بررسی عددی تقویت لوله‌های تحت‎ ‎فشار دارای ترک خارجی در راستای طولی با استفاده از ‏cfrp‏ در شرایط بهره‌برداری

تعمیر و تقویت لوله‌ها و مخازن تحت فشار با استفاده از مواد کامپوزیتی cfrp در سال‌های اخیر رشد چشمگیری داشته است که ازجمله مزایای آن‌ها می‌توان به‌سرعت نصب، امکان تعمیر در شرایط سرویس و همچنین هزینه پایین اشاره نمود. در بسیاری از موارد ازجمله تعمیر و تقویت لوله‌های تحت فشار امکان خارج کردن لوله از شرایط سرویس وجود ندارد که استفاده از برخی گزینه‌های تقویت نظیر جایگزینی قسمت آسیب‌دیده یا انجام جوشکاری بر روی لوله‌ی تحت سرویس را ناممکن می‌سازد. به همین دلیل استفاده از cfrp جهت تعمیر لوله‌های تحت فشار می‌تواند بسیار مفید باشد. بااین‌وجود اختلاف خواص مصالح فولادی و کامپوزیتی اثرپذیری آن‌ها را با چالش‌های جدی مواجه می‌نماید. در این تحقیق به بررسی تعمیر و تقویت لوله‌های دارای ترک طولی با تاکید بر حفظ فشار داخلی بهره‌برداری حین تعمیرات پرداخته‌شده است. نتایج نشان می‌دهد که وجود فشار اولیه بهره‌برداری قبل از بستن cfrp ظرفیت لوله را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. این کاهش ظرفیت به دلیل مشارکت کم cfrp در باربری در فشارهای پایین به دلیل اختلاف مدول الاستیسیته cfrp و فولاد است. بااین‌وجود نرخ کاهش ظرفیت در فشارهای اولیه بالا کاهش می‌یابد.

numerical study on rehabilitation of the pressurized pipes containing longitudinal external crack using cfrp under service load

in recent years, there has been a substantial growth in the utilization of cfrp (carbon fiber reinforced polymer) composite materials for repairing and reinforcing pipes. this method offers notable advantages, including rapid installation, the feasibility of implementation under service conditions, and cost-effectiveness. the repair and reinforcement of pressurized pipes, particularly in cases where taking the pipe out of service is not feasible, present challenges. traditional options such as replacing damaged sections or welding on pipes in service become impractical. cfrp emerges as a valuable solution in such scenarios. nevertheless, the distinct properties of steel and composite materials pose significant challenges to their efficacy. this research employs numerical modeling to investigate the repair and strengthening of pipes with longitudinal cracks under different internal pressures and service conditions. the findings indicate that the presence of initial pressure before applying cfrp diminishes the pipe’s capacity. this reduction is attributed to the limited contribution of cfrp to load-bearing at low pressures, owing to the disparate modulus of elasticity between cfrp and steel. however, the rate of capacity reduction decreases with higher initial pressures, highlighting the complexities involved in effectively utilizing cfrp for repairing pressure pipes.