربنی تحت فشار داخلی و خمش، تحقیقات تجربی بر پنج زانویی از جنس فولاد کربنی و با قطر 219 میلیمتر صورت پذیرفت. دو زانویی بدون عیب و سه زانویی دارای ناچ(شکاف) بودند. از میان دو زانویی بدون عیب و نقص، یکی بدون اعمال فشار داخلی و دیگری تحت اعمال فشار داخلی 10 مگاپاسکال تست شدند. دو نمونه­ی دارای ناچ تحت اعمال فشار داخلی برابر با 10 مگاپاسکال و دیگری تحت فشار داخلی 25 مگاپاسکال مورد تست قرار گرفتند. جزییات تحقیقات شکست و نتایج حاصل از آن در این مقاله ارائه شده­اند.

2- خواص مادی و جزئیات نمونه

2-1- خواص مادی

نمونه­های زانویی استفاده شده در این مقاله از جنس فولاد کربنی SA 333 Gr. 6 انتخاب شدند. ترکیب شیمیایی ماده و مقادیر مشخص آن بر اساس استاندارد ASTM A 333/A 333 M-05 در جدول1 آورده شده است. استحکام تسلیم و استحکام نهایی کششی به ترتیب 245 و 460 مگاپاسکال می­باشند. درصد ازدیاد طول 28 و مدول یانگ 205 گیگاپاسکال است.

2-2 جزئیات نمونه­های زانویی

قطر خارجی تمامی نمونه­ها 219 میلیمتر و ضخامت متوسط بین 9/13 -1/15 میلیمتر انتخاب شدند. نمونه­های زانویی شامل یک خم 90 درجه و دو لوله مستقیم متصل به آن با طول مشابه است. نسبت شعاع خم زانویی برابر با 3 می­باشد. نسبت شعاع سطح مقطع زانویی به ضخامت آن  بین 25/7- 88/7 انتخاب گردید. ضریب زانویی یا مشخصه­ی خم لوله  بین 434/0- 477/0 متغییر است. دو زانویی دارای ناچ جانبی در قوس داخلی با زاویه اولیه 5/33 درجه می­باشند. زانویی دیگر شامل یک ناچ محوری در محل قوس داخلی آن است.

جدول1- ترکیب شیمیایی فولاد کربنی SA 333 Gr. 6

طول و عرض اولیه ناچ­ها به ترتیب برابر با 64 و 3 میلیمتر و عمق اولیه آن بین 6 تا 7 ملیمتر انتخاب شده است. جزئیات نمونه­ها در جدول 2 آورده شده­اند. جزئیات هندسی یک نمونه زانویی معمولی ناچ­دار در شکل 1 نشان داده شده است.

جدول 2- جزئیات نمونه­های آزمایش

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.

سفارش ترجمه مقاله

به منظور سفارش ترجمه تخصصی مقالات خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش ترجمه تخصصی