Analiza numeryczna odkształcenia i naprężenia w strefie złącza spawanego rurociągu przemysłowego

W pracy przedstawiono wyniki analizy numerycznej odkształcenia i naprężenia w strefie złącza spawanego odcinków rurociągu przemysłowego eksploatowanego w Zakładach Azotowych w Tarnowie. Badane wycinki rurociągu przeznaczono do włączenia do instalacji produkcji kwasu azotowego. Wyniki obliczeń umożliwiły wyznaczenie współczynników spiętrzenia naprężenia w strefie karbu spawalniczego. Wartości tych współczynników zostaną wykorzystane w opracowywanym, analitycznym modelu obliczeniowym opartym na kryterium odkształceniowym, umożliwiającym wyznaczenie trwałości zmęczeniowej badanych połączeń spawanych. W obliczeniach numerycznych uwzględniono obecność wady w postaci szczeliny półeliptycznej, zlokalizowanej na granicy lica i materiału rodzimego. Geometrię zarysu modelowanych spoin ustalono na podstawie pomiarów charakterystycznych wymiarów złącza, przeprowadzonych na obiektach rzeczywistych. Wyniki uzyskane na podstawie opracowanego modelu numerycznego odniesiono do wyników obliczeń analitycznych przeprowadzonych w oparciu o metody Jewdokimowa, Lawrence'a oraz Ushirokawy i Nakayamy.

In the paper, results of numerical analysis of strain and stress in the zone of welded joint of the chemical pipeline [operating at the Nitrogen Works in Tarnów (ZAwT)] are shown. Pipelines elements under investigation were included as a part of a production line of the nitric acid. The results were used to calculate stress concentration factor in the welding notch surrounding. Calculated factors are going to be used as a part of elaborated, analytical calculation model based on strain criteria allowing determination of fatigue strength of welded joints under investigation. In the numerical calculation, existence of the welding notch in the shape of semi-elliptical, located on the border of the face of weld and the based material was taken into account. Geometry of the modelled welds was achieved from measurements of the characteristic weld dimensions of the actual objects.