Procena integriteta posuda pod pritiskom sa greškom u zavarenom spoju
Structural integrity assessment of pressure vessels with defect in welded joints
Апстракт
U radu su prikazani primeri primene parametara mehanike loma za procenu integriteta posuda pod pritiskom sa prslinom. Primena parametara mehanike loma zavisi od niz podataka, pre svega o ponašanju materijala u prisustvu greške, uticaju okoline i opterećenja. U uslovima dominantnog statičkog opterećenja, ponašanje materijala sa greškom može biti opisano kao linearno-elastično, i bazira se na faktoru intenziteta napona, KI, pri čemu se plastična deformacija zanemaruje, dok u elasto-plastičnom području ponašanje materijala se definiše pomeranjem otvora prsline ili J integralom kao parametrima mehanike loma. Linearno-elastična mehanika loma je primenjena za slučaj cilindričnog rezervoara za komprimovani gas kod koga su primenom metoda bez razaranja otkrivene nedozvoljene greške u zavarenim spojevima prema ISO 5817. Otkrivene greške su svedene na tip prsline u funkciji primene konzervativnog proračuna. Primenom faktora intenziteta napona u proceduri PD 6493 (Uputstvo o metodama izbora nivoa... prihvatljivosti grešaka u zavarenim spojevima) se pokazalo da integritet analiziranih rezervoara nije narušen. J integral je primenjen za analizu ponašanja u elasto-platičnom području. Posude pod pritiskom koje su predmet eksperimentalnog rada su izrađene zavarivanjem čelika sa granicom tečenja od 700MPa. Uticaj veličine prsline je određen upoređenjem sile za rast prsline (određena primenom Ratwani-Erdogan-Irwin modela) i eksperimentalno određene krive otpornosti materijala koja je definisan na bazi direktnog merenja J integrala. Teoretska i eksperimentalna analiza ne definiše u potpunosti ponašanje zavarenih spojeva sa prslinom, kao i heterogenu mikrostrukturu u zoni spoja. Zbog toga, numerička analiza može biti korisna ukoliko se primeni na pravi način. U radu je prikazan i primer primene metode konačnih elemenata za analizu zavarenih spojeva.
The examples of practical application of fracture mechanics parameters in cracked pressure vessel structural integrity are presented. The application of fracture mechanics depends on available data, material behaviour environmental effect and loading. In predominantly static loading material behaviour can be described as linear elastic, based on the stress intensity factor, KI, when its ductility is negligible, and as elastic-plastic, with crack opening displacement or the J integral as parameters. Linear elastic fracture mechanics was applied in a typical service problem when non-allowable defects according to ISO 5817 had been detected by non-destructive testing in regular in-service inspection in welded joints on the cylindrical storage tanks for pressurized air. The defects have been replaced by corresponding cracks for conservative estimate. Simplified application of the stress intensity factor as a parameter and a two parameter fracture assessment diagram from PD6493 Procedure ha...ve shown that structural integrity of the analyzed storage tanks is not endangered. For the detailed elastic-plastic analysis the J integral is used. The experimental pressure vessel was manufactured by welding high strength steel (yield stress 700 MPa) and then precracked artificially for J integral direct measurement. The theoretical and experimental analyses can not fully describe the behaviour of the cracked welded joint and its heterogeneous microstructure. For that purpose, the numerical analysis can be helpful, if applied in a proper way. An example of the finite elements numerical analysis of welded joints is presented.
