Jak projektować, wytwarzać i eksploatować rury do bezpiecznej pracy pod ciśnieniem

• Autorzy: Dzidowski E. S.

Warianty tytułu

EN

How to design, manufacture and exploit pipes for secure operation under pressure

• Konferencja: Jubileusz Profesora Jana Richerta : 40-lecie pracy naukowej i dydaktycznej na Wydziale Metali Nieżelaznych AGH ; Technologie produkcji rur w przemyśle metali nieżelaznych : XV konferencja naukowo-techniczna : w roku Jubileuszu 90-lecia AGH
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tradycyjne projektowanie, wytwarzanie i eksploatacja rur pracujących pod ciśnieniem bazuje na klasycznej wytrzymałości materiałów. Oznacza to brak możliwości przewidywania czasu do uszkodzenia rurociągu wskutek podkrytycznego rozwoju pęknięć. W ślad za tym niemożliwe staje się skuteczne monitorowanie rozwoju pęknięć i zapobieganie katastroficznemu pękaniu rurociągów. Problem ten potęguje zarówno coraz częstsze stosowanie wysoko wytrzymałych stopów metali (w tym nieżelaznych), jak i niedostateczny stan wiedzy inżynierskiej na temat mechaniki i mezomechaniki pękania materiałów. Bez znajomości mezomechaniki pękania trudno bowiem unikać pęknięć podczas eksploatacji rurociągów. Dlatego też, zasadniczym celem niniejszego opracowania jest omówienie mało znanych zasad stosowania tych teorii przy projektowaniu procesów wytwarzania rur oraz przy projektowaniu i bezpiecznej eksploatacji rurociągów.

EN

Traditional design, manufacture and exploitation of the pipes operating under pressure is based on the classical strength of materials. This means that the time required to damage the pipeline due to the sub-critical fracture development cannot be predicted. Consequently, efficient monitoring of fracture development, as well as the prevention of catastrophic pipeline fracture become impossible. The above problem is intensified not only by the increasing application of high-strength metal alloys (including non-ferrous metals) but also by insufficient level of engineering knowledge on the mechanics and mesomechanics of material fracture. Without the knowledge of fracture mesomechanics, it is difficult to avoid the fractures appearing during pipe manufacturing process, while the lack of knowledge of fracture mechanics makes it impossible to prevent catastrophic crack development during pipeline operation. Therefore, the key objective of this paper is to present the little known principles of applying the aforementioned theories to the design and manufacture of pipes resistant to catastrophic fractures. Further to the above, the considerable limitations of the classical strength of materials have been indicated. As a result, the need for applying fracture mesomechanics to the design of pipe manufacture process has been demonstrated. This need results from the necessity to prevent pipe fracture not only during the manufacture process, but also during their exploitation. The presence of post-manufacture mesoscopic fractures accelerates the sub-critical development of such fractures during pipeline operation. Resultantly, the general principles of applying fracture mechanics to monitor sub-critical fracture development have been discussed. What is crucial, it has been proved that the same principles may be applied to designing and selecting of pipes resistant to catastrophic damage. However, conscious prevention of such destruction requires further research to enable the development and application of the so-called processing maps, as well as the research on determining material resistance to catastrophic fracture development. Such research is indispensable to optimize the manufacture process and to associate the pipe geometry closed with their resistance to catastrophic damage. Only then it will be possible to avoid the catastrophes of construction operating under pressure. What is more, human and material losses which accompany the catastrophic fracture development in pipelines will be prevented.

Słowa kluczowe

PL

rury; pękanie poślizgowe; pękanie katastroficzne; zapobieganie

EN

pipes; shear fracture; fracture toughness; prevention

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 53, nr 11
• Strony: 714--721
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Dzidowski E. S.

• Politechnika Wrocławska, W10/Z1, Wrocław

Bibliografia

• 1. Hot working guide. A compendium of processing maps. Ed. By Y.V.R.K. Prasad and S. Sasidhara, ASM International, Materials Park 1997.
• 2. Ashby M. F., Gandhi C., Taplin D. M. R.: Acta Metallurgica 1979, nr 27, s. 699.
• 3. Gurson A. L.: J. Eng. Mater. and Technology 1984, nr 99, s. 2.
• 4. Dzidowski E. S.: Mechanism and Shear Fracture in the Aspect of Controlled Decohesion of Metals (in Polish). Scientific Papers of the Technical University of Wroclaw, Monographs, Wroclaw 1990, nr 11.
• 5. Dzidowski E. S.: Physical Mesomechanics 2004, t. 7, nr 3, s. 75.
• 6. Dzidowski E. S.: Shear fracture mesomechanics: New modeling strategies and criteria. In: Multiscale behaviour of materials and structures: Analytical, numerical and experimental simulation, Editors: G. C. Sih, P. M. S. T. de Castro, Porto, Portugal 2006, s. 83-90.
• 7. Dzidowski E. S.: The mesoscopic mechanism of the isothermal shear fracture of aluminium alloys. In: Aluminium alloys. Their physical and mechanical properties. Edited by J. Hirsch, B. Skrotzki and G. Gottstein, Wiley-Vch 2008, s. 1844-1849.
• 8. Fracture control of metallic pressure vessels. NASA Space Vehicle Design Criteria (structures), NASA SP-8040, 1070, s. 55.
• 9. Ashby M. F.: Materials selection in mechanical design. Elsevier 2005, s. 603.