---

تعیین دمای عدم تبلور مجدد و دماهای شروع و پایان استحاله آستنیت به منظور طراحی عملیات ترمومکانیکی مناسب برای تولید فولادهایAPI اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، از آزمون پیچش گرم با زمان¬بندی میانگین و پیچش با سرمایش پیوسته پس از آزمون پیچش گرم با زمان¬بندی واقعی برای تعیین دماهای بحرانی عملیات ترمومکانیکی فولاد API X۶۵ برای اولین بار در داخل کشور استفاده شد. این فولاد وارداتی بوده و کاربردهای گسترده¬ای در خطوط قطور و پرفشار انتقال گاز طبیعی و شبکه¬های انتقال نفت ایران دارد. نتایج نشان داد که زمان¬بندی میانگین برای تعیین دمای عدم تبلور مجدد Tnr روش مناسبی است؛ در حالی که پیچش با سرمایش پیوسته برای تعیین دمای شروع استحاله آستنیت Ar۳ و دمای پایان استحاله آستنیت Ar۱ مناسب است. نتایج بدست آمده با روابط تجربی براتو و اوچی با هدف بررسی قابلیت اعتماد این روابط برای تعیین دماهای Tnr و Ar۳ مقایسه گردید. مقدار خطای نسبی چهار درصد برای هر دو رابطه به¬دست آمد که نشان دهنده لزوم انجام آزمایشات تجربی برای تعیین دماهای بحرانی عملیات ترمومکانیکی می¬باشد. با توجه کمبود داده¬های تجربی می¬توان از نتایج پژوهش حاضر جهت طراحی عملیات ترمومکانیکی بهینه در داخل کشور با انتخاب محدوده دمایی مناسب جهت انجام مراحل نورد خشن و پرداخت استفاده کرد.

---

ارزیابی‌هایی که در مورد استحکام خطوط لوله انجام می‌شوند، نقش مهمی در طراحی و بهره برداری ایمن از این سازه‌ها دارند. امروزه خطوط لوله انتقال گاز در معرض فشارها‌‌ی داخلی زیاد تا MPa۱۵ در محیط‌هایی با دماهای پایین هستند. برخورداری از استحکام و چقرمگی بالا برای فولادهای مورد استفاده در خطوط لوله امری ضروری است. در این تحقیق، چقرمگی با معیار KIC برای بدنه و درزجوش لوله API X۶۵ که رایج‌ترین لوله مورد استفاده در خطوط لوله انتقال گاز ایران است، مطابق استاندارد ASTM E۱۸۲۰ تعیین شده است. آزمایش‌های تعیین چقرمگی با استفاده از نمونه‌های آزمایش از نوع کششی فشرده با شیار‌ها‌ی جانبی و دارای ترک‌های خستگی انجام شدند. این نمونه‌ها با استفاده از قطعه‌های جدا شده از بدنه لوله API X۶۵ ساخته شدند. پس از ساخت نمونه‌های نهایی، آزمایش‌های تجربی تک‌نمونه‌ای جهت استخراج منحنی‌های مقاومت در برابر رشد ترک با استفاده از روش نرمی باربرداری انجام شدند. پس از انجام آزمایش‌ها و محاسبات لازم، مقادیر عددی KIC برای بدنه لوله و درزجوش بترتیب برابر MPam۱/۲۳۰۲ و ۲۶۲ MPam۱/۲ تعیین شدند. این نتایج می‌توانند بعنوان یک منبع اطلاعاتی جهت ارزیابی و مقایسه مقاومت در برابر رشد ترک برای بدنه و درزجوش و نیز تعیین مقادیر بحرانی طول ترک‌های موجود در خطوط لوله انتقال گاز بکار روند.

---

---

---

---

به‌منظور استفاده از ظرفیت‌های بالاتر در سامانه­های انتقال انرژی ایران، لوله‌های استاندارد­شده API از جنس فولاد API X۶۵ موردتوجه قرارگرفته است. جهت دست­یابی به سطوح استحکام موردنیاز، استفاده از فرآیند نورد کنترل­شده ترمومکانیکی اجتناب­ناپذیر است. این فرآیند ذاتاً خواص مواد ناهمسانگرد را در ورق لوله فولادی ایجاد می‌کند. علاوه­بر­این، تولید لوله جوشکاری­شده مارپیچ شامل مراحلی است که می‌تواند منجر به ایجاد خواص مکانیکی متفاوتی در جهات مختلف شود. هدف تحقیق حاضر این است که وابستگی به جهت انرژی شکست شارپی، اندازه­گیری شود. از این­رو، اثر تغییر زاویه نمونه استخراجی نسبت به جهت نورد و همچنین اثر تغییر جهت شیار نمونه شارپی (در کل سه جهت شیار A، B و C) بر انرژی شکست فولاد API X۶۵ به­صورت تجربی بررسی شده است. بیشترین تغییرات میانگین انرژی شکست شارپی در زوایای مختلف نسبت به جهت نورد، حداکثر ۱۳ درصد است (در جهت شیار B) ولی بیشترین تغییرات میانگین انرژی شکست شارپی بین جهت‌های شیار مختلف، حداکثر ۲/۱۲ درصد است (در زاویه صفر درجه). در نتیجه اثر تغییر زاویه نمونه استخراجی نسبت به جهت نورد بر روی انرژی شکست شارپی، بیشتر از اثر تغییر جهت شیار نمونه است. همچنین، در زاویه ۵/۶۷ درجه نسبت به جهت نورد (معادل با جهت قطری لوله)، بیشترین انرژی شکست برای تمامی جهات شیار حاصل شد. بنابراین می­توان انتظار داشت که در جهت قطری لوله، احتمال ایجاد و رشد ترک تحت بار ضربه­ای کمتر باشد. به­منظور مقایسه کمّی تغییرات انرژی شکست در جهات شیار متفاوت، برای نخستین بار شاخصی با عنوان شاخص ناهمسانگردی تعریف و ارائه شده است.

