بررسی اثر فشار هیدرواستاتیک بر ترکیدگی لوله های روکش دار به کمک المان محدود با در نظرگرفتن تنش پسماند ناشی از جوش

چکیده مقاله

اکتشاف و بهره برداری از میادین نفتی عمیق، نیازمند داشتن درک بهتری از رفتار ترکیدگی لوله­ها در بستر دریا است. در این مقاله، ترکیدی لوله­های تولید شده از ورق­هایی که دارای روکش مقاوم به خوردگی هستند، تحت فشار هیدرواستاتیک درعمق دریا مورد بررسی قرار گرفته­است. این لوله­ها با توجه به نوع فرآیند ساختشان، دارای یک خط جوش به عنوان یک عیب ذاتی و همچنین مقداری تنش پسماند ناشی از ساخت، می­باشند که همه این موارد در تحلیل مدنظر قرارگرفته­اند. روش حل به کمک نرم­افزار ABAQUS با طراحی یک مدل اعتبارسنجی شده با فعالیت­های تجربی و درنظر گرفتن هندسه و رفتار ماده غیر خطی صورت گرفته­است. همچنین ناحیه­ پیوند بین لایه روکش و فلز پایه توسط المان­های چسبنده مدل شده است. نتایج حاصله نشان می­دهند که وجود لایه روکش در داخل لوله، باعث افزایش استحکام و کاهش تغییرشکل بیضوی لوله شده و در نتیجه ضریب تصحیح ضخامت را کاهش می­دهد. همچنین نسبت D/t تاثیر زیادی برفشار ترکیدگی دارد. برای مقادیر پایین این نسبت، لوله بصورت پلاستیک می­ترکد و برای مقادیر بالای آن، رفتار ترکیدگی بصورت الاستیک خواهد بود. لایه روکش باعث افزایش ضخامت و درنتیجه کاهش این نسبت شده و رفتار ترکیدگی لوله را به حالت پلاستیک نزدیک­تر می­کند. وجود تنش­های پسماند ناشی از ساخت لوله نیز باعث افت شدید مقاومت لوله در برابر ترکیدگی می­شوند.