مقاومت لوله‌های جداره ضخیم فولادی دارای خوردگی حفره‌ای تحت فشار محوری و لنگر خمشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

doi
10.22065/jsce.2023.414205.3210
چکیده

در این پژوهش رفتار لوله‌های فولادی دارای خوردگی تحت اثر نیروی محوری و خمش مورد مطالعه قرار گرفته است. لوله‌های فولادی به طور گسترده در ساخت سازه‌های ساحلی و فراساحلی همچون دکل‌ها و سکو‌های نفتی و همچنین خطوط انتقال نفت و گاز به کار گرفته می‌شوند. هدف از ‌این مطالعه بررسی تأثیر نوع خاصی از خوردگی تحت عنوان «خوردگی حفره‌ای» بر مقاومت لوله‌های فولادی است. رویکرد اصلی در پژوهش حاضر روش تحلیل عددی با استفاده از نرم‌افزار اجزا محدود ABAQUS است. بدین ترتیب با استفاده از مدل‌های صحت‌سنجی شده، اثر همزمان سه عامل خمش، بارمحوری و خوردگی بر مقاومت لوله‌های فولادی ارزیابی شده است. در این خصوص با درنظرگیری مشخصات ابعادی متداول در پایه‌های لوله‌ای شکل سکوهای فراساحلی، اقدام به انجام تحلیل‌های پارامتری شده است. اثرات خوردگی حفره‌ای نیز براساس شاخص کاهش جرم نسبی لوله‌ها و در ارتباط با شاخص‌های ریخت‌شناسی خوردگی حفره‌ای، شامل چگالی و عمق خوردگی در تحلیل‌ها لحاظ شده است. مبتنی بر نتایج و با استناد به معادله آیین‌نامه آمریکا در تخمین ظرفیت لوله‌های فولادی فاقد خوردگی تحت فشار محوری و لنگر خمشی، دو ضریب اصلاح تراز باربری محوری و خمشی لوله‌های خورده شده پیشنهاد گردید تا با مقیاس کردن معادله آیین‌نامه آمریکا، اثر زوال مقاومت برآورد شود. ضرایب اصلاح حاصل به ازای شاخص کاهش جرم نسبی 10 الی 30 درصد، متوسط کاهش ظرفیت باربری 20 الی 50 درصد را نسبت به نمونه فاقد خوردگی نشان دادند. همچنین لازم به توضیح است که در یک شاخص یکسان از کاهش جرم نسبی، خوردگی عمیق‌تر اثرات زوال مقاومت بیشتری را حاصل داد. آزمون روش پیشنهادی طی دو سناریو خوردگی مختلف، بیشینه اختلاف تا 11 درصد را در مقایسه با نتایج تحلیل اجزا محدود حاصل داد. بدین ترتیب قابلیت کاربست روش پیشنهادی نشان داده شد.