بررسی تجربی ناهمسانگردی در لوله فولادی ایکس شصت‌و‌پنچ با استفاده از انرژی شکست شارپی

به‌منظور استفاده از ظرفیت‌های بالاتر در سامانه های انتقال انرژی ایران، لوله‌های استاندارد شده api از جنس فولاد api x65 موردتوجه قرارگرفته است. جهت دست یابی به سطوح استحکام موردنیاز، استفاده از فرآیند نورد کنترل شده ترمومکانیکی اجتناب ناپذیر است. این فرآیند ذاتاً خواص مواد ناهمسانگرد را در ورق لوله فولادی ایجاد می‌کند. علاوه بر این، تولید لوله جوشکاری شده مارپیچ شامل مراحلی است که می‌تواند منجر به ایجاد خواص مکانیکی متفاوتی در جهات مختلف شود. هدف تحقیق حاضر این است که وابستگی به جهت انرژی شکست شارپی، اندازه گیری شود. از این رو، اثر تغییر زاویه نمونه استخراجی نسبت به جهت نورد و همچنین اثر تغییر جهت شیار نمونه شارپی (در کل سه جهت شیار a، b و c) بر انرژی شکست فولاد api x65 به صورت تجربی بررسی شده است. بیشترین تغییرات میانگین انرژی شکست شارپی در زوایای مختلف نسبت به جهت نورد، حداکثر 13 درصد است (در جهت شیار b) ولی بیشترین تغییرات میانگین انرژی شکست شارپی بین جهت‌های شیار مختلف، حداکثر 12.2 درصد است (در زاویه صفر درجه). در نتیجه اثر تغییر زاویه نمونه استخراجی نسبت به جهت نورد بر روی انرژی شکست شارپی، بیشتر از اثر تغییر جهت شیار نمونه است. همچنین، در زاویه 67.5 درجه نسبت به جهت نورد (معادل با جهت قطری لوله)، بیشترین انرژی شکست برای تمامی جهات شیار حاصل شد. بنابراین می توان انتظار داشت که در جهت قطری لوله، احتمال ایجاد و رشد ترک تحت بار ضربه ای کمتر باشد. به منظور مقایسه کمّی تغییرات انرژی شکست در جهات شیار متفاوت، برای نخستین بار شاخصی با عنوان شاخص ناهمسانگردی تعریف و ارائه شده است.

Experimental investigation of anisotropy in API X65 steel pipe using Charpy fracture energy

To use higher capacities in Iran #39;s energy transmission systems, API standardized pipes made of API X65 steel have been utilized (made of thermomechanically controlled rolling process, TMCR steels). The TMCR inherently increases the anisotropic properties of steel coils and plates used for pipe manufacturing. In addition, the production of helical welded pipe involves steps that can lead to different mechanical properties in different directions. The aim of the present study is to measure the orientation dependence of the Charpy fracture energy. Therefore, the effect of changing the angle of specimens relative to the rolling direction and also the effect of changing the notch orientation (three notch A, B and C in total) on the fracture energy in API X65 steel has been experimentally determined. The maximum change in the average Charpy fracture energy at different angles relative to the rolling direction is a maximum of 13% (in notch B), but the largest change in the average Charpy fracture energy between different notches is a maximum of 12.2% (at an angle of 0 °). As a result, the effect of changing the angle of the specimen relative to the rolling direction is greater than the effect of changing the notch orientation on the Charpy fracture energy. Also, at an angle of 67.5 degrees to the direction of rolling (equivalent to the diagonal direction (DD)), the most fracture energy for all notches was obtained. To quantitatively compare the fracture energy changes in different notches, an index called anisotropy index has been presented