بررسی و شبیه سازی فرایند خم لوله های قطور با شعاع خم کوچک به روش خمش القائی

فرشید احمدی

چکیده

اهمیت و ارزش نیروگاه های اتمی، نیروگاه های حرارتی و پالایشگاه ها که نبض تولید و انتقال انرژی را بر عهده دارند، بر هیچ کس پوشیده نیست. وجه مشترک آنها را می توان سیستم های لوله کشی و انتقال سیالات پر فشار دانست که نیروهای مهندسی فراوانی را برای طراحی و ساخت به خود اختصاص می دهد. یکی از حساس ترین نقاط سیستم لوله کشی، خم ها و زانو ها است. این مسیله به خصوص درمورد لوله های با قطر بالا بسیار حادتر می باشد. این پایان نامه به بررسی و شناخت روش خمش القایی برای خم لوله های با قطر بالا که کاربرد فراوانی در خطوط لوله، پالایشگاه ها، نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های اتمی دارد پرداخته است. با بررسی و مطالعه بر روی پروسه خم کاری به این روش و مقایسه آن با دیگر روش های خم کاری لوله و تولید زانو، مزایا و معایب آن، قابلیت ها و محدودیت های این روش می توان آن را یکی از روش های برتر برای خم لوله ها دانست. برای آشنایی بیشتر از کیفیت لوله های خم شده به این روش و بهینه کردن و کنترل بیشتر برروی فرایند، یک تحلیل المان محدود بر روی این فرایند انجام گردید. جهت شبیه سازی این فرایند نیاز به داشتن توزیع حرارتی ناشی از سیستم گرمایش القایی و سرمایش بعد از آن می باشد. به این منظور از نرم افزار infolytica استفاده شده و توزیع حرارت بر روی لوله استخراج شده است. مدل ماده در نظر گرفته شده یک مدل الاستو- پلاستیک ترمو مکانیکی می باشد.گرمایش القایی موضعی، خم لوله های قطور با شعاع خم کوچک و خنک سازی سریع لوله بعد از فرایند خم دراین شبیه سازی به کمک نرم افزار abaqus انجام شده و نتایج شبیه سازی پارامترهای موثر از قبیل نازک شدگی جداره خارجی و ضخیم شدن دیواره داخلی لوله ، میزان نیروی هل دهنده مورد نیاز ، ovality سطح مقطع لوله و میزان زاویه برگشت فنری لوله در پایان خم استخراج شده است. تمام نتایج برای دوحالت با وجود اعمال ممان معکوس به بازوی خم و بدون وجود آن مقایسه شده و تصدیق شده است که برای جلوگیری از نازک شدگی بیش از اندازه دیواره خارجی لوله بایستی ممانی مناسب و معکوس به بازوی خم اعمال شود، تا با کنترل سرعت زاویه ای لوله و کم کردن آن نسبت به حالت سنتی کنترل بیشتری بر روی فرایند بوجود آید. جهت بدست آوردن میزان مناسب ممان معکوس و دیگر پارامترهای فرایند مانند نازک شدن جداره خارجی و میزان برگشت فنری لوله، یک بررسی تحلیلی نیز برای شرایط شکل گیری خم از قبیل تنش، کرنش، هندسه لوله و نیروها ارایه شده و در نهایت کلیه نتایج حاصل از المان محدود و تیوری با نتایج تجربی مقایسه گردیده که تطابق بسیار خوب بین آنها حاکی از صحت شبیه سازی انجام شده و تحلیل تیوری پیشنهاد شده می باشد. از آنجایی که لوله در منطقه ای به دمای تقریباً 1000 درجه رسیده وسریعاً سرد می شود، خواص لوله از لحاظ ساختارهای دانه بندی و نوع آنها بسیار اهمیت پیدا می کند. لذا به کمک نرم افزار ac3 مناطقی از لوله که مارتنزیتی شده نیز مورد مطالعه قرار گرفته و مشخص گردیده است که این فرایند از لحاظ ویژگی های تردی و یا شکنندگی لوله بعد از فرایند خم اصلاً بحرانی نیست و این مورد نیز مانند بقیه موارد کیفیت و قابلیت بالای این فرایند را نشان می دهد.

اساتید راهنما و مشاور

محمود فرزین