مقدمه

خطوط لوله ي انتقال نفـت و گـاز ایـران طـولانیتـرین

شبکه لولهي انتقال نفت و گاز در منطقـه خاورمیانـه را تشکیل میدهد .[۱] جوشکاري سر بـه سـر (محیطـی)

حدود ۲۵ درصد زمان کل ایجاد یک خط جدیـد لولـه

انتقال را تشکیل میدهد و براي انجـام آن بـه بـالاترین درجهي مهارت (درجه مهارت (۱ نیـاز مـیباشـد بلم.

ممکن است جوش بدون عیب باشـد ولـی بسـیاري از

عناصر شیمیایی آن سوخته باشد .[۳] بنابر ایـن جـوش علاوه بر کیفیت ظاهري باید سالم نیـز باشـد. بـه ایـن

علت علاوه بر آزمونهاي غیر مخـرب، نیـاز بـه تأییـد

سلامت بهوسیلهي آزمونهاي مخرب میباشد .[۴] این

آزمون ها میتوانند به صورت نسـبی سـلامت جـوش را ارزیابی نمایند؛ اما براي آگاهی بیشتر از سلامت جوش،

نیاز به آزمایشهاي تکمیلی بهویژه آزمون انـدازهگیـري

تنشهاي پسماند میباشـد. ایـن مطلـب بـا توجـه بـه ویژگی و حساسیت فولادهاي کم کـربن پـر اسـتحکام

A)عحد) کـه در خطـوط لولـهي انتقـال گـاز طبیعـی

استفاده میشود، اهمیت بیشتري مییابد. در ایـن گونـه فولادها عناصر میکروآلیاژي ماننـد تیتـانیوم، وانـادیم و

نیوبیوم تمایل بسیار زیادي به ترکیب با کربن و نیتروژن موجود زمینه دارند. این عناصر باعث تشکیل ذرات ریز کاربید، نیترید و کربونیترید می گردند و بهطور مـؤثري

استحکام را افزایش میدهند، امـا چنـانچـه بـه میـزان

حرارت ورودي آنهـا در حـین فرآینـد جوشـکاري و

عملیات حرارتی قبل و بعد از آن توجه نشـود عواقـب

تأثیرگذاري را (مانند حل شدن و قرار گرفتن با توزیـع غیریکنواخت که باعث کاهش شدید خواص مکـانیکی

میشود) بههمراه خواهد داشت بزم. تنشهاي پسـماند

به آن دسته از تنش ها اطلاق می شود که پـس از انجـام عملیات خاصی در جسـم بـاقی مـیماننـد و ناشـی از

بارگذاري خارجی نباشند. تنش هاي پسماند در حالـت خودتعادلی (عأططتطئطأشک سئکک) هستند و برآیند نیروها و کوپلهاي حاصل از ایـن تـنش هـا صـفر مـی باشـد.

بزرگـی و توزیـع تـنشهـاي پسـماند قبـل از سـاخت

مشخص نیست و معمولاً بهصورت کامل در طراحی در

نظر گرفته نمی شود .[۶] تـنش هـاي پسـماند ناشـی از

فرآیند جوشکاري از نوع تنش هاي حرارتی هستند. این

تنش ها در منطقـهي جـوش از نـوع کششـی هسـتند و ممکن است در حد تنش تسـلیم فلـز پایـه باشـند ب،م.

سطح این تنش ها در ناحیهي متأثر از حرارت با افزایش

فاصله از مرکز جـوش بـه سـمت تشـکیل تـنش هـاي فشاري بـراي متعـادل کـردن تـنش هـاي کششـی میـل

می کند. در مقاطع نازك سطح ایـن تـنش هـا در جهـت

ضخامت ناچیز و قابل صرف نظر کردن مـی باشـد .[۸]

نتایج بررسی انجام شده توسط مؤسسات و محققان در

مورد توزیـع تـنش هـاي پسـماند جوشـی در راسـتاي

محــوري یــک اتصــال محیطــی (ســر بــه ســر) لولــه، نشاندهندهي تغییرات گستردهاي در مقدار و توزیع این

تنش ها است بکم. آزمونهـاي انـدازهگیـري تـنشهـاي

پسماند به سه گروه روش هاي کاملاً مخرب، روش هاي غیرمخرب و روش هاي نیمهمخـرب تقسـیم مـی شـوند

بتذم. کــرنشســنجی ســوراخ بــهعنــوان یــک روش

نیمـهمخـرب بـا گسـترهي کـاربرد حـدود ۲۲ درصـد، مرسومترین روش اندازهگیـري تـنش پسـماند اسـت و

براي تعیین تنش پسماند در نزدیک سطح جسم بـهکـار

می رود بذذم. این روش شامل نصب کرنش سنج، ایجاد یک سوراخ در نزدیکی کرنشسـنج هـا و انـدازه گیـري

کرنش آزاد شده است بلذم.

پیشینهي تحقیق ش

ستاري فر و فراهانی بصذم در سال ۲۰۰۹ تأثیر شـکل و

تعداد پاس را در جوش سر بـه سـر فـولاد زنـگ نـزن

آستنیتی بـا قطـر ۳۲۰ و ضـخامت ۱۰ میلـیمتـر مـورد بررسی قرار دادند. نتایج تجربـی و شـبیهسـازي آن هـا

همخوانی مناسبی داشت. دستگاه کرنش سنجی سـوراخ مورد استفاده آن ها در این مقالـه اسـتفاده شـده اسـت.

رابـین و همکــارانش بخذم در ســال ۲۰۱۱ در خطــوط

۱۱۲

مجی د سبک روح- سی دحجت هاشمی- محمدرضا فراهانی سال بی ست و پنجم، شماره دو، ۱۳۹۳

لولهي ت،گ با قطر ۱۰۱۶و ضخامت ۲۶٫۲ میلی متـر بـا

آگا هی از خـواص مکـانیکی و متـالورژیکی فـولاد بـه ارزیابی تنش هاي پسماند بـا اسـتفاده از تفـرق اشـعهي

ایک س پرداختنـد. اایـن تحقیـق ن ـان داد کـه حـداکثر

تنش هاي پسـماند در راسـتاي مـوازي منطقـه متـأثر از حرارت کنار جوش اتفاق میافتـ د. پـادا و همک ارانش

بزذم در سال ۲۰۱۲ تنش پسماند در جوش سر به سـر

(محیطی) لوله فولا دي فریتی- مارتنزیتی گریـد ذکب را

در ضخامت هـاي متفـاوت بـهوس ـیلهي آزمـون تفـرق نوتر ون مورد بررسی قرار دادند ب زذم. نتایج آنها نشـان داد که تنش پسماند کششی حداکثر در ناحیهي مـرزي

منطقهي متأثر از حرارت اتفاق افت ده استح

اصول و تئوري روش کرن شسنجی سوراخ

ایجاد یک سوراخ در یک مادهي داراي تـنش پس ـماند،

باع ث تغییراتی در میدان تنش میشـود حـذف کلیـهي

تنش ها در سطح س ـوراخ، تـنش را در نـواحی اطـراف سوراخ تغییر میدهـد و باعـث ایجـاد کـرنش سـطحی

مو عی متناسب با آن می شـود. بـا انـدازه گیـري ایـن
کرنش ها و حل معادلات مربوط قدار تنش ها براي مـا
نمایان میشود بخذم. در شکل ۱) مکان هـاي ه ل و تل
برا کرنشسنج شمارهي ۲ نتیجـهي یکسـانی خ واهـد
داشت. این شکل از کرنش سنج س ـهتـایی را اصـطلاحاً رز ت (کصصککپل) مینامند.

شکل ۱ آرایش کرنشسنج هاي رزتی ب،ذم.

معرفی لولهي فولاد ي آزمایش ش ده

لولهي فولادي مورد آزمایش از نوع درز جو ش مـارپیچ

(اسپیرال) میبا شد. فولاد اولیه به شکل کـلاف (کویـل)

توسـط شـرکت پوسـکوي کـ رهي جنـوبی تهیـه و در

شرکت لوله و روفیل سـدید فـرمدهـی و جوشـکاري

شده است. نمونه هاي لولهي تولید شده هـم اکنـون در خطوط لولهي پرفشار انتقال گاز طبیعـی ایـران بـهکـار

میرود. جدول (۱) ترکیب شیمیایی عناصـر موجـود را

در فولاد ت،گ بA نشان میدهد .[۱۸]

جدول ۱ در صد عناصر وزنی موجود در ترکیب شیمیایی لولهي فولادي مورد آزمایش [۱۸]

نام عنصر کربن سیلیسیم منگنز فسفر
درصد ۰/۰۵ ۳ ۰/۱۹ ۱/۶ ۰/۰۱۲
وزنی

نام عنصر کلسیم مس مولیبدن نیتروژن
درصد ۰/۰۰۲۳ ۰/۰۱ ۰/۲۴ ۰/۰۰۴۷
وزنی

نام عنصر گ وگرد کرم نیکل بر
درصد ۰/۰۰۰۸ ۰/۰۱ ۰/۱۷ ۰/۰۰۰۱
وزنی

نام عنصر نی وبیوم تیتانیوم وانادیم آلومینیوم
درصد ۰/۰۴ ۳ ۰/۰۲۳ ۰/۰۴۴ ۰/۰۴۲
وزنی

آمادهسازي و انجام فرآیند جوشکاري

جوشـکاري بـر اسـاس اسـتاندارد جححA ,ع بAض در ۹

پاس، شامل پا س ریشه، گرم، پرکن و سطح و بهترتیب با سه قطر الکترود ۳/۲، ۴ و ۵ از ریشه تا سط ح، توسط
فرآیند جوشـکاري قوسـی الکتـرود دسـتی پوشـشدار

(حAقحض صورت گرفت. بر اساس استاندار د مربـوط پاس سطحی و نهایی بـه صـورت محـدب بـه صـورت