تعيين تجربي چقرمگي شكست جوش محيطي در خطوط لوله انتقال گاز با روش نرمي باربرداري

Experimental Determination of Fracture Toughness of Girth Weld in Gas Pipelines using Unloading Compliance Method

ارزيابي­ هايي كه در مورد استحكام خطوط لوله انجام مي ­شوند، نقش مهمي در طراحي و بهره برداري ايمن از اين سازه ­ها دارند. خطوط لوله گاهي در معرض تغيير شكل­ هاي خمشي و كششي قرار مي­ گيرند و اين تغيير شكل­ ها جوش محيطي آنها را كه مي ­توانند عيب­ ها و ترك ­هاي ريزي در درون خود داشته باشند، تحت كشش قرار مي ­دهد. بنابراين ارزيابي ميزان مقاومت جوش محيطي در برابر رشد ترك­ها و شكست از اهميت خاصي برخوردار است. در اين تحقيق، چقرمگي با معيار KIC براي ماده جوش محيطي خطوط لوله انتقال گاز ايران مطابق استاندارد ASTM E1820 تعيين شده است. براي اين­كار آزمايش­ هاي تك نمونه ­اي با استفاده از نمونه­ هاي آزمايش از نوع كششي فشرده با شيارهاي جانبي و داراي ترك ­هاي خستگي جهت تعيين منحني مقاومت در برابر رشد ترك با استفاده از روش نرمي باربرداري انجام شده است. جهت ساخت نمونه­ هاي آزمايش، قطعاتي از بدنه لوله API X65 جدا و مطابق جوشكاري محيطي كه در ساخت خطوط لوله انتقال گاز ايران انجام مي ­شود، به همديگر جوش داده شدند. سپس نمونه ­هاي نهايي با استفاده از قطعات جوشكاري شده ساخته شدند. پس از انجام آزمايش­ها و محاسبات لازم، مقدار عددي KIC براي ماده جوش محيطي MPam1/2 166 محاسبه شد.

Structuralintegrity assessments of pipelines play a key role in the design and safe operation of these structures. Pipelines are sometimes subjected to bending and tensile deformations, which places the girth welds in tension. Girth welds may contain weld imperfections and small flaws. Therefore, assessment of girth weld resistance against crack propagation and fracture is very important. In this study, the KIC toughness has been determined for girth weld metal of API X65 gas pipeline, following the ASTM E1820 standard. The fracture toughness tests employed sidegrooved and fatigue precracked compact tension specimens, which were made by plates extracted from the original pipe and welded to each other under the same welding condition as that employed for girth welding during construction of main natural gas transmission pipeline in Iran, to determine the crack growth resistance curves based upon the unloading compliance method using the single specimen technique. From these, KIC value of 166 MPam1/2 was obtained for girth weld metal.