منحنی S-N برای سازه های دریایی جوشکاری شده، غیر جوشکاری شده یا جزئیات جوشکاری بهبود یافته S-N Curves for Welded, Non-Welded or Improved Welded Details of Marine Structures
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
- ناشر : الزویر Elsevier
- چاپ و سال / کشور: 2013
توضیحات
چاپ شده در مجله پنجمین کنفرانس طراحی خستگی – ۵th Fatigue Design Conference
رشته های مرتبط مهندسی عمران، جوشکاری، سازه های دریایی و بازرسی جوش اسکلت فلزی
۱-مقدمه توسعه صنایع کشتی سازی و ساخت تجهیزات فراساحلی در دهه شصت میلادی با کمک ابزارهای طراحی کامپیوتری این امکان را فراهم می سازد تا واحدهای بزرگ با ساختار های قوی و مستحکم با بهینه سازی وزن فولاد ساخته شود {۱و۲و۳و۴} کاهش وزن فولاد با در نظر گرفتن الزامات ایمنی با کمک این ابزارهای طراحی صورت گرفت . همچنین استفاده از فولادهای استحکام بالا نیز به این پدیده کمک کرد در نتیجه خستگی مهمترین دلیل تخریب قطعات در همگام سرویس است. برای حل این مسئله یک برنامه تحقیقاتی بزرگ در اروپا با کمک جامعه آهن و ذغال سنگ اروپا (CEAS) انجام گرفته است که نتایج آن در سال ۱۹۸۷ {۵} منتشر شده است.در طول همین دوره زمانی انجمن های دیگری نیز تحقیقاتی را بر روی خستگی سیکلی سازه های کشتی انجام دادند.{۶}با انتشار راهنماهای مختلف {۷} و قوانین مختلف برای تانکرهای بزرگ اطلاعاتی در این زمینه منتشر شد.{۸} این اطلاعات نشان می دهد که منطقه جوش محل بسیار حساس به شکست در برابر تنش های خستگی افزایشی است. بنابراین بیشتر قوانین در خصوص اتصالات جوشکاری تنظیم شده اند روش های مختلف تنش های اسمی را به همراه جداولی از قطعات در نظر گرفته اند.{۹}و{۱۰} تنش های نقاط داغ در مراجع {۱۱و۱۲و۱۳} بررسی شده است.تنش های ناچ (شکاف) در مرجع {۱۴} و تنش های محلی در مراجع {۱۵و ۱۶} مورد بررسی قرار گرفته اند. اما اخیراً تجربیات زیادی به سازمان FPOS گزارش شده است.{۱۵} همچنین تانکر ها و کشتی های بزرگی توسعه یافته است {۱۶} که دارای گوشه های لبه دار و گوشه های ضخیم جوشکاری شده می باشند. که باعث می شوند این سوال مطرح شود که قطعات جوشکاری نشده چگونه باید مورد مطالعه و بررسی قرار گیرند.همچنین سازمان FPSO نیز تعمیرات را انجام می دهد و در آنها به بررسی عملیات های پس از جوشکاری می پردازد که این امر باعث ایجاد سوالاتی در خصوص نحوه استفاده از نمودار های S-N می گردد. از دهه هفتاد اطلاعات مختلفی منتشر شده است.در این مقاله با استفاده از این اطلاعات ،منحنی های S-N به صورت محدوده تنش برای انواع مختلف اتصال جوش های خطی برای کشتی های مختلف و سازه های دریایی مورد بررسی و توسعه قرار گرفته است. ۲-پیش زمینه قوانین موجود برای شناسایی خستگی فولادهای جوشکاری شده کشتی ها در سازه های فراساحلی شامل منحنی های S-N است که بر اساس محدوده تنش تعریف شده اند و برای تمام استحکام های فولادی مورد استفاده به کار می روند. ۲-۱-اطلاعات موجود برای کارهای انجام گرفته،اطلاعات موجود باید جمع آوری شده و مورد آزمون قرار بگیرند.قدیمی ترین آزمون برای اتصالات جوشکاری شده خطی و اتصالاتی که جوشکاری شده مورد استفاده قرار می گیرند،بر اساس تنش اسمی بدون در نظر گرفتن تنش متوسط است.و فرض می شود که تنش های پسماند به اندازه کافی بالا هستند که تاثیر تنش متوسط را بر روی عمر خستگی حذف نماید. بدین منظور دو منبع اصلی باید مورد استفاده قرار گیرند.{۱۸و۱۹} اسناد مربوط به قطعات جوشکاری نشده : ورقه های نورد شده در جدول یک آورده شده است.
