بهبود توزیع تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری لوله های نفت و گاز مبتنی بر تحلیل اجزاء محدود

یکی از مصارف عمده لوله ها، استفاده از آنها در خطوط انتقال نفت و گاز است. جوشکاری این لوله ها عمدتا به روش قوسی زیر پودری انجام می گیرد. از جمله مشخصات بارز این نوع جوشکاری تنش های پسماند قابل ملاحظه ای است که پس از آن در قطعه باقی می ماند. این تنشها باعث تشدید سرعت انتشار ترکهای خوردگی – تنشی می گردد. در این تحقیق هدف آن است که با بهبود میزان تنشهای پسماند ناشی از فرایند جوشکرای زمینه افزایش عمر لوله فراهم آیید. برای محاسبه تنش هایپسماند از مدل اجزاء محدود جوشکاری در نرم افزار ANSYS استفاده شده است.نتایج حاصل از مدل مذکور با نتایج تجربی مقایسه و صحت آن تایید شده است. با توجهبه اینکه اجرای برنامه شبیه سازی زمانبر می باشد، در این تقحیق ابتدا مدلسازی فرایند به کمک شبکه های عصبی مصنوعی انجام گرفته است. برای تولید داده های مناسب برای آموزش شبکه عصبی از روش طراحی آزمایش تاگوچی استفاده شده است. برای بهینه سازی نیاز به یک تابع هدف می باشد. این تابع به صورت یک تابع ریاضی با استفاده از شبکه عصبی بیان شده است. در این تحقیق از شبکه عصبی پیش رو چند لایه با روش یادگیری پس از انتشار خطا و الگوریتم لونبرگ – مارکوارت استفاده شده است. برای انجام بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. نتایج ماکیمم تنش پسماند در حالت بهینه را 66 مگاپاسکال یعنی 60/1% کمتر از حالت اولیه (166 مگاپاسکال) نشان می دهد. در نهایت اثر هر یک از پارامترهای مورد مطالعه به صورت بدون بعد در قالب نمودارهای مجزا و یا اثرات توام ارائه گردیده است.

کلیدواژه ها:

لوله نفت و گاز ، جوشکاری زیر پودری ، بهینه سازی ، طراحی آزمایش ، شبکه عصبی ، الگوریتم ژنتیک