---

آزمایش ضربه شارپی یک روش تجربی برای بررسی رفتار شکست دینامیکی مواد و مصالح مهندسی است که در دماهای مختلف بمنظور بررسی رفتار انتقال نرم به ترد مواد انجام می‌شود. محاسبه درصد شکست نرم و ترد سطح شکست نمونه شارپی با استفاده از روش‌های چشمی و مقایسه‌ای (طبق استاندارد API E۲۳) انجام می‌شود که مقادیر دقیق شکست نرم و ترد را گزارش نمی‌کند. در این تحقیق، روشی برای محاسبه میزان دقیق درصد شکست نرم با استفاده از پردازش تصویر ارائه شده است که امکان بررسی قسمت‌های مختلف سطح شکست را به صورت کمی با دقت بالا فراهم می‌کند. مراحل پردازش تصویر برای سطح شکست یازده نمونه استاندارد شارپی از فولاد API X۷۰ آزمایش شده در دمای ۲۰+ تا ۸۰- درجه سلسیوس و با فاصله دمایی ده درجه شرح داده می‌شود. در این تحقیق برای اولین بار تبدیل تصویر کیفی سطح شکست شارپی به یک ماتریس کمی از مقدار درصد شکست ترد انجام شده است. تصاویر سطح شکست در یک قالب یکسان، شبکه‌بندی شده و هر تصویر با بیان یک ماتریس کمی‌سازی می‌شود. امکان پیش‌بینی شکل قسمت‌های نرم و ترد از سطح شکست در دمای متفاوت در محدوده  ۲۰+ تا ۸۰- درجه سلسیوس از نتایج این تحقیق است. مقدار شکست نرم با استفاده از پردازش تصویر برای دماهای۲۰+، ۰ ، ۲۰-، ۴۰-، ۶۰- و ۸۰- درجه سلسیوس به ترتیب۱۰۰، ۱۰۰، ۸۶، ۵۳، ۳۶ و ۰ درصد گزارش شده است. دمای انتقال برای فولاد آزمایش شده منطبق با شکست نرم ۵۰ درصد، ۴۵- درجه سلسیوس بدست آمد.
 

---

فولادهای ترمومکانیکال به دلیل چقرمگی و مقامت بالا در برابر رشد ترک، به طور گسترده در خطوط انتقال نفت و گاز استفاده می­شوند. بخش وسیعی از خطوط لوله فولادی به کار رفته در صنعت نفت و گاز جمهوری اسلامی ایران از جنس فولاد API X۶۵ است. نوسان فشار داخلی گاز در لوله‌های فولادی می‌تواند باعث شکست خستگی و انفجار شود. به همین دلیل، بررسی آسیب و یکپارچگی سازه­ای این لوله‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق منحنی تنش- عمر و استحکام خستگی فلز پایه لوله فولادی API X۶۵، با انجام آزمایش خستگی تخمین زده شده است. به این منظور، تعداد ۲۴ و ۲۵ نمونه آزمایشگاهی به ترتیب در راستای درز جوش (جهت طولی یا غلتک‌کاری) و عمود بر درز جوش (جهت عرضی کلاف اولیه) طبق استاندارد، از لوله در مقیاس صنعتی با قطر خارجی ۱۲۱۹ میلی‌متر و ضخامت ۳/۱۴ میلی‌متر تهیه شد. نمونه‌های تهیه شده تحت آزمایش خستگی خمشی- چرخشی کاملا معکوس شونده قرار گرفت و با در نظر گرفتن توزیع نرمال لگاریتمی، تحلیل آماری نتایج انجام شد. منحنی میانگین، منحنی مشخصه و بازه اطمینان نتایج آزمایش در ناحیه‌های عمر خستگی محدود و استحکام خستگی براساس استانداردهای ISO ۱۲۱۰۷ و ASTM-E۷۳۹ به دست آمد. مقدار میانگین حد دوام فلز پایه در راستای درز جوش و عمود بر درز جوش به ترتیب برابر ۲۹۱ و ۳۰۵ مگاپاسکال به دست آمد. این مقادیر به خوبی در محدوده پیش‌بینی ۴/۰ تا ۶/۰ استحکام نهایی فولاد آزمایش شده و بالاتر از حد دوام فلز جوش (۲۵۸ مگاپاسکال) این لوله قرار دارد.