چکیده

با توجه به گستردگی صنایع نفت و گاز، و وجود میلیون ها مخزن تحت فشار در سراسر جهان، مسئله حفاظت از این مخازن به شدت نمود پیدا می کند. یکی از راه های کاهش خطر انفجار مخازن، استفاده از راپچردیسک هاست. در همین راستا، این پایان نامه، به بحث و بررسی در مورد راپچردیسک ها می پردازد.

راپچردیسک مورد بحث در این پروژه از آلیاژ Hastelloy C-276 ساخته شده است. پارامترهای در نظر گرفته شده در طراحی آن، شامل نسبت عمق شیار به ضخامت ورق، عرض شیار به ضخامت ورق و اثر دما بر روی راپچردیسک می باشند که در آن، پارامترهای و می باشند. تحلیل این پارامترها به روش اجزا محدوده و با المان های مکعبی انجام پذیرفته است.

نهایتاً با بدست آمدن مقدار مربوط به هر حالت و مقایسه مقدار تنش متمرکز با، محل گسیختگی و ماکزیمم فش ار قال تحمل برای راپچردیسک ها به دست آمده است. با ثابت نگاه داشتن یک پارامتر و تغییر پارامتر دیگر، نمودارهای ضریب تمرکز تنش بر حسب هندسه شیار رسم شده اند.

پارامتر دما نیز بر روی مدول الاستیسیته ماده تشکیل دهنده راپچردیسک تاثیر داده شده که با کاهش تنش گسیختگی قابل تحمل راپچردیسک، بر روی ماکزیمم فشار قابل تحمل توسط آن تاثیر مستقیم گذارده است.

واژگان کلیدی : راپچردیسک، پوسته کروی شیار دار، اجزاء محدود، ضریب تمرکز تنش

فهرست مطالب

1- آشنایی با راپچردیسک … 1

1-1- مقدمه … 2

1-2- عنوان تحقیق … 3

1-3- بیان مسئله 3

1-4- راپچردیسک چیست ؟ … 5

1-5- کاربردهای راپچردیسک ها … 6

1-6- راپچردیسک های فلزی …9

1-6-1- انواع کششی … 9

1-6-1-1- راپچردیسک های فوروارد یکپارچه … 9

1-6-1-2- راپچر دیسک های فوروارد شیار دار … 12

1-6-2- انواع فش اری (معکوس) … 13

1-6-2-1- راپچر دیسک های معکوس یکپارچه … 13

1-6-2-1- راپچر دیسک های فشاری شیار دار … 14

1-7- … محاسبات مربوط به انتخاب راپچردیسک … 14

1-7-1- روش مقاومت در برابر جریان سیال … 15

1-7-2- روش ضریب دهش … 16

1-8- تعیین فشار گسیختگی … 18

1-8-1- فشار طراحی … 18

1-8-2- دامنه ساخت (MR) … 18

1-8-3- اثر دما … 20

1-8-4- فشار عقب نشینی … 21

1-9- شیر اطمینان و راپچر دیسک : استفاده به صورت توام … 22

1-10- ضریب ظرفیت ترکیبی (CCF) … 22

2- مروری بر تحقیقات انجام شده … 25

2-1- مقدمه ای بر انتخاب مقالات … 26

2-2- تحلیل سطوح کروی شیار دار … 26

3- تحلیل عددی … 32

3-1- مدلسازی … 33

3-1-1- مشخصات فیزیکی راپچردیسک … 33

3-1-1-1- ماده انتخابی جهت ساخت راپچردیسک … 34

3-1-1-2- ابعاد و اندازه های فیزیکی مدل … 34

3-1-1-3- نرم افزار مدلسازی … 36

3-1-1-4- شرایط تکیه گاهی … 38

3-1-1-5- شرایط بارگذاری … 38

4- تحلیل و بررسی نتایج … 40

4-1- آشنایی با المان … 41

4-2- مش بندی … 41

4-3- بررسی پاسخ های بدست آمده … 43

4-4- بررسی نتایج به دست آمده … 46

4-4-1- استخراج ضریب تمرکز تنش … 46

4-4-2- ارزیابی نمودارهای بدست آمده … 51

4-5- صحه گذاری (Validation) … 51

4-6- مدلسازی استوانه تحت فشار داخلی … 53

4-7- بدست آوردن پارامترهای انتخاب راپچردیسک … 54

4-8- پارامتر دما … 55

4-9- نتیجه گیری … 57

4-10- پیشنهادات پروژه … 57

منابع و ماخذ … 58

فهرست جداول

جدول (1-1) مواد سازنده راپچر دیسک ها … 7

جدول (1-2) مواد پوشش دهنده رایج در ساخت راپچردیسک ها … 8

جدول (1-3) ماکزیمم دمای قابل تحمل برای مواد سازنده راپچردیسک … 8

جدول (1-4) مثال های از ضریب CCF برای ترکیب شیر اطمینان با راپچر دیسک … 23

جدول (3-1) آنالیز شیمیایی Hastelloy C-276 … 34

جدول (4-1) مقادیر ماکزیمم تنش به دست آمده از تحلیل ها … 46

فهرست نمودارها :

