تحلیل شکست در لوله های نفت و گاز مدفون شده در خاک

لوله های مدفون شده بطور گسترده ای در انتقال نفت و گاز بکار برده می شوند. در این میان عوامل گوناگونی تظیر عیوب و خوردگی داخلی و خارجی می تواند منجر به نشتی و شکست لوله و متعاقبا صرف هزینه های جانی و مالی گزافی گردد. در این پروژه با تحلیل اجزای محدود ترک در لوله های مدفون شده. ضرایب شدت تنش برای ترک های واقع در جداره داخلی و خارجی لوله های مدفون شده بدست آمد. بار اعمالی بر لوله از طرف خاک با استفاده از مدل برنز و ریچارد مدلسازی شده است. بر اساس بررسی های انجام گرفته، ترک های محوری در لوله های مدفون شده بحرانی بوده، لذا در تحلیل ها صفحه ترک در راستای محوری در نظر گرفته شده است. محاسبه ضرایب تمرکز تنش بر اساس مدلسازی اجزای محدود دو بعدی و سه بعدی با استفاده از زبان برنامه نویسی apdl نرم افزار انسیس انجام گرفته است. برای مدل ترک دو بعدی، و قوع شکست ترد بر اساس معیار بیشینه تنش مماسی (mts) نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. ترک سه بعدی با شکل نیم بیضی، بر اساس پارامترهای هندسی متعدد و با استفاده از برنامه نویسی ماکرو بررسی شده است. نتایج حاصله نشان دادند که موقعیت قرارگیری ترک در راستای محیطی لوله، ضرایب شدت تنش را بطور قابل ملاحظه ای مورد تاثیر قرار می دهد. هنگامی که ترک داخلی در راستای قطر عمودی قرار بگیرد، بیشترین مقدار برای k1 بدست خواهد آمد، و این در حالی است که برای ترک های خارجی، راستای قطر افقی بحرانی ترین حالت است. نتایج نشان دادند که ضریب شدت تنش مد دوم برای هر دو گونه ترک داخلی و خارجی در زاویه 45 درجه (نسبت به قطر عمودی) به بیشینه مقدار خود رسیده و بانزدیک شدن به راستاهای افقی و عمودی به مقدار صفر میل می کند. بطور کلی، مقایسه بین نتایج بدست آمده برای ترک های داخلی و خارجی نشان می دهد که در لوله های مدفون شده، ترک های داخلی نسبت به ترک های خارجی بحرانی تر هستند.