رفتارکمانشی لوله های فراساحل دارای خوردگی تحت دوره های حرارت و فشار
چکیده
قطع و وصل جریان در حین بهره برداری از خطوط لوله فولادی انتقال نفت وگاز فراساحلی نیرو های تناوبی محوری کشش و فشار در خط ایجاد می کند که می توانند به چین خوردگی، کمانش غیر خطی موضعی یا خرابی خمیری پیشرونده در این خطوط منجر شوند. این نوع از کاهش مقاومت موضعی غالباً بوسیله ناراستی های اولیه و خرابی های موجود در خط لوله تشدید می شود. یکی دیگر از مسائل تاثیر گذار بر روی مقاومت خطوط لوله دریایی پدیده خوردگی می باشد. این نوع از آسیب به علت استقرار خط در محیط مهاجم دریا و عبورسیال عموماً خورنده از داخل خط لوله ایجاد می شود. به شکل کلی آسیب خوردگی که در عمق و اندازه از داخل و خارج در این خطوط ایجاد می شود، می تواند بر روی مقاومت این خطوط تاثیر به سزایی داشته باشد. در این تحقیق با استفاده از دو روش عددی و آزمایشگاهی پدیده خرابی پیش رونده در خطوط لوله های خورده شده دریایی تحت بارگذاری تناوبی مورد بررسی قرار گرفته است. دو دسته کلی آزمایش بر روی نمونه های کوچک مقیاس انجام شده است. این نمونه ها به دو گروه سالم و دارای خوردگی تقسیم بندی می شوند. این آزمایش ها خود به دو دسته آزمایش های یک سویه و تناوبی تقسیم بندی شده اند. علاوه بر این، به منظور بررسی تاثیر تغییر جنس مصالح، دو نوع مصالح با خواص متفاوت فیزیکی و مکانیکی بررسی شده است. خوردگی ایجاد شده دارای عمق 1 میلیمتر و زاویه شعاعی 45 و60 درجه بوده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که در نمونه های دارای خوردگی امکان بروز خرابی پیش رونده به میزان زیادی تشدید می شود. در نمونه دارای خوردگی،در شرایط بارگذاری یکسان نسبت به لوله سالم، نرخ رشد کرنش خمیری پیش رونده افزایش چشمگیری از خود نشان می دهد. در این حالت تعداد تناوب های بار محوری قابل تحمل در لوله های دارای خوردگی به شکل قابل توجهی نسبت به لوله سالم کاهش یافته اند. با استفاده از مدل اجزاء محدود، آزمایش های انجام شده بر روی نمونه های سالم و دارای خوردگی تحت بارهای یک سویه و تناوبی شبیه سازی شده اند. مشاهده شده است که، اگر مشخصات غیر خطی و سخت شوندگی مصالح با دقت خوبی تعریف شوند (با استفاده از آزمایش خواص مواد)، می توان به انطباق نسبتاً خوبی بین مدل عددی و نتایج آزماشگاهی دست یافت. در ادامه به مطالعه پارامترهای مختلف و تاثیر گذار، بر روی پدیده خرابی پیش رونده، در لوله های سالم و دارای خوردگی پرداخته شده است. پارامترهایی همچون، مقدار کرنش آغازین، دامنه بارگذاری تناوبی، تنش میانگین، رژیم بارگذاری تناوبی (کشش-فشار؛ فشار-صفر؛ و فشار-فشار) حضور و اندازه خوردگی و مشخصات سخت شوندگی مصالح مورد ارزیابی قرار گرفته اند.