NUMERICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS ON THERMAL STRESS MEASUREMENT OF SPIRAL WELDED PIPES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF g201004720_MS_Thesis.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

في مجال صناعة الأنابيب يتم تصنيع الأنابيب الملحومة لولبيا بأقطار كبيرة مع إختلاف في الأطوال والسماكات ، وهذه النوعية من الأنابيب عادة ما تكون إقتصادية في الإنتاج مع خصائص مثل قابليتها الجيدة للحام، ومعدل الإنتاج السريع لها ، ومقاومتها للضغوطالعالية. كما إن استخدامهاشمل جميع أنواع الصناعات ولكن استخدامها على نطاق واسع في الغالب في الصناعات البتروكيماوية وقطاع النفط و الغاز. ولما كان تنفيذ اللحام يتم على مسار لولبي لإنتاج هذه الأنابيب فإن اللحام يؤثر في خصائص المادة المحيطة بها، ولضمان جودة اللحام وخدمة آمنة وطويلة لهذه الأنابيب مع متانة عالية في الأداء فإن التشوهات التي يسببها واللحام والعيوب التي تصاحبه والاجهادات المتبقية يجب أن تقدر . ومعروف أنه نتيجة لعملية اللحام تتخطى المادة موضعيا حاجز المرونة ، ولهذا الغرض فقد تم تطوير نموذج عنصر محدود لمحاكاة عملية اللحام نفسها وذلك للوقوف على تقدير الاجهادات المتبقية نتيجة للحرارة العالية المصاحبة لعملية اللحام وعملية التبريد التي تلحقه. يتم إنشاء قوس اللحام اللولبي في هذه الأنابيب بواسطة سلكين كهربائيين تعمل على AC / DCأحدهما مثبت في داخل والآخر من خارج الأنبوب ، وتتنوع الفترة الزمنية الفاصلة بين هذين السلكين ،وقد خضع هذا التغير الزمني للدراسة لمعرفة الآثار المترتبة عليه في توزيع الإجهادات المتبقية. كما تم في هذه الدراسة تمثيل اختبار الإنقسام الحلقي عدديا كما تم تحديد مدى الإستفادة منه . كما تم أيضا قياس الاجهادات المتبقية بواسطةجهاز الحفر الموضعي وذلك لمقارنتها مع النتائج العددية ، لقد أجريت هذه التجارب على X70 أنابيب الصلب. كما طبقت عدة طرق مختلفة لقياس الإجهادات لهذا الشأن.

English Abstract

In the field of piping industry, spiral welded pipes are manufactured in large diameter with various length and dimension. Such pipes are generally economical in production with properties like good weldability, rapid production rate and resistance to high pressure. It is being used commonly in all types of industries but its application on large scale is mostly seen in petrochemical industries, oil and gas sector. Residual stresses generated by welding during the production of spiral welded pipe causes imperfection in the material. To ensure the safe service life and performance with high durability, welding induced defects such as welding deformation and residual stresses must be estimated. Due to welding, large local plastic strains are produced in the weld metal and the heat affected zone (HAZ). For this purpose finite element model is developed to simulate the residual stresses due to intense heating and subsequent cooling during welding process. Arc is generated in spiral welded pipes by multiple wire electrodes operated on AC/DC current, adjusted at inside and outside of the pipe. In this work, the time lag between the top and bottom wires is varied and its consequent effects on the residual stress distribution have been studied. The split ring test is analyzed numerically and its limitation is highlighted. Experimentation has been performed on X70 grade steel pipe using hole drilling method for validation. Different hole drilling stress calculation procedure are adopted and analyzed for in depth non-uniform stress estimation.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Yagoub N. Al-Nassar, Dr.
Committee Members:	Abul Fazal M. Arif, Prof. and Syed Sohail Akhtar, Dr.
Depositing User:	NASEEM KHALID (g201004720)
Date Deposited:	16 Mar 2014 04:56
Last Modified:	01 Nov 2019 15:41
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139127