آرشیو مقالات

آرشیو مقالات

بررسی میزان تاثیر وجود نقایص بر وادادگی جوش لب به لب لوله های پلی اتیلن با چگالی متوسط

بررسی میزان تاثیر وجود نقایص بر وادادگی جوش لب به لب لوله های پلی اتیلن با چگالی متوسط

شنبه, 25 آبان,1398

رتبه بندی این مطلب:
4/6

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار / ایران پلیمر لوله های پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE) معمولا با استفاده از  جوش لب به لب (butt fusion) به یکدیگر جوش می خورند. اغلب اوقات کیفیت جوش اتصالات لوله های پلی اتیلن با چگالی متوسط که به وسیله جوش لب به لب به یکدیگر جوش خورده اند تحت تاثیر وجود نقص هایی در ناحیه جوش خورده است. در این مقاله به بررسی اثر وجود این نقیصه ها بر نتایج آزمون کشش، ترکیدگی، لهیدگی (crush)، خستگی و خمش سه نقطه ای و تاثیر آن ها بر وادادگی اتصالات لوله های MDPE جوش خورده  به روش جوش لب به لب پرداخته است.

نتایج نشان داد که اگر ابعاد نقیصه ایجاد شده در محل جوش لب به لب لوله ها کمتر از 15% ضخامت دیواره لوله ها باشد، فارغ از شکل هندسی نقیصه، تحت بارگذاری های کششی، فشاری، خمشی و لهیدگی، وادادگی رخ نمی دهد. در حالی که اگر ابعاد نقیصه تنها 15% ضخامت دیواره لوله ی تحت بارگذاری خمشی باشد، احتمال وادادگی افزایش می یابد. 

مقدمه
لوله های پلی اتیلن با چگالی متوسط (MDPE) به طور وسیعی در دهه های اخیر مورد استفاده قرارگرفته اند. استفاده روز افزون از MDPE به دلیل قیمت به صرفه، ساختار شیمیایی بسیار پایدار و ویژگی های مکانیکی بسیار سودمند آن ها است. علاوه بر این موارد این لوله ها به منظور ایجاد سیستم لوله کشی با ساختارهای پیچیده نظیر سامانه های لوله  کشی توزیع گاز و آب، به راحتی می توانند با روش جوش لب به لب به یکدیگر متصل شوند.
تاکنون مطالعات زیادی روی جوش لب به لب لوله های پلی اتیلنی انجام شده است. برای مثال، Moore نشان داد که پایداری گرمایی لوله های پلی اتیلن تحت تاثیر فرایند جوش قرار نمی گیرد تحقیقات دیگر نیز نشان داد که خواص مکانیکی لوله های پلی-اتیلن مانند استحکام در نقطه تسلیم و ازدیاد طول در شکست، مشابه لوله های جوش نخورده است. Lu نیز اثبات کرد که تاثیر آلودگی های وازلین و گرافیت بر کیفیت جوش در فشار جوش زیاد قابل اغماض می باشد. اگرچه امکان وادادگی اتصالات جوش خورده به روش جوش لب به لب به علت نقایص جوش خوردگی نظیر کامل نبودن فرایند ذوب، جمع شدگی، منافذ و وجود مواد خارجی، وجود دارد.
سامانه لوله کشی در معرض مجموعه ای از شرایط بارگذاری مانند کشش، خمش، خستگی، لهیدگی و خزش است، اما تاکنون مطالعه سازمان دهی شده برای بررسی تاثیر وجود نقیصه های جوش بر وادادگی اتصالات لوله MDPE جوش خورده به روش لب به لب تحت شرایط بارگذاری مختلف صورت نگرفته است. 
در این مقاله به بررسی تاثیر وجود نقیصه های جوش خوردگی بر وادادگی جوش لب به لب در اتصالات لوله های MDPE با آزمون های کشش، ترکیدگی، لهیدگی و خمش سه نقطه ای و خستگی پرداخته شده است. برای این منظور روی سطح جوش خورده لوله ها یک نقیصه به صورت مصنوعی ایجاد شد تا فقدان اتصال در طول جوش  کاری شبیه-سازی شود. 
مقادیر چقرمگی شکست که از نمونه های کشش با شکاف تک لبه (SE(T)) اندازه گیری شده، به نظر می رسد برای تشریح مقاومت در برابر شکست خطوط لوله تحت فشار نسبت به مقادیری که از نمونه های شکست با شکاف عمیق تحت بارگذاری خمشی اعمال شده طبق استاندارد ASTM E 1820 اندازه¬گیری شده، مناسب تر باشد، هم-چنین نمونه های SE(T) بدون نقایص جوش کاری برای انجام آزمون های شکست به منظور مطالعه ی مقاومت شکست اتصالات لوله MDPE جوش-خورده استفاده شد.

بخش تجربی: مواد و روشها
در این پژوهش از لوله های MDPE با قطر خارجی 110 و 225 و 315 میلی متر و نسبت قطر خارجی به ضخامت (SDR) 11 و چگالی kg/m3 939 و شاخص شارش مذاب 2/0 گرم بر 10 دقیقه استفاده شد. ساخت اتصالات لوله با استفاده از جوشکاری لب به لب طبق استاندارد ISO21307 انجام شد. نقیصه هایی قبل از فرایند گرمایش برای ذوب، در مرکز سطح ناحیه جوش خورده به صورت مصنوعی ایجاد شدند. به منظور شبیه سازی عدم پیوند در ناحیه جوش خورده، نقیصه ها به دو شکل هندسی صفحه ای (Planer) و کروی مطابق شکل 1 با استفاده از فولاد ساخته شدند. تمامی نقیصه ها در مرکز سطح مقطع محل جوش خوردگی قرار داده شدند. ابعاد کلیه ی نقیصه های ایجاد شده و لوله ها در جدول 1 نشان داده شده است. نسبت های اندازه نقیصه   به ضخامت دیواره لوله به ترتیب 15، 30 و 45 درصد درنظر گرفته شد. نمونه¬های آزمون در شکل 2 نشان داده شده است. در تمام نمونه ها به جز نمونه های SE(T) آزمون شکست، همه نقیصه ها در موقعیت وسط و ساعت 12 نسبت به مهره (bead) جوش قرار داشتند. تمامی آزمون ها در دمای محیط انجام شد.
تمامی نمونه های آزمون کشش طبق استانداردDVS 2203-2  از محل اتصالات لوله MDPE جوش خورده تهیه شدند. یکی از نمونه ها با قطر خارجی 225 میلی متر در شکل 2-الف آورده شده است. نمودارهای تنش-کرنش نمونه ها درطول مدت انجام آزمون ثبت شد. 
نمونه های آزمون ترکیدگی طبق استاندارد ASTM D1599 تهیه و انجام شد. در شکل 2-ب یکی از وادادگی های نمونه با قطر خارجی 315 میلی متر نشان داده شده است. هر دو انتهای نمونه توسط کلاهک های (cap) نیم دایره ای شکل حاصل از جوش لب به لب بسته شد. فاصله بین کلاهک ها 5 برابر قطر خارجی لوله بود. در طول انجام آزمون ها، فشار اعمال شده و زمان نظارت شد.

برگردان: دکتر متینه اسدیان

asadian1990@yahoo.com

(ادامه دارد ...)

 

متن کامل این مقاله را که در شماره   205 ماهنامه بسپار در نیمه آبان  منتشر شده است، بخوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.

نوشتن یک نظر

افزودن نظر

x
دی ان ان