بخشی از مقاله
چکیده
لولههای کامپوزیتی در مقیاس گستردهای بهعنوان خطوط لوله حاوی مواد نفتی مورداستفاده قرار میگیرند. در ایران، به کاربرد این نوع لولهها در خطوط انتقال هنوز بهصورت جدی توجه نشده است. عمر طولانی، مقاومت به خوردگی، وزن کم، صافی سطح داخلی، تحمل فشار بالا، سهولت تولید و تحمل دمای بالا ازجمله مزایای این تکنولوژی است. هدف ما در این مقاله، شبیهسازی دقیق یک لوله کامپوزیتی تحت بارگذاری فشاری داخل و خارج و تحلیل پارامترهای تأثیرگذار در مقاومت این سازه با استفاده از روش المان محدود جهت دستیابی به بهترین نوع شبیهسازی و تحلیل آن میباشد.
پارامترهای مؤثر در مقاومت بین لولههای کامپوزیتی و فولادی رایج در صنعت نیز مقایسه شد. نتایج نشان داد که با افزایش درصد حجمی الیاف، مدولهای الاستیسیته افزایش ونتیجتاً استحکام افزایش مییابد. همچنین، در لایه چینی لوله کامپوزیتی، افزایش تعداد لایهها با زوایای 90 درجه سبب استحکام بیشتر شده و در تعداد لایههای برابر مقاومت بهتر میشود. تنش واردشده به نمونه فولادی رایج در صنعت انتقال گاز ایران، 87 درصد بیشتر از معادل کامپوزیتی بود. علاوه بر این، وزن نمونه فولادی رایج در صنعت انتقال گاز ایران، بسیار سنگین تراز نمونه کامپوزیتی بود.
مقدمه
کامپوزیت ماده بسیار مقاومی است که در گذشته بیشتر بهعنوان پوشش در قسمتی از لولههای انتقال فرآوردههای نفتی که سوراخ میشدند استفاده و از نشتی آنها جلوگیری میکرد و کمتر بهعنوان خود لوله از آنها استفاده میشود. هرچند لولههای کامپوزیتی در مقیاس گستردهای بهعنوان خطوط لوله حاوی مواد نفتی - نفت و گاز طبیعی - مورداستفاده قرار میگیرند. در ایران، کاربرد این نوع لولهها عمدتاً در حوزه جمعآوری میباشد و به کاربرد آنها در خطوط انتقال هنوز بهصورت جدی توجه نشده است. برای نمونه بهکارگیری لولههای فایبرگلاس - GRP - جهت انتقال سیال دارای مزایای زیادی ازجمله سرعت زیاد نصب، عمر طولانی، سرعت انتقال زیاد سیال و غیره میباشد. این تکنولوژی همچون تکنولوژیهای دیگر محدودیتهایی نیز دارد که البته نباید مانع از توجه مصرفکنندگان به مزایای آن گردد.
پیشینه تحقیق
در آخرین مطالعات انجامشده در زمینه تحلیل عددی خطوط لوله کامپوزیتی به روش اجزاء محدود میتوان به تلاش ژروم و همکارانش1، در تحلیل تنش و تغییر شکل لولههای کامپوزیتی دفن شده متصل به فاضلاب شهری با استفاده از نرمافزار آباکوس اشاره کرد.در این مطالعه از زوایای پیچش مختلف در ساخت لوله کامپوزیتی استفاده شد بین تان2 و همکارانش نیز در همین سال به تحلیل عددی با نرمافزار آباکوس لولههای فایبرگلاس انتقال سوخت مدفون در خاک پرداختند. این لولهها با استفاده از اتصالات منحنی شکل با زوایای خم 45 و 90 درجه به هم متصل شدهاند.
کیاست در پایاننامه خود به تحلیل لولههای گاز زیر آب دریا پرداخت. او با ایجاد مدل المان لوله کامپوزیتی و انجام آنالیزهای مختلف بر روی مدل با لایه چینیهای مختلف و با الگو گیری از آنالیزهای انجامیافته بر روی مدلهای فولادی خطوط انتقال در بستر دریا و مقایسه نتایج آنالیزها، لایه چینی بهینه لایههای بکار رفته در لامینیت جداره لوله را ارائه داد و در ادامه نیز ضمن پیشنهاد روشی مناسب جهت نصب این لولهها در منطقه خلیجفارس، امکان عملی بودن روشهای پیشنهادی به کمک مدلسازی المان محدود را بررسی کرده است .
