مطالعه آزمایشگاهی ظرفیت باربری محوری فشاری لوله‎های فولادی دارای نقص مکانیکی و تحت فشار داخلی

علاوه بر بارهای محیطی و بهره‌برداری، خطوط لوله ممکن است در معرض بارهای جانبی تصادفی مانند سقوط اجسام سنگین و یا برخورد لنگر کشتی قرار بگیرند. در نتیجه، ظرفیت بابربری این خطوط به دلیل نواقص احتمالی ایجاد شده مانند قرشدگی و یا کاهش ضخامت موضعی به شدت کاهش پیدا می‌کند. چنین آسیب‌های وارده به یک سازه فراساحل ممکن است پیامدهای اقتصادی، زیستی و جانی جدی را به دنبال داشته باشد. در این تحقیق تاثیر حضور قرشدگی و کاهش ضخامت بر روی رفتار یک‌سویه فشاری اعضای لوله‌ای، همراه با فشار داخلی به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور چندین نمونه‌ آزمایشگاهی با نسبت قطر به ضخامت d/t=22 و از جنس فولاد api-5l-x80 ساخته شده و تحت آزمایش قرار گرفته است. قرشدگی توسط یک سنبه کروی شکل با نسبت (d/d) برابر با 0.45، و کاهش ضخامت موضعی با مقطع مستطیلی توسط دستگاه تخلیه الکتریکی (اسپارک) در بخش میانی نمونه‌ها اعمال شده‌اند. پس از اعمال قرشدگی نمونه‌های سالم و آسیب دیده تحت بارگذاری محوری یک‌سویه فشاری قرار گرفته‌اند. در این تحقیق اثر پارامترهایی از جمله عمق قرشدگی، حضور فشار داخلی و ابعاد کاهش ضخامت موضعی مورد بررسی قرار گرفته است.

Experimental investigation of pressurized steel pipes with mechanical defect under axial compression

Abstract In addition to the operational and environmental loads, an offshore pipeline may be subjected to accidental transverse loads by falling heavy objects or trawl gears. As a result, the load bearing capacity of the pipeline may be significantly impared by the dents, gouges or other types of damages caused by the impact. Such damage to an offshore structure may have serious environmental and economic consequences. In this study, results of experimental investigations on the residual strength of plain and gouged dented steel pressurized pipes under monotonic axial compression are presented. Some series smallscale specimens were fabricated from API5LX80 steel pipes with (D/t) ratio of 22 for the purpose of experimental tests. The specimens were dented by a spherical indenter with (d/D) ratio of 0.45 and gouges were applied along the pipe axis on the outer surface of the middle portion, whose cross section was rectangular. Defected and intact specimens were then collapsed by monotonic axial compression loading whilst subjected to constant internal pressure. In this research, effects of some key nondimensional parameters such as dent depth, presence of the internal pressure and geometrical parameters of gouges have been studied.