Assessment of the influence of the bending form shape on the stress and plastic strain values in a cold bending pipe

• Autorzy: Nozdrzykowski Krzysztof , Stępień Mateusz , Grządziel Zenon

Identyfikatory

DOI

10.17402/605

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Abstract This paper presents the results of modelling research concerned with the technological process of the cold bending of a pipe. Stress and plastic strain studies are carried out using the finite element method (FEM) on a thick-walled pipe and various shapes of bending form. The results of the research are benchmarked in terms of the correctness of the implementation of the bending process, including the change in the pipe outside diameter and wall thickness. The level of ovalisation of the cross-section in the bending pipe is used as the primary criterion for assessing the correctness of the bending process. The results show that the most favourable properties in terms of minimising the ovalisation of the pipe cross-section are provided by the use of a bending form with a trapezoidal shape.

Słowa kluczowe

EN

pipelines; cold bending; modelling; FEM; stress and plastic strain; deformation assessment

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Politechniki Morskiej w Szczecinie
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Morskiej w Szczecinie
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 78 (150)
• Strony: 35--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nozdrzykowski Krzysztof

• Maritime University of Szczecin, Faculty of Marine Engineering 2 Willowa St., 71-650 Szczecin, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-2785-0868

autor

Stępień Mateusz

• Piping Company ‘Chemar Rurociągi’ Sp. z o. o., Kielce, Poland

• https://orcid.org/0009-0009-8986-1643

autor

Grządziel Zenon

• Maritime University of Szczecin, Faculty of Marine Engineering 2 Willowa St., 71-650 Szczecin, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9348-1111