Кључне речи:
zavareni spoj / prslina / posude pod pritiskom / pomeranje vrha prsline / mehanika loma / J integral / integritet konstrukcija / faktor intenziteta napona / welded joint / welded defects / structural integrity / stress intensity / pressure vessels / method of finite elements / J integral / fracture mechanics / crackИзвор:
Scientific Technical Review, 2007, 57, 3-4, 32-42Издавач:
- Vojnotehnički institut, Beograd
Институција/група
Inovacioni centarTY - JOUR AU - Grabulov, Vencislav AU - Sedmak, Stojan AU - Sedmak, Aleksandar AU - Burzić, Zijah PY - 2007 UR - https://machinery.mas.bg.ac.rs/handle/123456789/744 AB - U radu su prikazani primeri primene parametara mehanike loma za procenu integriteta posuda pod pritiskom sa prslinom. Primena parametara mehanike loma zavisi od niz podataka, pre svega o ponašanju materijala u prisustvu greške, uticaju okoline i opterećenja. U uslovima dominantnog statičkog opterećenja, ponašanje materijala sa greškom može biti opisano kao linearno-elastično, i bazira se na faktoru intenziteta napona, KI, pri čemu se plastična deformacija zanemaruje, dok u elasto-plastičnom području ponašanje materijala se definiše pomeranjem otvora prsline ili J integralom kao parametrima mehanike loma. Linearno-elastična mehanika loma je primenjena za slučaj cilindričnog rezervoara za komprimovani gas kod koga su primenom metoda bez razaranja otkrivene nedozvoljene greške u zavarenim spojevima prema ISO 5817. Otkrivene greške su svedene na tip prsline u funkciji primene konzervativnog proračuna. Primenom faktora intenziteta napona u proceduri PD 6493 (Uputstvo o metodama izbora nivoa prihvatljivosti grešaka u zavarenim spojevima) se pokazalo da integritet analiziranih rezervoara nije narušen. J integral je primenjen za analizu ponašanja u elasto-platičnom području. Posude pod pritiskom koje su predmet eksperimentalnog rada su izrađene zavarivanjem čelika sa granicom tečenja od 700MPa. Uticaj veličine prsline je određen upoređenjem sile za rast prsline (određena primenom Ratwani-Erdogan-Irwin modela) i eksperimentalno određene krive otpornosti materijala koja je definisan na bazi direktnog merenja J integrala. Teoretska i eksperimentalna analiza ne definiše u potpunosti ponašanje zavarenih spojeva sa prslinom, kao i heterogenu mikrostrukturu u zoni spoja. Zbog toga, numerička analiza može biti korisna ukoliko se primeni na pravi način. U radu je prikazan i primer primene metode konačnih elemenata za analizu zavarenih spojeva. AB - The examples of practical application of fracture mechanics parameters in cracked pressure vessel structural integrity are presented. The application of fracture mechanics depends on available data, material behaviour environmental effect and loading. In predominantly static loading material behaviour can be described as linear elastic, based on the stress intensity factor, KI, when its ductility is negligible, and as elastic-plastic, with crack opening displacement or the J integral as parameters. Linear elastic fracture mechanics was applied in a typical service problem when non-allowable defects according to ISO 5817 had been detected by non-destructive testing in regular in-service inspection in welded joints on the cylindrical storage tanks for pressurized air. The defects have been replaced by corresponding cracks for conservative estimate. Simplified application of the stress intensity factor as a parameter and a two parameter fracture assessment diagram from PD6493 Procedure have shown that structural integrity of the analyzed storage tanks is not endangered. For the detailed elastic-plastic analysis the J integral is used. The experimental pressure vessel was manufactured by welding high strength steel (yield stress 700 MPa) and then precracked artificially for J integral direct measurement. The theoretical and experimental analyses can not fully describe the behaviour of the cracked welded joint and its heterogeneous microstructure. For that purpose, the numerical analysis can be helpful, if applied in a proper way. An example of the finite elements numerical analysis of welded joints is presented. PB - Vojnotehnički institut, Beograd T2 - Scientific Technical Review T1 - Procena integriteta posuda pod pritiskom sa greškom u zavarenom spoju T1 - Structural integrity assessment of pressure vessels with defect in welded joints EP - 42 IS - 3-4 SP - 32 VL - 57 UR - https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_744 ER -
