مدل سازي رياضي توزيع تنش هاي پسماند جوش محيطي لوله كم آلياژ استحكام بالا خطوط انتقال گاز

Mathematical modeling of residual stress distribution in girth welding of high strength low alloy steel gas pipelines

در اين مقاله، توزيع تنش پسماند در دو راستاي محيطي و محوري در مجاورت درز جوش محيطي لوله فولادي انتقال گاز بررسي گرديد. ابتدا دو لوله فولادي با قطر خارجي 56 اينچ به صورت سر به سر جوشكاري شد. آزمون كرنش سنجي سوراخ براي اندازه گيري كرنش روي سطح خارجي لوله انجام گرديد و مقادير تنش پسماند با استفاده از نتايج كرنش بر اساس استاندارد ASTM 837 تعيين شد. سپس توزيع تنش پسماند با استفاده از توابع چند جمله اي و اسپلاين ارزيابي گرديد. خوش رفتاري منحني هاي چند جمله اي مراتب بالا و اسپلاين، صحت نتايج آزمون تجربي تنش پسماند را تاييد مي نمايند. نتايج نشان مي دهد چند جمله اي هاي درجه پايين تر رفتار مناسب تري در توزيع تنش هاي پسماند جوشكاري دارند. بنابر اين عدم امكان استفاده از آزمون نيمه مخرب كرنش سنجي سوراخ در شرايط واقعي پروژه، مي توان از اين منحني ها در بررسي و تخمين توزيع تنش هاي پسماند جوشكاري هاي مشابه استفاده كرد. پايدارترين منحني تقريب چند جمله اي براي ارزيابي توزيع تنش پسماند محيطي و محوري به ترتيب برابر با مراتب 3 و 2 مي باشد. نزديكي و همواري منحني توزيع تنش پسماند محوري نسبت به منحني توزيع تنش پسماند محيطي نشان دهنده رفتار متعادل تر توزيع اين تنش ها است.

In this paper, the numerical distribution of residual stresses in the girth weld were determined in two (hoop an axial) direction. Two API X70 steel pipes of 56 inch outside diameter were girth welded first. Hole drilling strain gage test were conducted for strain measurement on the external surface of the pipes. The values of residual stresses were determined then from strain data using ASTM 837 standard. The values of residual stresses were determined. Next, distribution of residual stresses were assessed using spline and approximating polynomials. The well-behaved spline and polynomials, confirm the accuracy of residual stress results from experiment. The result showed lower-order polynomials have more suitable behavior in residual stress distribution. Noting to impossibility of using semi-destructive hole drilling strain gage test in project’s real situations, we can make use of these curves in assessing and estimating residual stresses distribution of similar welding. The most stable polynomial estimation curves for evaluating hoop and axial residual stress distribution are respectively third and second order. The closeness and uniformity of axial residual stress distribution curve compared to the hoop residual stress distribution curve is representative of more balanced behavior of these stresses distribution