Dış titreşim kaynakları, boru hatlarının yorgunluk hayatına derin bir etki yaratıyor, genellikle statik yüklemenin tek başına üretileceğinin ötesine geçiyor. Bu titreşimler çeşitli kökenlerden ortaya çıkıyor - endüstriyel makineler yakınlarda, yol ve raylı sistemler, sismik olaylar, dış titreşim özellikleri ve boru hatları üzerindeki hava kirliliğini anlamak, hatta rutin inşaatın dinamikleri, hatta güvenlik birimlerinde bile, bu hasarların önemli ölçüde azaltılmasını ve bu hasarları analiz etmek için nasıl geliştirebilecekleri tespit edebilir.
Boru Yağı Anlamak
Boru yorgunluğu, bir borunun döngüye maruz kaldığı veya tek bir aşırı yüklemeden farklı olarak, yorgunluk binlerce veya milyonlarca yük döngüsüne yol açıyor. Her döngüyü - bir geçişten gelen bir vibrating pompası veya bir dalga, alt denizdeki artışlara çarptığında meydana gelen - geri dönüşümlü bir deformasyonun küçük bir artışını ele alıyor.
Yorgunluk süreci genellikle üç aşamaya ayrılmıştır: çatlak, istikrarlı çatlaklar büyüme ve son kırılma.Başlangıçta, kalıcı kayma grupları malzeme yüzeyinde, sonunda mikrokraslara yol açar.Bu çatlaklar daha sonra, gecikmeye devam etti - stresle ilgili stres artışı oranıyla ilgili olarak, kalıcı geçiş aralığıyla ilgili.
Boru hatları için, yorgunluk hayatı genellikle stres-yaşam (S-N) eğrileri belirli çelik sınıfa uygun şekilde karakterize edilir ve bizdik detaylı standartların kullanımı ile ilgili olarak, bu kod tabanlı yaklaşımlar genellikle basitleştirilmiş yüklerini alır (Dönder) ve [[Dönderlikler:2)API 579-1 / ASME FFS-1).
Dış Titreşimlerin Kaynakları
Dış titreşim kaynakları, kökeni ve doğası gereği geniş bir şekilde kategorize edilebilir. Her tür, belirli analiz ve mitigation gerektiren boru hattında farklı stres özelliklerini uygular.
Industrial Machinery and Equipment
Pompalar, kompresörler, türbinler ve reciprocat motorları genellikle temellerle titreşim üreten ve frekans tabanlı hatlarıyla desteklenen sınırsız kuvvetler üretmektedir. Ancak, amplif frekanslar genellikle rotasyonel veya reciprocat hızları ile değişebilir - örneğin, 3600 RPM elektrik motorundan 60 Hz. Bu titreşimler genellikle sürekli ve sinüsoidal olarak onları frekans domain analizlerini etkileyebilir.
Trafik ve Ulaşım Sistemleri
Yol trafiği, özellikle de eşitsiz yüzeylerde ağır kamyonlar, toprak yoluyla seyahat eden ve gömülü boru hatları etkileyen zeminli vibrasyonlar oluşturur. Demiryolu trafiği benzer ama genellikle daha yoğun vibrasyonlar, 1 ila 100 Hz. Her bir eksen geçişi, orta hızlarda 10.000'den fazla döngü oluşturabilir. Boru hatları veya demiryolunun geçişleri için, tasarım yaşamının üzerindeki genel çevrimleri önemli ölçüde etkileyen bir şekilde etkileyebilir.
Seismic Activity and Deprems
Depremler geçici, yüksek hacimli frekans spektrumu ile geçici titreşimler yükler. Tek bir sismik olay sadece birkaç yüz döngüyü ortaya koyarken, stresler derhal verim veya boğalamaya neden olabilir, özellikle de boru hattının yer değiştirmesi için tasarlanmamışsa, orta bir depremden bile geri kalan bir kesintiye uğramanın yollarının geri kalanını azaltabilir.
Ocean Waves and Currents (Offshore Boru Hattı)
Offshore boru hatları ve yükselenler sürekli dalga kaynaklı yüklere maruz kalıyorlar. baskın dalga süreleri 4 ila 20 saniye arasında değişiyor, düşük frekanslı iyonlu stresler üretebiliyor. ek olarak, vortex-indükli vibrasyon (VIV) sürekli olarak, uzun süredir desteklenmeyen kesimlerden, özellikle de yüksek frekanslı akışlara ve VIV'nin kombinasyonu, uzun süre boyunca yüksek oranda yüksek oranda hasara yol açabilir. Subsea kravatlar ve derin su artışları özellikle hassastır.