رشته های مرتبط مهندسی عمران، جوشکاری، سازه های دریایی و بازرسی جوش اسکلت فلزی
۱-مقدمه توسعه صنایع کشتی سازی و ساخت تجهیزات فراساحلی در دهه شصت میلادی با کمک ابزارهای طراحی کامپیوتری این امکان را فراهم می سازد تا واحدهای بزرگ با ساختار های قوی و مستحکم با بهینه سازی وزن فولاد ساخته شود {۱و۲و۳و۴} کاهش وزن فولاد با در نظر گرفتن الزامات ایمنی با کمک این ابزارهای طراحی صورت گرفت . همچنین استفاده از فولادهای استحکام بالا نیز به این پدیده کمک کرد در نتیجه خستگی مهمترین دلیل تخریب قطعات در همگام سرویس است. برای حل این مسئله یک برنامه تحقیقاتی بزرگ در اروپا با کمک جامعه آهن و ذغال سنگ اروپا (CEAS) انجام گرفته است که نتایج آن در سال ۱۹۸۷ {۵} منتشر شده است.در طول همین دوره زمانی انجمن های دیگری نیز تحقیقاتی را بر روی خستگی سیکلی سازه های کشتی انجام دادند.{۶}با انتشار راهنماهای مختلف {۷} و قوانین مختلف برای تانکرهای بزرگ اطلاعاتی در این زمینه منتشر شد.{۸} این اطلاعات نشان می دهد که منطقه جوش محل بسیار حساس به شکست در برابر تنش های خستگی افزایشی است. بنابراین بیشتر قوانین در خصوص اتصالات جوشکاری تنظیم شده اند روش های مختلف تنش های اسمی را به همراه جداولی از قطعات در نظر گرفته اند.{۹}و{۱۰} تنش های نقاط داغ در مراجع {۱۱و۱۲و۱۳} بررسی شده است.تنش های ناچ (شکاف) در مرجع {۱۴} و تنش های محلی در مراجع {۱۵و ۱۶} مورد بررسی قرار گرفته اند. اما اخیراً تجربیات زیادی به سازمان FPOS گزارش شده است.{۱۵} همچنین تانکر ها و کشتی های بزرگی توسعه یافته است {۱۶} که دارای گوشه های لبه دار و گوشه های ضخیم جوشکاری شده می باشند. که باعث می شوند این سوال مطرح شود که قطعات جوشکاری نشده چگونه باید مورد مطالعه و بررسی قرار گیرند.همچنین سازمان FPSO نیز تعمیرات را انجام می دهد و در آنها به بررسی عملیات های پس از جوشکاری می پردازد که این امر باعث ایجاد سوالاتی در خصوص نحوه استفاده از نمودار های S-N می گردد. از دهه هفتاد اطلاعات مختلفی منتشر شده است.در این مقاله با استفاده از این اطلاعات ،منحنی های S-N به صورت محدوده تنش برای انواع مختلف اتصال جوش های خطی برای کشتی های مختلف و سازه های دریایی مورد بررسی و توسعه قرار گرفته است. ۲-پیش زمینه قوانین موجود برای شناسایی خستگی فولادهای جوشکاری شده کشتی ها در سازه های فراساحلی شامل منحنی های S-N است که بر اساس محدوده تنش تعریف شده اند و برای تمام استحکام های فولادی مورد استفاده به کار می روند. ۲-۱-اطلاعات موجود برای کارهای انجام گرفته،اطلاعات موجود باید جمع آوری شده و مورد آزمون قرار بگیرند.قدیمی ترین آزمون برای اتصالات جوشکاری شده خطی و اتصالاتی که جوشکاری شده مورد استفاده قرار می گیرند،بر اساس تنش اسمی بدون در نظر گرفتن تنش متوسط است.و فرض می شود که تنش های پسماند به اندازه کافی بالا هستند که تاثیر تنش متوسط را بر روی عمر خستگی حذف نماید. بدین منظور دو منبع اصلی باید مورد استفاده قرار گیرند.{۱۸و۱۹} اسناد مربوط به قطعات جوشکاری نشده : ورقه های نورد شده در جدول یک آورده شده است.
Description
The development at the end of the sixties, in shipbuilding and offshore, of design tools using computers allowed the development of large and very large units with structural strength and so steel weight optimization [1,2,3,4]. The reduction of the steel weight obtained by the adjustment of the safety margins thanks to the new design tools, associated with the use of high strength steels, lead to make cumulative fatigue the major in-service failure mode. To handle this challenge, a large European cooperative research program was launched within the CECA (European Community for Coal and Steel) the results of which were published in 1987 [5]. During the same period classification societies developed researches on cyclic fatigue of ship structures [6] with publication of guidance notes [7] and rules for very large tankers [8]. The research results and the return experience have shown clearly that welded joints are the weak points with respect to cumulative fatigue, so the design rules were only focussed on welded joints. Different approaches were considered, nominal stress with tables of details [9] and [10], hot spot stress [11,12,13], notch stress [14] and local stress [24,26]. But more recent fatigue failure return experiences on FPSOs [15] and the development of ULCS/Ultra Large Container Ships [16] with thick non welded hatch corners raised the question of the verification of non welded ship structure details. FPSO repairs considering welded joint post weld treatments also raised the question of the S-N curve to be used. Since the seventies, numerous information and data have been accumulated and published. The presented work aims to provide a synthesis of these published data with proposal of S-N curves for linear welded joints adapted to the various ship and offshore building problems.
