تأثیر وصله کامپوزیتی در ترمیم و افزایش استحکام خط لوله گاز دارای ترک تحت فشار داخلی تناوبی

محورهای موضوعی : تحقیقات در علوم مهندسی سطح و نانو مواد

امیرجویا نکونام ¹ , شهرام شهروئی ²

1 - گروه مهندسی مکانیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
2 - هسته پژوهشی محاسبات پیشرفته، گروه مهندسی مکانیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران. |مرکز تحقیقات مهندسی سطح پیشرفته و نانو مواد، گروه مهندسی مکانیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

تاریخ دریافت : 1401/07/26 تاریخ پذیرش : 1401/09/28 تاریخ انتشار : 1401/09/01

کلید واژه: خط لوله گاز, رشد ترک خستگی, روش ناحیه چسبناک, وصله کامپوزیتی,

چکیده مقاله :

به دلیل وجود ترک های ایجادی یا اولیه در خطوط لوله گاز و جلوگیری از افزایش هزینه تعویض و تعمیر، در دهه های اخیر استفاده از وصله های کمپوزیتی در نواحی دارای ترک رواج یافته است. در این تحقیق، به بررسی نقش و نحوه عملکرد وصله کامپوزیتی جهت مقابله با رشد ترک خستگی در لوله های فولادی مورد استفاده در خطوط لوله گاز تحت فشار داخلی نوسانی، پرداخته می شود. به این منظور از روش رشد هوشمند یک ترک نیم بیضوی سطحی برای شبیه سازی از نرم افزار انسیس استفاده شده است. یافته های تحقیق از غلبه مود جدایش لغزشی محیطی بر مود جدایش نرمال که منجر به جدا شدن وصله از لوله می شود، حکایت دارد. بر اساس نتایج، با توجه به جهت گیری ترک نوع لایه چینی مناسب قابل تعیین است. ترک درونی لوله شرایط بحرانی تری از نظر تنش و ضریب شدت تنش نسبت به ترک خارجی دارد. رشد ترک در لوله وابسته به نوع بارگذاری است و اگر زاویه الیاف کامپوزیت در جهت رشد ترک باشد بهترین حالت تقویت کنندگی فراهم می شود. همچنین با افزایش فشار داخلی چرخه های بارگذاری برای رشد ترک به شدت کاهش می یابند و بکارگیری چسب در میان لوله و وصله به انتقال بهتر کرنش ها از لوله به لایه های بیرونی کامپوزیت می انجامد.

منابع و مأخذ:

1. D. Chapetti, J.L. Otegui, C. Manfredi, and C. F. Martins. "Full scale experimental analysis of stress states in sleeve repairs of gas pipelines." International Journal of Pressure Vessels and Piping, 5 (2001) 379-387.


2. L.F. Freire, R.D. Vieira, J.L.C. Diniz, L.C. Meniconi . "Part 7: Effectiveness of composite repairs applied to damaged pipeline." Experimental Techniques 31 (2007) 59-66.


3. Lukács, G. Nagy, I. Török, J .Égert, B. Pere "Experimental and numerical investigations of external reinforced damaged pipelines." Procedia Engineering 1 (2010) 1191-1200.


4. S. da Costa-Mattos, J.M.L. Reis, R.F. Sampaio, V. Perrut, An alternative methodology to repair localized corrosion damage in metallic pipelines with epoxy resins, Materials & Design, 9 (2009) 3581-3591.


5. Jayasuriya. "Experimental Study on Rehabilitation of Corroded Pipes." PhD diss., University of Windsor (Canada), (2017).


6. Zarrinzadeh, M.Z. Kabir, A. Deylami. "Experimental and numerical fatigue crack growth of an aluminium pipe repaired by composite patch." Engineering Structures ,133 (2017) 24-32.


7. Toutanji, S. Dempsey. "Stress modeling of pipelines strengthened with advanced composites materials." Thin-Walled Structures ,2 (2001): 153-165.


8. M. Duell, J.M. Wilson, M.R. Kessler. "Analysis of a carbon composite overwrap pipeline repair system." International Journal of Pressure Vessels and Piping, 11 (2008) 782-788.


9. Shouman, F. Taheri. "An investigation into the behaviour of composite repaired pipelines under combined internal pressure and bending." In International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, 30 ( 2009) 111-118.


10. Meriem-Benziane, S.A. Abdul-Wahab, N. Merah, and B. Babaziane. "Numerical analysis of the performances of bonded composite repair with adhesive band in pipeline API X65." In Advanced Materials Research Trans Tech Publications Ltd, (2014)1101-1105.


11. S. Woo, J.S. Ahn, S..H Yang. "Cylindrical discrete-layer model for analysis of circumferential cracked pipes with externally bonded composite materials." Composite Structures 143 (2016) 317-323.


12. M .Jamal-Omidi, M. Nabavi and A. H. Parsania Parsania. "The Repair of Circumferential Through-Wall Cracked Pipe by Using Local Composite Patch." Journal of Marine Engineering, 30 (2020) 41-51.