İnşaat ve Açıklama
Yakın zamanda inşaat faaliyetleri – araba sürmek, kaya patlama, ağır toprakmoving – yani uzun süren bir proje ile PPV üzerinde çok yüksek derecede yüksek çözünürlükte anlamlı bir hasara katkıda bulunabilir (örneğin USBM veya DIN standartları) yapılardan elde etmek için tasarlanmıştır, ancak boru hatları üzerindeki yüksek ısıtıcı yorgunluklar kontrol edilmez.
Dış Titreşimlerin Fatigue Life üzerindeki Etkileri
Dış titreşimlerden yorgunluk zararlarının ciddiyeti birkaç anahtar parametreye bağlıdır: stres amplitüd, stres, frekans, döngüler ve yüklemenin doğası (harmonik, rastgele, geçici) Yüksek döngüsü yorgunluk (HCF) genellikle malzemenin verim gücü altında stresin çok daha basitleştirilmesini içerir, ancak birçok döngüden daha az tekrarlanır[0)[Dönemli)[Düzüğün uzunluğu: 10 ila 10 °)
Amplitude birincil sürücüdür: stresin azaltılması, yorgunluk hayatını bir boyut veya daha fazla siparişle azaltabilir, ancak eğer S-N eğrilerinin tipik olarak köksüz bir şekilde ortaya çıkarılırsa, stres de hayat azaltır, daha sert bir stres artar.
Frekans iki rol oynar. Çok yüksek frekanslarda (birkaç yüz Hz) malzeme, sadece birkaç ay içinde normal demiryolu trafiğinden dolayı ısıyabilir, ancak boru hatları genellikle karmaşık frekanslar 200 Hz. Ünite başına bir süre boyunca frekans aralığının sayısını belirlerse, 60 Hz'de çalışan bir pompa 10-50'den fazla verir - bu nedenle ciddi bir yorgunluk boru hattına doğru bir şekilde çevirebilir.
Okyanus dalgalarından veya çalkantılı akıştan olanlar gibi rastgele vibrasyonlar, istatistiksel tedavi gerektirir. Palmgren-Miner lineer hasar kuralı yaygın olarak uygulanır: Stres aralıkları spektrumu binlere bölünmüş ve her binden gelen hasarlar sıralanmıştır.
Titreşim Analizi ve İzleme
Dış titreşimlerden yorgunluk riskini yönetmek için mühendisler analitik modelleme ve alan izlemenin bir kombinasyonunu kullanırlar. Finite element analizi (FEA) beklenen eksatöre bağlı olarak dinamik bir uyarıyı çeşitli titreşim kaynaklarına dönüştürmek için kullanılır. Model basit; rastgele veya geçici yükler, temel bir sertlik, ve barajlar, bir güç spektral analizleri doğal frekansları ve modu şekilleri tanımlar, zorlanan bir yanıt analizi gerektiğinde.In harmonik kaynaklar için, sabit bir dönüşüm analizi basittir.
Alan izleme, geçerlilik ve devam eden koşul değerlendirme sağlar. Boru duvarı üzerinde monte edilen hızlar veya zaman içinde rekor titreşim seviyelerini destekler. Data loggers sürekli dalgaformları yakalayabilir ve FEA modellerinin aşılması için gerekli kayıtlar sunar. Modern kablosuz sensör ağları, sabit bir yere kurtarma algoritmalarının üzerindeki gerçek zamanlı izlemesine izin verir, otomatik olarak otomatik olarak zarar veren bir yükseği otomatik olarak döndürür.
Hasarsız bir değerlendirme (NDE) teknikleri, ultrasonik test (UT) ve manyetik parçacık denetim (MPI), zaten oluşmuş çatlakları tespit etmek için periyodik olarak kullanılır. Ancak, zaman bir çatlak tespit edilebilir, önemli bir yorgunluk hayatının bir kısmı zaten tüketilebilir. Bu nedenle, vibrasyon izlemesi, çatlakların kritik boyutuna ulaşmadan önce yaşamı tahmin etmek için en iyi şekilde NDE NDE SADECE kullanılmaktadır.
Mitigation Strategies
Dış titreşimlerin boru hattı yorgunluk yaşamı üzerindeki etkisini azaltmak hem kaynağı hem de alıcıyı ele alan çok açık bir yaklaşım gerektirir.
