شبیه سازی توزیع تنش های پسماند در جوش سربه سر خطوط انتقال گاز طبیعی

وجود تنش های پسماند باعث کاهش مقدار تنش طراحی مجاز در خطوط انتقال گاز می شود. در این مقاله ابتدا دو قطعه لوله فولادی X70 با قطر 56اینچ به روش دستی جوشکاری شد. سپس آزمون تجربی کرنش سنجی سوراخ برای ارزیابی توزیع تنش های پسماند در این اتصال انجام شد. در ادامه، شبیه سازی المان محدود فرآیند جوشکاری برای ارزیابی دقیق توزیع تنش های پسماند در این اتصال انجام شد که نتایج آن با مقایسه با نتایج تجربی صحه گذاری شد. نتایج کیفی به دست آمده به میزان مناسبی با نتایج آزمایشگاهی همخوانی دارد. نتایج شبیه سازی (با اختلاف 15% نسبت به نتایج تجربی) حداکثر تنش پسماند را در راستای محیطی درز جوش خارجی لوله ارزیابی نمود. نتایج تجربی نشان داد که حداکثر تنش پسماند کششی در مرکز ناحیه جوش و در راستای محیطی سطح خارجی لوله به وجود آمده است. همچنین حداکثر تنش پسماند فشاری در راستاهای محیطی و محوری سطح داخلی لوله در منطقه متاثر از حرارت جوش قرار دارد. تغییرات تنش های پسماند محیطی در سطوح داخل و خارج لوله رفتارهای مشابه داشته و این تنش ها در مرکز ناحیه جوش به صورت کششی است. اما با فاصله گرفتن از مرکز ناحیه جوش رفتاری متضاد (در سطح خارج لوله به صورت کششی و در سطح داخل آن به صورت فشاری) مشاهده شد.