ระเบียบวิธีประมาณค่าภายในสำหรับการคำนวณตัวประกอบความเข้มของความเค้นตามมาตรฐาน API-579-1/ASME FFS-1 สำหรับท่อมีรอยร้าวตามแนวยาวที่ผนังด้านในและรับความดันภายใน
คำสำคัญ:
ท่อ, รอยร้าว, ตัวประกอบความเข้มของความเค้น, มาตรฐาน API-579-1/ASME FFS-1, การประมาณค่าภายในช่วงบทคัดย่อ
ท่อสำหรับขนส่งของไหลถูกใช้ในอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น อุตสาหกรรมปิโตรเลียม เคมี และอาหาร รอยร้าวอาจเกิดได้หลังใช้งานเป็นเวลานาน จากทฤษฎีกลศาสตร์การแตกหัก รอยร้าวสามารถทำให้เกิดการแตกหักได้หากตัวประกอบความเข้มของความเค้นที่ปลายรอยร้าว (K) มีค่ามากกว่าหรือเท่ากับค่าวิกฤตของตัวประกอบความเข้มของความเค้นของวัสดุ (Kc) การคำนวณ K ของท่อมีรอยร้าวด้วยมาตรฐาน API-579-1/ASME FFS-1 ถูกใช้งานแพร่หลายในปัจจุบัน ความแม่นยำของ K ขึ้นอยู่กับการประมาณค่าสัมประสิทธิ์อิทธิพล (G0, G1, G2, G3, G4) ในผลเฉลย K งานวิจัยนี้เลือกปัญหาท่อมีรอยร้าวตามแนวยาวที่ผนังด้านในและรับความดันภายใน จำนวน 38 กรณีศึกษา เพื่อประเมินความแม่นยำของวิธีประมาณค่าภายในช่วงสำหรับการคำนวณ K ระเบียบวิธีที่พิจารณาครอบคลุมทั้งวิธีประมาณค่าภายในช่วงแบบเชิงเส้นและแบบไม่เชิงเส้น K ที่คำนวณตามมาตรฐานและระเบียบวิธีประมาณค่าในช่วงเหล่านี้ถูกประเมินความแม่นยำด้วยการเปรียบเทียบกับ K ที่คำนวณด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ พบว่า การประมาณค่าภายในช่วงแบบเชิงเส้นให้ค่า K ต่างจากค่าที่ได้จากระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์มาก โดยมีความแตกต่างสูงสุดเป็น 25% สำหรับท่อบางมาก และเป็น 16% สำหรับท่อบาง ในขณะที่การประมาณค่าภายในช่วงด้วยเส้นโค้งกำลังสามจากข้อมูล 5 จุด สามารถคำนวณ K ได้ใกล้เคียงกับผลจากระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์มากกว่า โดยมีความแตกต่างสูงสุดเป็น 7.32% ดังนั้นวิธีประมาณค่าภายในช่วงด้วยเส้นโค้งกำลังสามซึ่งใช้จุดข้อมูล 5 จุด คือวิธีที่เหมาะสมที่สุดในการประมาณค่าภายในช่วงสำหรับการคำนวณ K
References
S. M. Nabavi, and S. S. H. Rekavandi, “Analysis of stress intensity factors for functionally graded cylinders with multiple longitudinal cracks using finite element method,” Applied and Computational Mechanics, vol. 13, no. 2, pp. 125-136, 2019.
M. Gonzalez, and M. Martinez, “Stress intensity factors for axial cracks in pressurized cylindrical elements using the boundary element method,” in Proc. American Society of Mechanical Engineers, Pressure Vessels and Piping Division (Publication) PVP, 2013, vol 3.
H. J. Schindler, “Prediction of rapid ductile crack extension and arrest by an analytical approach,” in International Pipeline Conference, 2010, vol. 2, pp. 341–350.
K. D. Bae, C. G. Kim, Z. Murni, S. J. Kim, and Y. J. Kim, “Reference Stress-Based J Estimation of Circumferential Through-Wall Cracked Elbow with Unequal Thickness under Bending,” in Proc. American Society of Mechanical Engineers, Pressure Vessels and Piping Division (Publication) PVP, 2014, vol. 6A.
C. Q. Li, G. Fu, and W. Yang, “Stress intensity factors for inclined external surface cracks in pressurised pipes,” Engineering Fracture Mechanics, vol. 165, Oct., pp. 72-86, 2016.
API 579-1/ASME FFS-1 Fitness-for-service, American Petroleum Institute, Jun., 2016.
H. M. Shu, J. Petit, and G. Bezine, “Stress intensity factors for radial cracks in thick walled cylinders—
I. Symmetrical cracks,” Engineering Fracture Mechanics, vol. 49, no. 4, Nov., pp. 611-623, 1994.
S. Rahman, M. Gao, and R. Krishnamurthy, “API 579 G-Factors for K calculations and improvements for assessment of crack-like flaws in pipelines,” in International Conference on Fracture, 2013, vol. 5, pp. 3766-3775.
ภัทร์ชนิดา สีนวล, จิรพงศ์ กสิวิทย์อำนวย, นิติกร นรภัยพิพากษา และชาวสวน กาญจโนมัย, “การปรับปรุงวิธีคำนวณค่าตัวประกอบความเข้มของความเค้นของมาตรฐาน API-579-1/ASME FFS-1 สำหรับรอยร้าวตามแนวยาวที่ผนังด้านในของท่อรับความดันภายใน,” ในการประชุมวิชาการเครือข่ายวิศวกรรมเครื่องกลแห่งประเทศไทย ครั้งที่ 35, 2564, หน้า 416-424.
ABAQUS 6.13 Analysis User's Guide. Dassault Systemes Simulia Corp, 2013.
A. Gilat, Numerical methods for engineers and scientists. Wiley Global Education, 2013.
O. L. Bowie, and C. E. Freese, “Elastic analysis for a radial crack in a circular ring,” Engineering Fracture Mechanics, vol. 4, no. 2, pp. 315-321, 1972.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
ฉบับ
บท
License
ลิขสิทธิ์ของบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารฉบับนี้จะยังเป็นของผู้แต่งและยินยอมให้สิทธิ์เผยแพร่กับทางวารสาร
การเผยแพร่ในระบบวารสารแบบเปิดนี้ บทความจะสามารถนำไปใช้ได้ฟรีในการศึกษา และในทางที่ไม่เกี่ยวกับการค้า