Bibliografia

• 1. Adamiec, P. & Dziubiński, J. (2000) Nowoczesne stale na rury i ich spawanie oraz zgrzewanie. Przegląd Spawalnictwa 1, pp. 17‒22.
• 2. Cakiroglu, C., Adeeb, S., Cheng, J.J.R. & Sen, M. (2014) Numerical Analysis of Pressurised Cold Bend Pipes under Bending to Investigate the Transition from Compression to Tension Side Failures. In: Bell, G.R., Card, M.A. (eds). Structures Congress 2014, pp. 1990‒2001, doi: 10.1061/9780784413357.175.
• 3. Damslet, P.A., Bai, Y., Nystrøm, P.R. & Gustafsson, C. (1999) Deepwater Pipeline Installation with Plastic Strain. Proceedings of 18th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, July 11‒16, 1999, St. John’s, Newfoundland, Canada.
• 4. Domanowski, P. & Nowak, B. (2011) Numeryczno-eksperymentalna analiza procesu gięcia rurek z materiału plastycznego. Przegląd Mechaniczny 6, pp. 23‒28.
• 5. Euro Inox (2007) Stainless Steel: Tables of Technical Properties. Materials and Application series, Volume 5. Euro Inox, Brussels. Available from: https://www.worldstainless. org/Files/issf/non-image-files/PDF/Euro_Inox/Tables_ TechnicalProperties_EN.pdf
• 6. Fukuda, N., Yatabe, H., Kawaguchi, S., Watanabe, T. & Masuda, T. (2003) Experimental and analytical study of cold bending process for pipelines. Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering 125 (2), pp. 153–157, doi: 10.1115/1.1554701.
• 7. Fukuda, N., Yatabe, H., Masuda, T. & Toyoda, M. (2002) Effect of Changes in Tensile Properties Due to Cold Bending on Large Deformation Behavior of High-Grade Cold Bend Pipe. Proceedings of the 2002 4th International Pipeline Conference. Parts A and B. Calgary, Alberta, Canada. September 29–October 3, 2002, pp. 363‒370, doi: 10.1115/ IPC2002-27129.
• 8. Horikawa, H. & Nobuhisa, S. (2009) Bending Deformation of X80 Cold Bend Pipe. Paper presented at the Nineteenth International Offshore and Polar Engineering Conference, Osaka, Japan, July 2009. Available from: https://onepetro. org/ISOPEIOPEC/proceedings-abstract/ISOPE09/AllISOPE09/7608.
• 9. Jóźwiak, Z. (2011) Ships’ ballast water in The Southern Baltic area. Scientific Journals Maritime University of Szczecin, Zeszyty Naukowe Akademia Morska w Szczecinie 26 (98), pp. 38‒46.
• 10. Kenedi, P.P., Borges, L.M.S.A. & Vaz, M.A. (2008) The Interaction Between Pressure and Bending Loadings in PipeCollapse. V Congresso Nacional de Engenharia Mecânica – CONEM 2008, Salvador, Bahia
• 11. Młynarczak, A. (2013) Box coolers as an alternative to existing cooling systems. Scientific Journals Maritime University of Szczecin, Zeszyty Naukowe Akademia Morska w Szczecinie 36 (108), pp. 131‒136.
• 12. Niezgoda, T., Małachowski, J. & Szymczyk, W. (2004) Rurociągi ‒ modelowanie numeryczne a rzeczywistość. Przegląd Mechaniczny 4, pp. 11‒18.
• 13. Packer, J.A. (2018) Bending of Hollow Structural Sections. [Online]. Available from: https://steeltubeinstitute. org/resources/hss-bending-hollow-structural-sections/ [Accessed: February 05, 2024].
• 14. Płonecki, L., Witkowski, G. &, Kurp, P. (2018) System synchronizacji napędów urządzenia do laserowo-mechanicznego gięcia rur. Mechanik 2, pp. 152‒154.
• 15. PN-EN 13480:2021. Rurociągi przemysłowe metalowe.
• 16. Riagusoff, I.I.T., Kenedi P.P., De Souza, L.F.G. & Pacheco, P.M.C.L. (2010) Modeling of Pipe Cold Bending: A Finite Element Approach. Conference: VI National Congress of Mechanical Engineering ‒ CONEM 2010, Campina Granda, Paraiba, Brazil, 18‒21 August 2010.
• 17. Sen, M. & Cheng, R. (2010) Finite Element Analysis of Cold Bend Pipes Under Bending Loads. Proceedings of the 2010 8th International Pipeline Conference. Volume 4. Calgary, Alberta, Canada, September 27–October 1, 2010, pp. 257‒267, doi: 10.1115/IPC2010-31487.
• 18. Sen, M., Cheng, J.J.R., Murray, D.W. & Zhou, J. (2006) Mechanical Properties of Cold Bend Pipes. Proceedings of the 2006 International Pipeline Conference. Calgary, Alberta, Canada. September 25–29, 2006. pp. 251‒257, doi: 10.1115/IPC2006-10436.
• 19. Sen, M., Cheng, J.J.R. & Zhou, J. (2010) Behavior of cold bend pipes under bending loads. Journal of Structural Engineering 137 (5), doi: 10.1061/(ASCE)ST.1943- 541X.0000219.
• 20. Serebrennikov, A. & Serebrennikov, D. (2018) Mathematical model of polyethylene pipe bending stress state. MEACS 2017, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 327, doi: 10.1088/1757-899X/327/4/042099.
• 21. Simu Tech Group (2019) Element Quality Plots in Ansys Workbench. Computer program.
• 22. Szewczyk, P. (2017) Nowoczesne materiały i technologie do budowy gazociągów wysokiego ciśnienia oraz rurociągów technologicznych na terenach górniczych. Nafta-Gaz 10, pp. 778‒783.
• 23. Śloderbach, Z. (1998) Metody obliczania wyjściowej ‒ początkowej grubości rury przeznaczonej do gięcia. Przegląd Mechaniczny 21, pp. 9‒12.
• 24. Śloderbach, Z. & Kaźmierczak, J. (2001) Problemy wymiarowe w obliczeniach procesu gięcia rur metalowych według dyrektyw i norm UE oraz Polski. Przegląd Mechaniczny 7‒8, pp. 38‒43.
• 25. Thomas, P. (2020) Wybrane maszyny i urządzenia stosowane w procesach gięcia. Stale, Metale & Nowe Technologie 5/6, pp. 22‒27.
• 26. Traczyk, W. (2019) Gięcie rur o skomplikowanych kształtach. Magazyn Przemysłowy 2, pp. 28‒31.
• 27. Trzepieciński, T. (2016) Maszyny stosowane w procesie gięcia. Stal, Metale & Nowe Technologie 3/4, pp. 61‒68.
• 28. Xinwei, W., Jie, X., Minghan, D., Yanhu, Z., Zhenlong, W., Bin, G. & Debin, S. (2021) Finite-elements modeling and simulation of electrically-assisted rotary-draw bending process for 6063 aluminum alloy micro-tube. Metals 11 (12), 1956, doi: 10.3390/met11121956

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).