آنالیز تنش و بررسی شکست در یک انشعاب از واحد لخته‌گیر پالایشگاه گاز این مقاله به بررسی علل شکست و آنالیز تنشی یک انشعاب کوچک با قطر 3/60 در واحد لخته‌گیر ورودی پالایشگاه گاز می‌پردازد. این اتصالات از نقاط ضعف محسوب شده مگر آنکه دارای قابلیت انعطاف پذیری قابل قبولی باشند. در

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 8، دوره 7، شماره 27، فروردین و اردیبهشت 1396، صفحه 95-112   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

مهدی جاویدی^{* 1}؛ فاطمه السادات موسوی شیرازی²؛ رامین ابراهیمی³

¹دانشیار بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز

²دانشجوی کارشناسی ارشد، بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز

³استاد بخش مهندسی مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه شیراز

تاریخ دریافت: 22 تیر 1394،  تاریخ بازنگری: 22 اسفند 1394،  تاریخ پذیرش: 27 خرداد 1396 

چکیده

       این مقاله به بررسی علل شکست و آنالیز تنشی یک انشعاب کوچک با قطر 3/60 در واحد لخته‌گیر ورودی پالایشگاه گاز می‌پردازد. این اتصالات از نقاط ضعف محسوب شده مگر آنکه دارای قابلیت انعطاف پذیری قابل قبولی باشند. در این تحقیق از نرم افزار CAESAR II جهت آنالیز تنش‌های وارد شده به این اتصال استفاده شده است. بررسی‌های به عمل آمده نشان داد که مهم‌ترین علل تخریب، عدول کردن تنش انبساطی از حد مجاز خود در کد طراحی یعنی استاندارد ASME B31.3 بوده است. از عوامل دیگر مؤثر در شکست، کارکرد موقتی در درجه حرارت‌های پایین به علت نشت سیال از فلنج در اثر ممان‏های بالای اعمالی، اخذ گرمای نهان تبخیر میعانات گازی از اتصالات مجاور به فلنج، افت دمای شدید این اتصالات و به تبع آن کاهش چقرمگی بوده است. نتایج تحقیق نشان داد که با افزایش انعطاف‏پذیری لوله‏ها و اتصالات آنان توسط افزایش پیچ و خم‏ در مسیر سیستم لوله کشی، انبساط حرارتی در سیستم آزاد شده و تنش‏های حاصله در سیستم به طور چشمگیری کاهش خواهند یافت. این تحقیق و نتایج حاصل از آن بیانگر اهمیت مطالعه و بررسی تنش در اتصالات با اندازه کوچک در تاسیسات فرایندی نفت و گاز می‌باشد.        

کلیدواژه‌ها

آنالیز تنش؛ بررسی علل تخریب؛ شکست؛ لخته‌گیر

عنوان مقاله [English]

Stress and Fracture Analysis of a Fitting in Slug Catcher of Gas Refinery

نویسندگان [English]

M Javidi¹؛ F Mousavi Shirazi²؛ R Ebrahimi³

چکیده [English]

     This study investigates stress and fracture analysis of a small size weldolet branch in a slug catcher of a gas refinery. The CAESAR II software was used for strees analysis and investigation of the state of stress in the piping system. The analysis revealed that the high expansion stresses which exceeded the allowable stress of the ASME-B31.3 construction code resulted in the fracture of the fitting followed by plant shut down. On the other hand, auto-refrigeration due to eventual leakage from the adjacent flange led to decrease in toughness of the piping and fracture. It was shown here that by considering a flexible loop, the level of stresses due to thermal expansion would be reduced significantly which can prevent the fracture of the fitting in future. This investigation and it results found the importance of studying state of stress in low size fittings in oil and gas refining facilities.

کلیدواژه‌ها [English]

Stress Analysis, Fracture Analysis, Fitting, Slug Catcher

مراجع

[1] -Mokhatab, S., Poe, W. A. and Speight, J. G.,“Handbook of Natural Gas Transmission and Processing”, Elsevier Inc., 2006.

2- Karam, T., “Slug Catchers in Natural Gas Production” Norwegian University of Science and Technology, 2012.    

3- Rahimpour, M. R., Seifi, M., Paymooni, K., Shariati, A. and Raeissi, S., “Enhancement in NGL production and improvement in water dew point temperature by optimization of slug catchers’ pressures in water dew point adjustment unit” Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 3, pp. 326-333, 2011.

4- “Design of Multiple Pipe Slug Catchers”, Shell International Oil Products, Design and Engineering Practice, 1998.    

5 - Bashiri, A., Fatehnejad, L., Kasiri, N., “Properly design and operate multi-pipe slug catchers,” 1^st Iranian Petroleum Engineering Congress, Tehran, Iran, 2006.   

6 - COADE Mechanical Engineering News, COADE Engineering Software, Vol. 35, 2004.

7 - CAESAR II/User Guide Version 5.10, COADE/Engineering Physics Software USA, 2007.

8 - Peng, L. C., “Pipe Stress Engineering”, ASME Press, 2008.

9 - ASME B31.3, “Process Piping”, ASME International 2010.

10 - COADE Mechanical Engineering News, COADE Engineering Software, 1991.   

11- ASME SA105, “Specification for Carbon Steel Forgings for Piping Applications”, ASME International, 2007.

[1]2 - Davis, J. R., “Alloying: Understanding the Basics”, ASM International, 2001.    

[1]3- Dhooge,. A. and Deleu, E., “Susceptibility of Brittle Fracture of Flanges in ASTM A105” Research Center of Belgian Welding Institute (BWI), 2002.
  

[1]4 - ASM Metals Handbook, “Fractography”, Vol. 12, 2002.