مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه ویژگی‌های مرئی سطح شکست درزجوش مارپیچ در لوله فولادی انتقال گاز از نوعAPI X65

نویسندگان
1 دانشگاه بیرجند - گروه مکانیک
2 دانشگاه بیرجند - دانشکده مهندسی - گروه آموزشی مکانیگ
چکیده
در سال‌های اخیر شکست‌نگاری نمونه‌های فولادی آزمایش ضربه سقوطی بدلیل پیچیدگی زیاد و دارا بودن ویژگی‌های بسیار متفاوت مورد توجه محققین قرار گرفته است. در تحقیق حاضر برای نخستین بار بررسی ماکروسکوپیک (مرئی) سطح شکست نمونه حاوی درزجوش مارپیچ از جنس فولاد API X65 با استفاده از آزمایش ضربه سقوطی انجام شده است. نمونه‌های آزمایشگاهی حاوی درزجوش در وسط نمونه، از لوله واقعی فولادی با قطر خارجی 1219 میلی‌متر و ضخامت دیواره 14.3 میلی‌متر بریده و تا ابعاد استاندارد ماشین‌کاری شد. سپس شیار اولیه شورون با هندسه V-شکل در وسط درزجوش با عمق شیار‌های مختلف (5.1، 10 و 15 میلی‌متر) ایجاد و نمونه‌ها تحت بارگذاری دینامیکی با سرعت چکش 7 متر بر ثانیه آزمایش شد. شکست‌نگاری نمونه با عمق شیار 5.1 میلی‌متر (معرف رفتار شکست درزجوش) نشان داد ترک بصورت شکست مسطح از نوع تورقی (کلیواژ) درریشه شیار (محل حداکثر ضریب شدت تنش) آغاز شد. شکست ترد بلافاصله تبدیل به شکست نرم برشی شده و با انحراف به یک سمت نمونه به‌مقدار زیاد در ناحیه متاثر از حرارت ادامه یافت و سپس درانتهای آزمایش وارد ناحیه فولاد پایه شد. در ناحیه شکست نرم برشی، لایه لایه شدن طولی فولاد تقریبا به موازات مسیر رشد ترک وجود دارد. در منطقه ضربه چکش نیز لبه‌های برشی وشکست معکوس مشاهده می‌شود. با محاسبه مساحت شکست نرمبرشیبالای 95 درصد، مطابق روابط موجود در استاندارد مشخص شد این شکست مکانیزم غالب در نمونه آزمایش شده بوده و این فولاد برای کاربرد در لوله‌های پرفشار انتقال گاز طبیعی مناسب است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Study of macroscopic fracture surface characteristics of spiral welded API X65 gas transportation pipeline steel

نویسندگان English

Ali-Akbar Majidi 1
Sayyed Hashemi 2
1 - Department of Mechanical Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran
2 University of Birjand
چکیده English

Fractography of drop weight tear test (DWTT) specimens has received great attention by researchers in recent years due to the complex fracture surface of this test specimen. In this research, macroscopic characteristics of fracture surface of spiral seam weld in API X65 pipeline steel are investigated for the first time using chevron-notched DWTT specimensTest specimens were machined from an actual steel pipe of API X65 grade with an outside diameter of 1219mm and wall thickness of 14.3mm. Then chevron notch of 5.1, 10 and 15mm depth was placed in the center of each specimen and test samples were fractured under dynamic loading of 7m/s. Fractography of the fracture surface of test specimen with 5.1mm notch depth (as typical of test samples) showed that cleavage flat fracture initiated from the notch root (where stress intensity factor was high). Cleavage fracture changed immediately to ductile shear fracture, deviated to one side of specimen and grew extensively in heat affected zone, and finally terminated in base metal. Delaminations were observed in shear fracture area almost parallel to crack growth direction. After that, shear lips and inverse fracture appeared in hammer impacted area. By calculating the percent shear area from standard formulations, it was found that test specimen had above 95% shear area, and ductile fracture was the dominant fracture mode implying the fitness of tested steel for application in high-pressure gas transportation pipelines.

کلیدواژه‌ها English

Drop weight tear test
Gas Transportation pipeline steel
Spiral seam weld
API X65 steel
Shear fracture