-مقدمه

لوله هاي پليمري تقويت شده توسط الياف شيشه GRP به علت مقاومت در برابر خوردگي هاي شيميايي، نسبت مقاومت مكانيكي به وزن بسيار بالا و … مورد توجه طراحان خطوط لوله در صنايع نفت، گاز و پتروشيمي قرار گرفته اند. اين نوع از لوله ها بر خلاف لوله هاي فلزي دچار خوردگي نمي شوند اما عامل تخريب اين لوله ها پديده اي به نام خزش1 ميباشد. لازم به ذكر است كه پديدة خزش در لوله هاي فلزي در دماهاي بالاتر از يك سومنقطه ذوب ظاهر ميشود اما در لوله هاي پليمري اعم از لوله هاي GRP، پلياتيلين، … PVC اين پديده در دماي محيط و با گذشت زمان مي تواند باعث تخريب لوله گردد به عبارت ديگر هنگامي كه لوله هاي پليمري تحت فشار داخلي و بارگذاري خارجي قرار مي گيرند پس از مدت زمان طولاني يك سري از مشخصه هاي مكانيكي آنها دچار تغيير شده و نشست از جداره لوله به علت پديده خزش صورت ميگيرد. از اين رو عامل تعيين كننده عمر مفيد2 لوله هاي پليمري پديده خزش مي باشد. لازم به ذكر است كه عمر مفيد يك لوله GRP در حدود 50 سال در نظر گرفته ميشود در نتيجه با آزمايشات و محاسبات تحليل تنش بر روي اين لوله ها پارامترهايي جهت ارزيابي عمر لوله استخراج شده و با اعمال اين پارامترها در طراحي خطوط لوله GRP ميتوان اطمينان حاصل كرد كه در طي 50 ساله سرويس دهي خط لوله پديده شكست ناشي از خزش براي آن اتفاق نيفتد. در استانداردهاي بينالمللي مربوط به لوله هاي GRP همچون استانداردهاي , [3,2] , [6] 6AWWA4 [4] , ISO5 [5] , BSI اعمال تست هاي درازمدت بر روي لولههاي GRP هر توليد كننده به منظور احراز صلاحيت عمر مفيد 50 ساله آنها و استخراج نتايج اين آزمون ها جهت كلاسه بندي نوع لوله و استفاده در طراحي خطوط اين نوع لولهها الزامي مي باشد. در ادامه به بررسي آزمايشات انجام شده خواهيم پرداخت.

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست مطالب:

1- مقدمه ……………………………………………………………………………..1
2-اهميت نتايج آزمون هاي درازمدت………………………………………………..2
3- معرفي لوله هاي GRP و بررسي نحوه شكل گيري پديده خزش در آنها……2
4- بررسي بارگذاري فشاري داخلي……………………………………………….3
5- بررسي بارگذاري خمشي جانبي لوله………..…………………………………..7
6- بررسي اثرات بارگذاري تركيبي………………………………………………….8
7- تأثيرات محيطي بر استحكام لوله هاي GRP………………ا…………………10
8-نتايج براي تخمين عمر فشار تركيدن…………………………………………….12
9- نتايج تخمين عمر مفيد براي خمش حلقوي…………………………………….13
10-نتايج و هدايت براي تحقيقات آينده………………………………………….……17
11-نتيجه گيري..………………………………………………………………….……….20
فهرست منابع انگليسي…………………………………………………………….. 21

 

