بخشی از مقاله
چکیده :
در سالهاي اخیر طرح استفاده از خودروهاي گاز سوز به طور جدي در کشور ایران پیگیري شده است و تاکنون بیش از یک میلیون و سیصد هزار خودروي گاز سوز در سطح کشور در تردد میباشند. از مهمترین مسایل مربوط به این خودروها بحث ایمنی و بازدید ادواري است. مخازن گاز طبیعی استفاده شده در این خودروها به طور متناوب تا فشار 200 بار پر و خالی میشوند. تعیین عمر این مخازن و یا اطمینان از سالم بودن آنها در دورههاي بازرسی ادواري از اهمیت زیادي برخوردار است. در این مقاله تلاش شده تا با بررسی عوامل مؤثر بر رشد ترك به مدل سازي این پدیده پرداخته و شاخصهایی جهت بررسی وضعیت مخزن گاز CNG از نظر ایجاد ترك و واماندگی معرفی گردد.
شاخصهاي معرفی شده به صورت روابط ریاضی و منحنیهایی بر حسب خواص فلزي به کار رفته در مخازن نوع اول، که بیشترین کاربرد را در خودروهاي گازسوز حاضر دارند، آورده شده است. از این روابط طول ترك بحرانی که پس از آن واماندگی رخ میدهد بدست آمده و بر اساس مشاهدات و نتایج بدست آمده از آزمایشات غیر مخرب مخزن در طی فرایند تولید و بازرسی ادواري وضعیت مخزن ارزیابی میشود.
-1 مقدمه :
مخازن گاز طبیعی خودرو، بایستی به طور شاخص تعداد دوره هاي فشاري - از پر شدن مخزن در ایستگاه سوخت رسانی تا تخلیه آن در حین مصرف سوخت - ، بالایی را تحمل کنند. به عنوان مثال، در طرح مخزنی با فشار کاري - 3000 psi - 200 bar، تعداد 15000 دوره از فشار 20 bar تا 300 psi - 260 bar تا psi - 3750، در مدت زمان 15 تا 20 سال تعریف شده است .[1] در مخازن فلزي - نوع - 1 و مخازن با لایه داخلی فلزي - نوع 2و - 3، و در شرایط کاري، افزایش فشار دوره ها، ممکن است باعث ترك هاي خستگی و رشد آن در جداره فلزي شود. زمانی که ترك خستگی در جداره فلزي مخزن رشد می کند، باعث نشت و یا شکست مخزن می شود. حالت واماندگی مخزن به طول ترك، چقرمگی شکست فلز، فشار داخلی در زمان واماندگی و ضخامت جداره مخزن بستگی دارد.
در عمل، با توجه به تاثیر عوامل متعدد بر طول عمر مخازن در زمان به کارگیري آن، بیان عمر خستگی از پیچیدگی هاي خاصی برخوردار است. به همین دلیل براي اطمینان از حصول مخازن به طول عمر طراحی شده، مخازن تحت آزمایشات غیر مخرب قرار می گیرند تا فقدان عیوب ناشی از فرایند تولید، در آن ها احراز شود. حضور عیوب تاثیر به شدت منفی در کاهش طول عمر مخازن دارد. در استاندارد مخازن [1] CNG، به مکانیسم هاي شکست و روش هاي محاسبه حداکثر اندازه عیوب مجاز، که در جداره فلزي مخازن می توانند وجود داشته باشند، به طوري که در حداقل عمر مخازن بی تاثیر باشند، اشاره اي نشده است. این حداکثر اندازه مجاز عیوب، می تواند پایه و اساس پذیرش و یا رد مخازن در کارخانه تولید کننده و یا مراجع بازدید کننده دورهاي مخازن قرار گیرد. بنابراین این رویکرد محاسباتی به شکل شاخص می تواند نتیجه اي محافظه کارانه در بر داشته باشد و مورد استفاده واحدهاي مرتبط به موضوع مخازن، قرار گیرد.
-2 عوامل موثر بر واماندگی مخازن
شکل - 1 - عوامل اولیه اي که در طول عمر مخازن CNG موثر هستند را نشان می دهد. این عوامل عبارتند از: خواص مواد، نمودار کاري، شرایط محیطی، هندسه مخازن و فرآیند ساخت که به شدت بر تخریب، زمان و دوره کارکرد مخازن اثر می گذارند. بالطبع تولید مدلی ریاضی براي توضیح مکانیسم واماندگی و یا فرآیند تخریب مخازن با بررسی تاثیر این عوامل و ارتباط آن ها با یکدیگر، امکان پذیر است.
زمان واماندگی
شکل : 1 عوامل اولیه اي موثر در طول عمر مخازن CNG با کمی نمودن عوامل غیر قطعی، می توان به تعریف مدل فیزیکی و تعیین طول عمر مخازن رسید. اثر عوامل ورودي در تعریف مکانیسم واماندگی یک مخزن CNG عبارتند از:
