چرا چقرمگی ضربه بر ایمنی لوله خط حاکم است؟
چقرمگی ضربه توانایی فولاد برای جذب انرژی و تغییر شکل پلاستیکی قبل از شکستن تحت یک بار ناگهانی است. برای یک خط لوله مدفون یا زیر دریا، ویژگی تعیین کننده است، زیرا لوله ای که به شکلی شکننده از کار می افتد، می تواند شکاف جاری را در صدها متر منتشر کند، در حالی که لوله ای با چقرمگی کافی به جای آن ترک را متوقف می کند. از آنجا که چقرمگی با کاهش دما به شدت کاهش می یابد، آزمایش همیشه همراه با دمای آزمایش تعریف می شود و استاندارد و سفارش خرید با هم دما و سطح پذیرش را ثابت می کنند. الزامات قابل اجرا برای لوله API 5L از خود API 5L، از ISO 3183 برای درجه بین المللی معادل، و از استانداردهای روش تست که آزمایش بر اساس آن انجام می شود، می آید.
Charpy V{0}Test Notch
ابزار استاندارد برای آزمایش پذیرش معمول، آزمایش خمش ضربه پاندول بر روی یک میله بریدگی ساده است که در ISO 148-1 و برای محصولات فولادی در بخشهای تست مکانیکی ASTM A370 توضیح داده شده است. این روش ساده و بسیار قابل تکرار است.
یک نمونه با اندازه کامل 10 میلیمتر در 10 میلیمتر در 55 میلیمتر با بریدگی 45 درجه V{4}، عمق بریدگی 2 میلیمتر و شعاع ریشه شکافی 0.25 میلیمتر است.
نمونه تا دمای تست مشخص شده در حمام یا محفظه خنک می شود و در مدت زمان مجاز به وسیله روش به دستگاه منتقل می شود تا دمای فولاد به جای دمای اتاق، نتیجه را تعیین کند.
آونگی از انرژی شناخته شده به نمونه پشت شکاف برخورد کرده و آن را میشکند. انرژی جذب شده در شکستگی مستقیماً از دستگاه بر حسب ژول خوانده می شود.
پس از شکست، ناحیه برشی اغلب روی سطح شکست اندازه گیری می شود و انبساط جانبی در ریشه شکافی ثبت می شود. نسبت بالایی از سطح شکستگی فیبری و برشی نشان دهنده رفتار شکل پذیر است.
وقتی دیواره لوله نازکتر از 10 میلیمتر است، نمونههای سایز کوچکتر با عرض کمتر ماشینکاری میشوند تا نمونه ضخامت کامل دیواره را نشان دهد. انرژی جذب شده یک نمونه زیر{3}}از نمونه اندازه کامل کمتر است زیرا فقط مواد کمتری برای شکستن وجود دارد، بنابراین مقادیر مشخص شده بر این اساس مقیاس بندی می شوند و اندازه نمونه باید همیشه همراه با نتیجه گزارش شود.
فرکانس تست، مکان و جهت
تست ضربه از بدنه لوله در جهت عرضی گرفته می شود و لوله جوش داده شده نیز در محل جوش و در ناحیه تحت تاثیر حرارت آزمایش می شود. فرکانس نمونه برداری به گرما یا لات مرتبط است، همانطور که در استاندارد برای سطح مشخصات محصول که اعمال می شود، تعریف شده است. سطح مشخصات محصول 1 نیازی به تست ضربه ندارد مگر اینکه سفارش آن را بخواهد. سطح مشخصات محصول 2 نیاز به آزمایش دارد که یکی از اصلی ترین تفاوت های فنی بین این دو سطح است. نتایج آزمایش به صورت مجموعه ای، معمولاً سه نمونه، با حداقل مقدار متوسط و حداقل مقدار فردی گزارش می شود.
تست پارگی وزن قطره برای لوله با قطر بزرگ
آزمایش Charpy انرژی جذب شده توسط یک نمونه کوچک و بریدگی را اندازه گیری می کند، اما رفتار لوله تحت فشار حاوی ترک در حال اجرا را به طور کامل بازتولید نمی کند. بنابراین برای خطوط انتقال با قطر بزرگ و فشار بالا، آزمایش پارگی قطره ای نیز مشخص می شود. یک صفحه با ضخامت کامل و بریده بریده شده توسط یک وزنه در حال سقوط برخورد می کند و شکسته می شود و نسبت سطح شکست که به جای شکاف برشی است اندازه گیری می شود. حداقل سطح برشی بالا، که معمولاً به صورت درصدی از سطح شکست بیان می شود، نشان می دهد که فولاد در برابر انتشار ترک مقاومت می کند. روش تست در ASTM E436 توضیح داده شده است و زمانی که اندازه لوله و کاربرد آن را فراخواند، از طریق پیوست های API 5L فراخوانی می شود.
چه چیزی دمای انتقال را حرکت می دهد
| عامل | تاثیر بر چقرمگی ضربه |
|---|---|
| محتوای کربن | افزایش کربن دمای انتقال شکل پذیر به شکننده را افزایش می دهد و حداکثر انرژی جذب شده را کاهش می دهد |
| اندازه دانه | پالایش دانه دمای انتقال را کاهش می دهد و مطمئن ترین راه برای بهبود چقرمگی است |
| ریزساختار | نوارهای پرلیت درشت و فریت آزاد چقرمگی را کاهش می دهند، در حالی که ساختارهای فریت سوزنی و بینیتی آن را بهبود می بخشند. |
| گوگرد و اجزاء | آخالهای دراز سولفید منگنز فولاد را شکافته و با استفاده از گوگرد کم و تیمار کلسیم کنترل میشوند. |
| تمرین نورد و خنک کننده | نورد کنترل شده و خنک کننده تسریع شده ساختار را اصلاح می کند و انرژی جذب شده را در دمای پایین افزایش می دهد |
| ضخامت دیوار | دیوارهای سنگینتر کندتر سرد میشوند و ساختار درشتتری دارند، بنابراین لولههای ضخیم معمولاً نسبت به لولههای نازک هم درجه نیاز سختتری دارند. |
سوالات متداول
س: چه واحدی برای چقرمگی ضربه استفاده می شود؟
انرژی جذب شده بر حسب ژول گزارش می شود. هنگامی که نتیجه با سطح مقطع{1}}در بریدگی نرمال می شود، بر حسب ژول بر سانتی متر مربع یا کیلوژول بر متر مربع بیان می شود که امکان مقایسه نمونه های با اندازه های مختلف را فراهم می کند.
س: ضربه لوله API 5L در چه دمایی آزمایش می شود؟
دمای آزمایش توسط API 5L مشخص می شود و با سفارش خرید سفت می شود و معمولاً به جای دمای اتاق به کمترین دمای مورد انتظار عملیات یا نصب خط لوله مربوط می شود.
س: آیا می توان یک نمونه زیر- را به مقدار اندازه کامل تبدیل کرد؟
هیچ ضریب تبدیل واحدی برای همه فولادها پذیرفته نمی شود. مقادیر پذیرش مشخص شده برای نمونه های زیر-با اندازه نمونه در استاندارد تنظیم شده است و گزارش باید اندازه استفاده شده را ذکر کند.
س: وقتی نتایج Charpy از قبل قابل قبول است، چرا آزمایش قطره پارگی وزن لازم است؟
این دو آزمون چیزهای مختلفی را اندازه گیری می کنند. Charpy انرژی جذب شده توسط یک نمونه کوچک را نشان می دهد، در حالی که آزمایش وزن قطره ای مقاومت مواد ضخیم کامل را در برابر یک ترک در حال اجرا اندازه گیری می کند. خطوط با قطر زیاد و فشار بالا معمولاً به هر دو نیاز دارند.
س: محتوای گوگرد چگونه بر نتیجه تأثیر می گذارد؟
گوگرد بالا ادخال های سولفیدی درازی را تشکیل می دهد که به عنوان مسیرهای ترک داخلی عمل می کند، انرژی جذب شده را کاهش می دهد و دمای انتقال را به ویژه در جهت عرضی افزایش می دهد. تمرین کم سولفور با کنترل شکل انکلوژن درمان طبیعی است.
س: چه چیزی باید در گواهی آزمون ثبت شود؟
درجه و سطح مشخصات محصول، شماره حرارت، جهت و اندازه نمونه، دمای آزمایش، انرژی جذب شده هر نمونه، مقدار متوسط و در صورت نیاز، سطح برشی یا انبساط جانبی، همه قابل ردیابی به طول لوله آزمایش شده است.
