بررسی تجربی رفتار خستگی و تخمین نمودار تنش- عمر فولاد ایکس شصت و پنج

فولادهای ترمومکانیکال به دلیل چقرمگی و مقامت بالا در برابر رشد ترک، به طور گسترده در خطوط انتقال نفت و گاز استفاده می شوند. بخش وسیعی از خطوط لوله فولادی به کار رفته در صنعت نفت و گاز جمهوری اسلامی ایران از جنس فولاد api x65 است. نوسان فشار داخلی گاز در لوله‌های فولادی می‌تواند باعث شکست خستگی و انفجار شود. به همین دلیل، بررسی آسیب و یکپارچگی سازه ای این لوله‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق منحنی تنش- عمر و استحکام خستگی فلز پایه لوله فولادی api x65، با انجام آزمایش خستگی تخمین زده شده است. به این منظور، تعداد 24 و 25 نمونه آزمایشگاهی به ترتیب در راستای درز جوش (جهت طولی یا غلتک‌کاری) و عمود بر درز جوش (جهت عرضی کلاف اولیه) طبق استاندارد، از لوله در مقیاس صنعتی با قطر خارجی 1219 میلی‌متر و ضخامت 14.3 میلی‌متر تهیه شد. نمونه‌های تهیه شده تحت آزمایش خستگی خمشی- چرخشی کاملا معکوس شونده قرار گرفت و با در نظر گرفتن توزیع نرمال لگاریتمی، تحلیل آماری نتایج انجام شد. منحنی میانگین، منحنی مشخصه و بازه اطمینان نتایج آزمایش در ناحیه‌های عمر خستگی محدود و استحکام خستگی براساس استانداردهای iso 12107 و astm-e739 به دست آمد. مقدار میانگین حد دوام فلز پایه در راستای درز جوش و عمود بر درز جوش به ترتیب برابر 291 و 305 مگاپاسکال به دست آمد. این مقادیر به خوبی در محدوده پیش‌بینی 0.4 تا 0.6 استحکام نهایی فولاد آزمایش شده و بالاتر از حد دوام فلز جوش (258 مگاپاسکال) این لوله قرار دارد.

experimental investigation of fatigue behavior and assessment of stress-life curve of api x65 steel

thermomechanical steels are widely used in oil and gas pipelines due to their high toughness and high resitance against crak growth. a large part of the steel pipelines used in the oil and gas industry in iran is made of api x65 steel. the fluctuations of internal gas pressure in steel pipes can cause fatigue failure and lead to gas leakage and explosion. so, the control of damage initiation and structural integrity of gas pipelines is of great importance. in this study, the s-n curve and the fatigue strength of the base metal of the api x65 steel were estimated by performing fatigue tests. for this purpose, 24 and 25 test specimens along the seam weld in the coil transverse direction, and perpendicular to the seam weld along the coil rolling direction were prepared according to iso 1143 standard, respectively. all test samples were cut from an spirally welded pipe with 1219mm outside diameter and 14.3mm wall thickness and were tested on a completely reverse rotating-bending fatigue machine. statistical analysis of the results was performed by considering the normal logarithmic distribution. the mean curve, characteristic curve, and confidence interval of the results were obtained both in the finite fatigue life range and in the fatigue resistance. the mean endurance limit of the base metal perpendicular to and parallel to the seam seam were 305 and 291 mpa, respectively which were in the range of 0.4 to 0.6 of material tensile strength and above the seam weld endurance limit (258 mpa).