نمودار (2-1) مقادیر بدست آمده K*I(0) به ازائء ابعاد متغیر شیار … 28

نمودار (2-2) دیاگرام رشد ترک در یک پوسته با دو شعاع انحنا … 29

نمودار (2-3) عمق نسبی ترک بر حسب تعداد سیکلهای فشار داخلی … 30

نمودار (4-1) مقدار تنش فون مایسس بر روی مسیر تعریف شده … 45

نمودار (4-2) مقادیر به ازا … 47

نمودار (4-3) مقادیر به ازاء … 48

نمودار (4-4) مقادیر به ازاء … 48

نمودار (4-5) مقادیر به ازاء … 49

نمودار (4-6) مقادیر به ازاء … 49

نمودار (4-7) مقادیر به ازاء … 50

نمودار (4-8) مقادیر ضریب تمرکز تنش به ازاء تغییر … 52

نمودار (4-9) مقایسه نمودار به دست آمده در عملیات صحه گذاری با نمودار مقاله… 54

نمودار (4-10) مقادیر تنش گسیختگی هستلوی در دماهای مختلف … 56

فهرست شکل ها

شکل (1-1) قطعه ای از مخزن تحت فشار بدون حفاظت توسط راپچردیسک … 2

شکل (1-2) قرار گیری راپچر دیسک درون هولدر و اتصال آن به مخزن … 3

شکل (1-3) پارامترهای مشخص کننده هندسه شیار … 4

شکل (1-4) فیلت انت های شیار … 4

شکل (1-5) آرایش شیارها بر روی راپچر دیسک … 5

شکل (1-6) شکل ظاهری راپچر دیسک … 6

شکل (1-7) گنبدی شدن راپچر دیسک در اثر اعمال فشار … 9

شکل (1-8) شکل ظاهری راپچر دیسک مور وارد یکپارچه قبا و بعد از گسیختگی … 1

شکل (1-9) ساپورت جهت حفاظت راپچر دیسک در مقابل فشار عقب نشینی … 11

شکل (1-10) گسیختگی راپچر دیسک محافظ مخزن سیال در مقایسه با همتای محافظ مخزن گاز … 11

شکل (1-11) راپچر دیسک فوروارد شیاردار … 12

شکل (1-12) راپچر دیسک معکوس … 13

شکل (1-13) راپچردیسک معکوس شیاردار … 14

شکل (1-14) تمهیدات لازم جهت استفاده از قانون 5 و 8 … 17

شکل (1-15) مقایسه فشارهای مختلف در طراحی راپچردیسک … 19

شکل (1-16) دامنه ساخت نا متقارن … 19

شکل (1-17) راپچر دیسک مواجه با back pressure … 21

شکل (1-18) پوسته شیار دار دارای دو انحناء … 26

شکل (2-2) پروفیل یک ترک نیم بیضی شکل در یک پوسته با دو شعاع انحنا … 27

شکل (2-3) ترک های سطحی دو تایی روی صفحه با بارگذاری خمشی … 30

شکل (3-1) مقطع برش خورده راپچرد دیسک … 35

شکل (3-2) شیار موجود بر روی دیسک … 35

شکل (3-3) زاویه امتداد شیار نسبت به مرکز راپچردیسک … 36

شکل (3-4) قسمتی از یک راپچردیسک … 37

شکل (3-5) دوران المان حول مرکز راپچر دیسک و ساخت مدل راپچر دیسک … 38

شکل (3-6) شرایط تکیه گاهی راپچردیسک … 39

شکل (4-1) المان مکعبی 8 گره ای با درجه یک … 41

شکل (4-2) راپچر دیسک مش بندی شده … 42

شکل (4-3) هدایت تمرکز تنش به مرکز راپچردیسک … 44

شکل (4-5) محل ماکزیمم تنش … 45

شکل (4-6) مدل استوانه شیار دار تحت فشار داخلی … 51

شکل (4-7) کانتورهای تنش استوانه شیار دار تحت فشار داخلی … 53

 


مقطع : کارشناسی ارشد

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید