تحلیل خستگی و خوردگی لوله های صنعتی با روش های محاسباتی

لوله های صنعتی به عنوان اجزای حیاتی خطوط انتقال سیالات، تحت تاثیر عوامل خستگی و خوردگی قرار دارند که می تواند عمر مفید آن ها را به طور قابل توجهی کاهش دهد. پژوهش حاضر با هدف تحلیل خستگی و خوردگی لوله های فولادی با قطر ۲۰۰ میلی متر و ضخامت ۱۰ میلی متر، تحت فشار کاری ۶ مگاپاسکال و دمای ۶۰ درجه سانتی گراد انجام شد. داده های محیطی شامل نرخ خوردگی ۰.۱ میلی متر در سال و حضور ترکیبات سولفیدی و کلریدی در سیال عبوری در نظر گرفته شد. برای تحلیل خستگی، چهار سناریو بارگذاری سیکلی با دامنه تنش ۵۰ تا ۱۱۰ مگاپاسکال و تعداد سیکل ۱۰,۰۰۰ تا ۵۰,۰۰۰ بررسی شد و نرخ رشد ترک ها از ۰.۰۰۲ تا ۰.۰۰۹ میلی متر در هر سیکل پیش بینی گردید. همچنین، اثر خوردگی به صورت کاهش تدریجی ضخامت لوله و تحلیل عمر مفید تحت شرایط محیطی شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که خستگی و خوردگی به طور مجزا می توانند عمر لوله ها را کاهش دهند، اما اثر ترکیبی خستگی-خوردگی موجب تسریع روند تخریب و کاهش ایمنی لوله ها می شود. علاوه بر این، شبیه سازی ها نشان داد که سناریوهای با دامنه تنش بالا و محیط خورنده شدید، بیشترین کاهش عمر مفید را ایجاد می کنند؛ به طوری که در شدیدترین سناریو، عمر مفید تحت اثر ترکیبی خستگی و خوردگی به کمتر از یک چهارم عمر مفید تحت شرایط خوردگی تنها کاهش یافت. این نتایج اهمیت طراحی پیشگیرانه، انتخاب مواد مقاوم، بهینه سازی ضخامت و برنامه ریزی نگهداری پیش بینانه را برجسته می کند. پژوهش حاضر نشان می دهد که استفاده از روش های محاسباتی و شبیه سازی عددی ابزاری موثر برای پیش بینی رفتار لوله ها و کاهش ریسک شکست زودرس در صنایع حساس است.

کلیدواژه ها:

خستگی ، خوردگی ، لوله صنعتی ، شبیه سازی عددی ، عمر مفید