مطالعه ویژگی‌های مرئی سطح شکست درزجوش مارپیچ در لوله فولادی انتقال گاز از نوعAPI X65

Abstract

در سال‌های اخیر شکست‌نگاری نمونه‌های فولادی آزمایش ضربه سقوطی بدلیل پیچیدگی زیاد و دارا بودن ویژگی‌های بسیار متفاوت مورد توجه محققین قرار گرفته است. در تحقیق حاضر برای نخستین بار بررسی ماکروسکوپیک (مرئی) سطح شکست نمونه حاوی درزجوش مارپیچ از جنس فولاد API X65 با استفاده از آزمایش ضربه سقوطی انجام شده است. نمونه‌های آزمایشگاهی حاوی درزجوش در وسط نمونه، از لوله واقعی فولادی با قطر خارجی 1219 میلی‌متر و ضخامت دیواره 14.3 میلی‌متر بریده و تا ابعاد استاندارد ماشین‌کاری شد. سپس شیار اولیه شورون با هندسه V-شکل در وسط درزجوش با عمق شیار‌های مختلف (5.1، 10 و 15 میلی‌متر) ایجاد و نمونه‌ها تحت بارگذاری دینامیکی با سرعت چکش 7 متر بر ثانیه آزمایش شد. شکست‌نگاری نمونه با عمق شیار 5.1 میلی‌متر (معرف رفتار شکست درزجوش) نشان داد ترک بصورت شکست مسطح از نوع تورقی (کلیواژ) درریشه شیار (محل حداکثر ضریب شدت تنش) آغاز شد. شکست ترد بلافاصله تبدیل به شکست نرم برشی شده و با انحراف به یک سمت نمونه به‌مقدار زیاد در ناحیه متاثر از حرارت ادامه یافت و سپس درانتهای آزمایش وارد ناحیه فولاد پایه شد. در ناحیه شکست نرم برشی، لایه لایه شدن طولی فولاد تقریبا به موازات مسیر رشد ترک وجود دارد. در منطقه ضربه چکش نیز لبه‌های برشی وشکست معکوس مشاهده می‌شود. با محاسبه مساحت شکست نرمبرشیبالای 95 درصد، مطابق روابط موجود در استاندارد مشخص شد این شکست مکانیزم غالب در نمونه آزمایش شده بوده و این فولاد برای کاربرد در لوله‌های پرفشار انتقال گاز طبیعی مناسب است.