@article{ author = "Grabulov, Vencislav and Sedmak, Stojan and Sedmak, Aleksandar and Burzić, Zijah", year = "2007", abstract = "U radu su prikazani primeri primene parametara mehanike loma za procenu integriteta posuda pod pritiskom sa prslinom. Primena parametara mehanike loma zavisi od niz podataka, pre svega o ponašanju materijala u prisustvu greške, uticaju okoline i opterećenja. U uslovima dominantnog statičkog opterećenja, ponašanje materijala sa greškom može biti opisano kao linearno-elastično, i bazira se na faktoru intenziteta napona, KI, pri čemu se plastična deformacija zanemaruje, dok u elasto-plastičnom području ponašanje materijala se definiše pomeranjem otvora prsline ili J integralom kao parametrima mehanike loma. Linearno-elastična mehanika loma je primenjena za slučaj cilindričnog rezervoara za komprimovani gas kod koga su primenom metoda bez razaranja otkrivene nedozvoljene greške u zavarenim spojevima prema ISO 5817. Otkrivene greške su svedene na tip prsline u funkciji primene konzervativnog proračuna. Primenom faktora intenziteta napona u proceduri PD 6493 (Uputstvo o metodama izbora nivoa prihvatljivosti grešaka u zavarenim spojevima) se pokazalo da integritet analiziranih rezervoara nije narušen. J integral je primenjen za analizu ponašanja u elasto-platičnom području. Posude pod pritiskom koje su predmet eksperimentalnog rada su izrađene zavarivanjem čelika sa granicom tečenja od 700MPa. Uticaj veličine prsline je određen upoređenjem sile za rast prsline (određena primenom Ratwani-Erdogan-Irwin modela) i eksperimentalno određene krive otpornosti materijala koja je definisan na bazi direktnog merenja J integrala. Teoretska i eksperimentalna analiza ne definiše u potpunosti ponašanje zavarenih spojeva sa prslinom, kao i heterogenu mikrostrukturu u zoni spoja. Zbog toga, numerička analiza može biti korisna ukoliko se primeni na pravi način. U radu je prikazan i primer primene metode konačnih elemenata za analizu zavarenih spojeva., The examples of practical application of fracture mechanics parameters in cracked pressure vessel structural integrity are presented. The application of fracture mechanics depends on available data, material behaviour environmental effect and loading. In predominantly static loading material behaviour can be described as linear elastic, based on the stress intensity factor, KI, when its ductility is negligible, and as elastic-plastic, with crack opening displacement or the J integral as parameters. Linear elastic fracture mechanics was applied in a typical service problem when non-allowable defects according to ISO 5817 had been detected by non-destructive testing in regular in-service inspection in welded joints on the cylindrical storage tanks for pressurized air. The defects have been replaced by corresponding cracks for conservative estimate. Simplified application of the stress intensity factor as a parameter and a two parameter fracture assessment diagram from PD6493 Procedure have shown that structural integrity of the analyzed storage tanks is not endangered. For the detailed elastic-plastic analysis the J integral is used. The experimental pressure vessel was manufactured by welding high strength steel (yield stress 700 MPa) and then precracked artificially for J integral direct measurement. The theoretical and experimental analyses can not fully describe the behaviour of the cracked welded joint and its heterogeneous microstructure. For that purpose, the numerical analysis can be helpful, if applied in a proper way. An example of the finite elements numerical analysis of welded joints is presented.", publisher = "Vojnotehnički institut, Beograd", journal = "Scientific Technical Review", title = "Procena integriteta posuda pod pritiskom sa greškom u zavarenom spoju, Structural integrity assessment of pressure vessels with defect in welded joints", pages = "42-32", number = "3-4", volume = "57", url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_744" }
Grabulov, V., Sedmak, S., Sedmak, A.,& Burzić, Z.. (2007). Procena integriteta posuda pod pritiskom sa greškom u zavarenom spoju. in Scientific Technical Review Vojnotehnički institut, Beograd., 57(3-4), 32-42. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_744
Grabulov V, Sedmak S, Sedmak A, Burzić Z. Procena integriteta posuda pod pritiskom sa greškom u zavarenom spoju. in Scientific Technical Review. 2007;57(3-4):32-42. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_744 .
Grabulov, Vencislav, Sedmak, Stojan, Sedmak, Aleksandar, Burzić, Zijah, "Procena integriteta posuda pod pritiskom sa greškom u zavarenom spoju" in Scientific Technical Review, 57, no. 3-4 (2007):32-42, https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_744 .