تعيين تجربي چقرمگي شكست فولاد پايه و درزجوش مستقيم لوله انتقال گاز با گريد API X65 به روش نرمي باربرداري

Experimental determination of fracture toughness of base steel and longitudinal seam weld in API X65 gas line-pipe using unloading compliance method

ارزيابي‌هايي كه در مورد استحكام خطوط لوله انجام مي‌شوند، نقش مهمي در طراحي و بهره برداري ايمن از اين سازه‌ها دارند. امروزه خطوط لوله انتقال گاز در معرض فشارها‌‌ي داخلي زياد تا MPa15 در محيط‌هايي با دماهاي پايين هستند. برخورداري از استحكام و چقرمگي بالا براي فولادهاي مورد استفاده در خطوط لوله امري ضروري است. در اين تحقيق، چقرمگي با معيار KIC براي بدنه و درزجوش لوله API X65 كه رايج‌ترين لوله مورد استفاده در خطوط لوله انتقال گاز ايران است، مطابق استاندارد ASTM E1820 تعيين شده است. آزمايش‌هاي تعيين چقرمگي با استفاده از نمونه‌هاي آزمايش از نوع كششي فشرده با شيار‌ها‌ي جانبي و داراي ترك‌هاي خستگي انجام شدند. اين نمونه‌ها با استفاده از قطعه‌هاي جدا شده از بدنه لوله API X65 ساخته شدند. پس از ساخت نمونه‌هاي نهايي، آزمايش‌هاي تجربي تك‌نمونه‌اي جهت استخراج منحني‌هاي مقاومت در برابر رشد ترك با استفاده از روش نرمي باربرداري انجام شدند. پس از انجام آزمايش‌ها و محاسبات لازم، مقادير عددي KIC براي بدنه لوله و درزجوش بترتيب برابر MPam1/2302 و 262 MPam1/2 تعيين شدند. اين نتايج مي‌توانند بعنوان يك منبع اطلاعاتي جهت ارزيابي و مقايسه مقاومت در برابر رشد ترك براي بدنه و درزجوش و نيز تعيين مقادير بحراني طول ترك‌هاي موجود در خطوط لوله انتقال گاز بكار روند.

Structural􀀐integrity assessments of pipelines play a key role in the design and safe operation of pipeline systems. Gas pipelines currently experience internal transmission pressures up to 15 MPa in low ambient temperatures. Combination of high strength and good toughness is essential for the steels and welded joints used in pipelines. In this study, the KIC toughness has been determined for base metal and seam weld of a pipe of grade API X65, following the ASTM E1820 standard. The API X65 steel is the most commonly used pipe material in Iran high􀀐pressure gas transportation pipelines. The fracture toughness tests employed side􀀐grooved and fatigue pre􀀐cracked compact tension specimens, extracted from the original pipe, to determine the crack growth resistance curves based on the unloading compliance method using the single specimen technique. From these, KIC values of 302 MPam0.5 and 262 MPam0.5 were obtained for base metal and seam weld, respectively. These results produce toughness data which serve to evaluate and compare crack growth resistance of base metal and seam weld metal and to determine the critical sizes of acceptable cracks in pipelines.