در متن حاضر رفتار طولاني مدت لوله هاي پليمري تقويت شده با الياف شيشه (7GRP) مورد بررسي قرار گرفته است. لازم به ذكر است كه لوله هاي GRP بر خلاف لوله هاي فلزي دچار خوردگي نمي شوند اما در اثر بارگذاري فشاري و خمشي در درازمدت ممكن است كه در اثر پديده خزش دچار شكست شوند. از اين رو ارزيابي عمر خزشي اين لوله ها در طراحي خطوط سيال اهميت ويژه اي دارا ميباشد. در مقاله حاضر نتايج تست هاي درازمدت فشاري و خمشي بر روي لولههاي GRP كه با وسايل و ابزار اندازه گيري دقيق صورت گرفته ارائه شده است. روند انجام آزمايشات براساس روش هاي پيشنهادي در استانداردهاي معتبر بين المللي همچون 8ASTM مي باشد. در مقاله حاضر در ابتدا توضيحاتي در مورد نحوه توليد لوله هاي GRP و نحوه عملكرد پديده خزش بر آنها توضيحاتي ارائه شده است. سپس به معرفي پروسه تست و دستگاههاي آزمايشي پرداخته شده و در نهايت نتايج اين آزمونها ارائه شده است. در ادامه روش استفاده از نتايج آزمون در طراحي خطوط لوله هاي GRP بيان شده است. بر اساس نتايج آزمايش هاي انجام شده چنين نتيجهگيري شد كه انجام تست هاي درازمدت و استفاده از نتايج آنها براي طراحي خطوط لوله هاي GRP در كليه مصارف انتقال سيال الزامي مي باشد.
3-معرفي لوله هاي GRP و بررسي نحوه شكل گيري پديده خزش در آنها
روش هاي متفاوتي جهت توليد لولههاي GRP موجود است كه عمدهترين روش ها عبارتند از روش الياف پيچي، روش گريز از مركز و روش قالب گيري. در مقاله حاضر نوع لوله هاي GRP مورد نظر لوله هاي توليد شده با روش الياف پيچي و توليد پيوسته9 مي باشد. در توليد لوله هاي GRP به روش الياف پيچي يك يك 7 – Glass Reinforced Plastic 98 — Continuous Filament Winding American Spciety for Materials and Testing ساختار چند لايه متشكل از الياف هاي تقويت كننده حلقوي10 و الياف هاي خرد شده11 و رزين و ماسه سيليسي تشكيل ميشود. عملاً مشخصات مكانيكي در جهت حلقوي لوله توسط الياف هاي پيوشته كه بصورت حلقوي و تحت زاويه 90 حول قالب پيچيده مي شوند تعيين مي گردد و مشخصات مكانيكي در جهت طولي توسط الياف هاي خرد شده تأمين مي شود. با توجه به قطر كلاس فشاري و سفتي لوله ضخامت و تركيب مواد كل جداره لوله مشخص ميشود. عملاً پديده خزش در لوله هاي GRP تحت پديده بارگذاري حاصل از فشار داخلي و همچنين نيروهاي خارجي اعمالي بر روي لوله مي باشد. به عبارت ديگر دو نوع بارگذاري كه يكي فشار داخلي و باعث انبساط جداره لوله مي شود و همچنين بارگذاري خمشي خارجي كه باعث تغير شكل مقطع لوله ميگردد در شكلگيري پديده خزش نقش عمده اي دارند. براي مثال در لوله هاي دفني تحت فشار، فشار داخلي سيال و فشار خارجي ناشي از نيروهاي عكسالعمل خاك و وزن خاك سرباره و باره هاي ترافيكي ميتوانند باعث پديده خزش در لوله هاي GRP گردند. پارامتري كه در مراجع معتبر
9[ ,8 ,7] جهت ارزيابي اين پديده پيشنهاد شده است كرنش ايجاد شده در جدار لوله مي باشد. لذا روش پيشنهادي در مراجع فوق الذكر جهت ارزيابي پديده خزش در لوله هاي GRP تعيين كرنش خزش حاصل از فشار داخلي و همچنين كرنش خزشي ناشي از خمش لوله و بيضوي شدن مقطع آن مي باشد كه با محاسبه كرنش هاي خزشي فوق رابطه اي در مرجع [7] ارائه شده است كه جهت طراحي خطوط لوله ميتوان اثرات بارگذاري تركيبي12 فشار داخلي و بيضوي شدن مقطع لوله را همزمان در آناليز لحاظ كرد. در ادامه به بررسي آزمايشات انجام گرفته جهت تعيين هر يك از كرنش هاي خزشي فوقالذكر ميپردازيم.
4-بررسي بارگذاري فشاري داخلي
در اين آزمون تأثير فشار داخلي سيار بر رفتار خزشي لوله مورد بررسي قرار مي گيريد. مرجع اصلي اين آزمايش دستورالعمل ارائه شده در استاندارد ASTMD 2992 مرجع [8] مي باشد. در اين آزمايش حداقل بايد 18 نمونه لوله مورد آزمايش فشار داخلي قرارگيرند. تمامي نمونه ها بايد داراي قطر، كلاس فشاري و سفتي مشابه باشند. دو سر لوله مسدود ميگردد و درون لوله توسط آب پر شده و سپس تحت فشار قرار مي گيرد. لازم به ذكر است كه هر لوله تحت يك فشار داخلي خاص قرار ميگيرد و سپس بر روي سطح خارجي لوله يك سري كرنش سنج13 نصب ميشود. كرنش سنج ها به دستگاه كامپيوتري ثبت اطلاعات14 متصل مي باشند كه به صورت متناوب و با گذشت زمان تغييرات كرنش در جدار لوله را ثبت مي كند. بر روي سطح خارجي لوله يك فويل آلومينيومي كشيده شده است كه در صورت نشست آب از جدار خارجي لوله در اثر پديده خزش و ايجاد اتصال الكتريكي دستگاه كامپيوتر مركزي را مطلع سازد و اين لحظه نقطه شكست در اثر كرنش خزشي محسوب ميشود. با توجه به فشار اوليه كه در لوله قرار ميگيرد پس ازگذشت مدت زمان معيني لوله دچار خزش ميشود و هر چه فشار اوليه بالاتر باشد زمان شكست زودتر اتفاق ميافتد. در استاندارد مذكور ذكر شده كه حداقل 4 سري از نمونه ها بايد كمتر از 1000 ساعت دچار شكست شوند و حداقل يك نمونه نيز بايد بيشتر از 10000 ساعت تحت فشار و تست قرار گيرد. با ثبت كرنش در زمان شكست و زمان شكست و رسم اين نقاط بر يك منحني لگاريتمي و انجام يك رگرسيون لگاريتمي خطي كرنشي كه باعث شكست يك لوله مشابه پس از 50 سال ميشود محاسبه ميگردد و اين كرنش را به نام 15HDB نامگذاري مي كنند. در آزمايش انجام شده در آزمايشگاه اين شركت 45 نمونه لوله مشابه تحت تست قرار گرفته اند. كليه لوله هاي GRP داراي قطر 600 ميلي متر با كلاس فشاري 6 بار و سفتي 5000 پاسكال انتخاب شده اند. لازم به ذكر است كه فشار اوليه اي كه باعث شكست نمونه در كمتر از يك ساعت شده است برابر 150 اتمسفر اعمال شده است.