Titreşim izolasyonu ve Damping
Titreşimli isolatörler – sonomerik tepeler, bahar parçaları veya hava ilkbaharları – titreşim kaynağı ve boru hattının boru hatlarına uygulanması ile ilgili olarak, yüksek frekanslı iyonlarla malzemeleri doldurabilir (örneğin, plastikleştirilmiş toprak karışımları) veya geofoam bariyerleri zemine doğru titreşimleri azaltılabilir. Viscoelastic damping boru hatları yüksek frekanslı iyonların ısıtılması için uygulanan bir sistemin doğal izolasyon faktörünün (yaklaşık2) en iyi şekilde ısıtılır.
Tasarım Modifications
Yüksek dayanıklılık alanıyla boru duvarı kalınlığını artırmak veya daha yüksek bir yorgunluk-güçlü malzeme seçmek (örneğin, bir kompresörden uzak durmak) doğrudan dayanıklılık limitini artırır.Süresel borular yüksek titreşim bölgelerinden kaçınmak için boruları kullanın -örneğin, yüksek basınç uzunlukları değiştirmek veya bir kompresörden uzak durmak - mümkün olduğunda kalıcı bir çözüm.For offshore söndürücüler veya strakesler ekledi.
Operasyonel Önlemler
Kanallı makineyi ya da vibrasyon emicilerini kaynakta yüklemek, gecikmeli hasarlarla işlem yapılmasını sağlar. Boru hattı trafiğine ilişkin ölçüm limitleri minimum düzeyde daha düşük eşzamanlı strese yol açabilir.In sismik olarak aktif alanlarda, otomatik kapalı kapaklar kurmak ve posta kontrol protokolleri uygulama dışı hasarlarla operasyona engel olur. For pipelines Subject to traffic vibrations, the pipelines to heavy tools over the pipeline can lower amplitudes.In sismik olarak aktif alanlarda.
İzleme ve Proaktif Bakım
Eş alarmlarla sürekli vibrasyon izleme, operatörlerin, güncel izleme verileri kullanılarak doğrulayıcı bir eylem almalarını sağlar.Eğer vibrasyon seviyeleri önceden belirlenmiş bir limite ulaşırsa (örneğin, 0,5 inçlik yüksek çözünürlükte sürekli eksasyona ulaşmadan önce büyüme hataları tespit edebilir), kaynak araştırılabilir ve azaltılabilir. Peric yorgunluk yaşam reassessment using update data provides schedule-based repair or replace of cold pigging with high-d crack-dete tools can detect growth before they reach the critical stress intense stress intense stress levels.
Endüstri Standartları ve Rehberlik
Çeşitli kodlar ve önerilen uygulamalar dış titreşimlerden yorgunlukla ilgilidir.ETHD:0)API 1111), VIV ve dalga yorgunluk dahil olmak üzere deniz hatları ve nakavt hatları için tasarım yöntemleri sunar.TheÇalışkanları ve B31.4 (liquid pipelines) referans yorgunluk tasarım koşulları, ancak genellikle serbest dolaşım hatlarının ayrıntılı prosedürlerini gerektirir.
Mevcut boru hatları için API 579-1 / ASME FFS-1 ( Servis için dikkat) dış titreşimlerin etkilerini değerlendirmek için kapsamlı bir çerçeve sunar. Fracture mekanik değerlendirmeler, çatlaklar gibi kusurların tespit edildiği zaman hayatta kalmayı hesaplamak için kullanılabilir.Bu standartlar doğru stres karakterizasyonunun önemini vurgulamaktadır: en yüksek titreşimli çevrim içi stresler dışsal olmayan yaşam tahminlerine yol açabilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Dış titreşim kaynakları, sık sık sık sık sık sık, yüksek döngülerin bileşimi ve olası yeniden üretim koşullarından kaynaklanma koşulları, trafik, sismik olaylar, okyanus dalgaları veya inşaat, bu döngü yükleri zaman içinde bir araya gelir, boru hattının dinamik tepkisini iyi bir şekilde kullanarak, yüksek döngü hesaplarını yakalamak için alan izleme ve mümkün olan yeniden üretim koşullarını doğru bir şekilde yönetemez. Etkili yorgunluk yönetimi, tüm titreşim kaynaklarını kullanarak disipline edilebilir bir yaklaşım gerektirir: tüm titreşim kaynaklarını tanımlamak ve karakterize etmek, boru hattı sistemlerinin dinamik tepkisini modellemek, gerçek stres spektralleri yakalamak için alan izleme ve uygulama alanı izlemek, güvenli bir şekilde kontrol etmek için önlemler almak için.