در اين آزمون تأثير بارگذاري خمشي جانبي يا در حقيقت ميزان بيضوي شدن مقطع لوله مورد بررسي قرار گرفته است اين آزمون بر اساس دستورالعمل ارائه شده در استاندارد ASTMD 5365 مطابق مرجع [9] انجام مي گيرد.
در اين آزمون يك سري رينگ هاي مشابه كه از لوله هاي همسان تهيه شده اند تحت تست قرار مي گيرند.
نمونه رينگ هاي مورد نظر توسط دو صفحه موازي بارگذاري فشاري مي شوند. با توجه به ميزان بار اوليهاي كه به هر نمونه وارد مي شود رينگ هاي مورد نظر دچار تغيير شكل مقطعي يا بيضوي ميشوند كه ميزان بيضوي شدن با كاهش قطر داخلي در جهت قائم اندازهگيري مي شود بر اساس استاندارد اشاره شده كليه نمونهها بايد مغروق در آب باشند. در داخل نمونه ها يك سري كرنش سنج نصب شده است كه تغييرات كرنش با زمان را توسط دستگاه ثبت اطلاعات ديجيتالي ذخيره مي كنند. همچنين كاهش قطر عمودي داخلي نيز توسط يك سنسور به صورت جداگانه ثبت مي گردد. شكست قطعه زماني فرض ميشود كه جداره لوله دچار شكست شود يا شيب منحني رشد تغييرات كاهش قطر عمودي با گذت زمان بر روي منحني لگاريتمي بزرگتر يا مساوي 0.25 شود.
در نهايت كرنش ثبت شده در زمان شكست و زمان شكست به صورت جداگانه ثبت ميشوند و با رسم اين نقاط بر روي يك منحني لگاريتمي و انجام رگريسون خطي لگاريتمي كرنش باعث شكست قطعه در اثر بارگذاري خمشي حلقوي پس از پنجاه سال مشخص مي گردد. در اين تست نيز بايد حداقل يك نمونه بيش از 10000 ساعت تحت تست و آزمايش باقي بماند.

9



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان