در این تحقیق از شبکه عصبی پیشرو با الگوریتم پس انتشار خطا، برای پیش بینی اثر ترکیب شیمیایی بر خواص مکانیکی (مقاومت تسلیم، مقاومت کششی و ازدیاد طول نسبی) فولاد API X65 (مورد استفاده در ساخت لوله های قطور انتقال گاز ایران) استفاده گردید. داده های تجربی با جدا کردن نمونه از 100 لوله ساخته شده در مقیاس صنعتی (با ذوب و فرآیند ساخت یکسان) و انجام آنالیز شیمیایی و آزمون کشش فراهم شد. از نمودار پراکندگی و معیارهای آماری ضریب همبستگی و مجذور میانگین مربعات خطای نسبی (MSRE)، برای ارزیابی شبکه استفاده شد. سپس با توجه به نتایج مناسب به دست آمده از شبکه عصبی، از آن برای پیش بینی اثر کمی نیکل، مس و مجموع عناصر میکروآلیاژی (Nb + Ti + V + Al) بر خواص مکانیکی فولاد مورد مطالعه، استفاده گردید.

شکست خستگی رایج ترین نوع شکست در سازه های تحت بارگذاری نوسانی است. آسیب خستگی در لوله های فولادی انتقال گاز به دلیل نوسانی بودن فشار داخلی آن از اهمیت بالایی برخوردار است. بخش وسیعی از خط لوله های به کار رفته در صنعت نفت و گاز ایران از جنس فولاد ترمومکانیکال با گرید API X65 بوده و اتصال لبه های آن به وسیله جوشکاری زیر پودری انجام می شود. در این تحقیق منحنی تنش-عمر و حد دوام درز جوش مارپیچ این فولاد با انجام آزمایش اندازه گیری شده است. به این منظور، تعداد 20 نمونه آزمایشگاهی (12 نمونه جهت به دست آوردن منحنی در ناحیه عمر خستگی محدود و 8 نمونه جهت برآورد استحکام خستگی) طبق استاندارد ISO 1143 از درز جوش مارپیچ لوله در مقیاس صنعتی با قطر خارجی 1219 میلی متر و ضخامت 3/14 میلی متر تهیه شد و تحت آزمایش خستگی خمشی-چرخشی کاملا معکوس شونده قرار گرفت. تحلیل آماری نتایج با در نظر گرفتن توزیع نرمال لگاریتمی، انجام شد. منحنی میانگین، بازه اطمینان و منحنی مشخصه نتایج آزمایشگاهی در ناحیه های عمر خستگی محدود با استفاده از مدل خستگی باسکوئین و براساس استانداردهای ISO 12107 و ASTM E-739 و در ناحیه استحکام خستگی براساس استاندارد ISO 12107 به دست آمد. مقدار حد دوام میانگین درز جوش فولاد آزمایش شده برابر 5/258 مگاپاسکال به دست آمد که در محدوده مرسوم 4/0 تا 6/0 استحکام نهایی این فولاد قرار دارد.

در این پژوهش، از آزمون دیلاتومتری و مشاهدات ریزساختاری برای مطالعه رفتار استحاله در فولاد خط لوله API X65 و از ریزسختی سنجی برای تایید ریزساختارهای مشاهده شده استفاده شده است. فولاد مورد مطالعه تماما وارداتی است و به طور گسترده در خطوط لوله انتقال گاز ایران بکار می رود. با استفاده از نتایج حاصل، نمودار CCT این فولاد ترسیم شد. مشاهدات نشان داد که با افزایش سرعت سرد کردن از 0.5 تا 40oC/s، ریزساختار فولاد مورد مطالعه از فریت شبه چندوجهی-پرلیتی به فریت سوزنی تغییر می کند. در سرعت های سرد کردن بالاتر از 5oC/s ریزساختار حاصل بطور عمده از فریت سوزنی تشکیل شده است. از نتایج پژوهش حاضر می توان برای طراحی عملیات ترمومکانیکی بهینه در داخل کشور (با انتخاب سرعت سرد کردن مناسب در فرآیند تولید فولاد) استفاده کرد.

در این مقاله، از روش غیرمخرب آزمون نشت شار مغناطیسی برای مشخصه یابی ریزساختار و خواص مکانیکی فولاد API X65 استفاده شده است. آزمون نشت شار مغناطیسی یک روش غیرمخرب پرکاربرد در بازرسی خطوط لوله های نفت و گاز می باشد که بر پایه شناسایی شارمغناطیسی نشت یافته از سطح قطعه عمل می کند. از این آزمون به طور گسترده در شناسایی ناپیوستگی هایی شامل انواع ترک های سطحی، زیرسطحی و همچنین تغییرات ضخامت ناشی از خوردگی نهان در جداره داخلی خطوط لوله استفاده می شود. در بررسی حاضر، از چهار ریزساختار متفاوت این فولاد که تحت چهار نوع عملیات حرارتی مختلف قرار گرفته، استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می دهند که تغییر در مشخصه های ریزساختاری این فولاد شامل مورفولوژی فاز فریت (چندوجهی یا سوزنی) و همچنین اندازه دانه های فریتی، بر چگالی خطوط شارمغناطیسی نشر یافته در داخل قطعه و میزان شار مغناطیسی نشت یافته از سطح قطعه اثر گذار می باشد. بنابراین آزمون غیرمخرب نشت شارمغناطیسی پیشنهادی می تواند به عنوان روشی کارا در تعیین نوع ریزساختار و همچنین خواص مکانیکی قطعه مورد استفاده قرار گیرد.

فولادهای ترمومکانیکال به دلیل چقرمگی و مقامت بالا در برابر رشد ترک، به طور گسترده در خطوط انتقال نفت و گاز استفاده می­شوند. بخش وسیعی از خطوط لوله فولادی به کار رفته در صنعت نفت و گاز جمهوری اسلامی ایران از جنس فولاد API X65 است. نوسان فشار داخلی گاز در لوله های فولادی می تواند باعث شکست خستگی و انفجار شود. به همین دلیل، بررسی آسیب و یکپارچگی سازه­ای این لوله ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق منحنی تنش- عمر و استحکام خستگی فلز پایه لوله فولادی API X65، با انجام آزمایش خستگی تخمین زده شده است. به این منظور، تعداد 24 و 25 نمونه آزمایشگاهی به ترتیب در راستای درز جوش (جهت طولی یا غلتک کاری) و عمود بر درز جوش (جهت عرضی کلاف اولیه) طبق استاندارد، از لوله در مقیاس صنعتی با قطر خارجی 1219 میلی متر و ضخامت 3/14 میلی متر تهیه شد. نمونه های تهیه شده تحت آزمایش خستگی خمشی- چرخشی کاملا معکوس شونده قرار گرفت و با در نظر گرفتن توزیع نرمال لگاریتمی، تحلیل آماری نتایج انجام شد. منحنی میانگین، منحنی مشخصه و بازه اطمینان نتایج آزمایش در ناحیه های عمر خستگی محدود و استحکام خستگی براساس استانداردهای ISO 12107 و ASTM-E739 به دست آمد. مقدار میانگین حد دوام فلز پایه در راستای درز جوش و عمود بر درز جوش به ترتیب برابر 291 و 305 مگاپاسکال به دست آمد. این مقادیر به خوبی در محدوده پیش بینی 4/0 تا 6/0 استحکام نهایی فولاد آزمایش شده و بالاتر از حد دوام فلز جوش (258 مگاپاسکال) این لوله قرار دارد.

تعیین دمای عدم تبلور مجدد و دماهای شروع و پایان استحاله آستنیت به منظور طراحی عملیات ترمومکانیکی مناسب برای تولید فولادهای API اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، از آزمون پیچش گرم با زمان بندی میانگین و پیچش با سرمایش پیوسته پس از آزمون پیچش گرم با زمان بندی واقعی برای تعیین دماهای بحرانی عملیات ترمومکانیکی فولاد ایکس 65 برای اولین بار در داخل کشور استفاده شد. این فولاد وارداتی بوده و کاربردهای گسترده ای در خطوط قطور و پرفشار انتقال گاز طبیعی و شبکه های انتقال نفت ایران دارد. نتایج نشان داد که زمان بندی میانگین برای تعیین دمای عدم تبلور مجدد Tnr روش مناسبی است، در حالی که پیچش با سرمایش پیوسته برای تعیین دمای شروع استحاله آستنیت Ar3 و دمای پایان استحاله آستنیت Ar1 مناسب است. نتایج بدست آمده با روابط تجربی براتو و اوچی با هدف بررسی قابلیت اعتماد این روابط برای تعیین دماهای Tnr و Ar3 مقایسه گردید. مقدار خطای نسبی چهار درصد برای هر دو رابطه به دست آمد که نشان دهنده لزوم انجام آزمایشات تجربی برای تعیین دماهای بحرانی عملیات ترمومکانیکی می باشد. با توجه کمبود داده های تجربی می توان از نتایج پژوهش حاضر جهت طراحی عملیات ترمومکانیکی بهینه در داخل کشور با انتخاب محدوده دمایی مناسب جهت انجام مراحل نورد خشن و پرداخت استفاده کرد.

فولاد API X65 (با حداقل تنش تسلیم ksi65 معادل 448مگاپاسکال) یکی از پرکاربردترین فولادها در لوله های پرفشار انتقال گاز طبیعی ایران است. با مطالعه نواحی شکست نرم و ترد در سطح شکست این فولاد می توان کیفیت این نوع فولاد را نشان داد. در تحقیق حاضر، ویژگی های مرئی سطح شکست در نمونه خمش سه نقطه ای (مطابق هندسه نمونه استاندارد آزمایش ضربه سقوطی) و با عمق شیار استاندارد بررسی شده است. نمونه ها از بدنه لوله فولادی با قطر خارجی 1219میلی متر (48اینچ) و ضخامت دیواره 14/3میلی متر بریده و تا ابعاد استاندارد ماشین کاری شد. با توجه به شرایط شبه استاتیک آزمایش و سرعت پایین فک ماشین (0/1میلی متر بر ثانیه)، آزمایش به ترتیب روی نمونه هایی از جنس فلزپایه با شیار ماشین کاری شده و با عمق شیارهای 15، 10 و 5/1میلی متر با کنترل تغییر مکان انجام شد. با اعمال بارگذاری، رشد ترک از زیر شیار در هر نمونه شروع شد و در عرض بدون ترک نمونه (لیگامنت) ادامه یافت. در انتهای آزمایش، نمونه ها در نیتروژن مایع سرد شده و شکست ترد لیگامنت باقیمانده به صورت مکانیکی انجام شد. در این تحقیق پس از بررسی مود شکست و نحوه گسترش ترک در نمونه استاندارد، با مشاهده مرئی کلیه قسمت های سطح شکست توسط میکروسکوپ نوری، مواردی از قبیل میزان تغییرات ضخامت، بررسی نواحی برشی (شکست نرم)، شکست ترد اولیه، لبه های برشی، شکست معکوس و شکست ترد انتهایی مطالعه و با به دست آمدن درصد ناحیه شکست برشی بالای 85%، نرم بودن شکست نمونه استاندارد تایید شد.

در این پژوهش، فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی فولاد (API-X65)، یکی از پرکاربردترین فولادهای مورد استفاده در صنایع نفت و گاز، صورت گرفت. این فرایند در دو سرعت چرخش و پیشروی متفاوت اجرا شد. در ادامه به منظور بررسی روند تکامل ریزساختار، ساختار متالوگرافی نمونه ها توسط میکروسکپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. این بررسی ها حاکی از تشکیل سه ناحیه مجزا، به ترتیب شامل ناحیه هم زده، ناحیه گذار و ناحیه متاثر از حرارت بود. در منطقه هم زده پالایش دانه ها به وقوع پیوسته بود. همچنین بر خلاف روش های متداول جوشکاری، در منطقه متاثر از حرارت اثری از رشد دانه ها مشاهده نشد. از سوی دیگر با انجام آزمون های کشش و سختی بر روی نمونه ها مشخص شد که سختی و استحکام کششی در کلیه نواحی جوش بالاتر از فلز پایه است.

آزمایش ضربه شارپی روی نمونه های فولادی از جنس API X65 با اندازه کامل در مقیاس صنعتی با عمق شیارهای متفاوت انجام و انرژی شکست اندازه گیری شد. بدین منظور 24 نمونه در گروه های سه تایی با 8 عمق شیار متفاوت، ساخته شده و سپس توسط آزمایش ضربه شارپی، انرژی شکست به دست آمد. هم چنین شبیه سازی کامپیوتری آزمایش ضربه با مدل سه بعدی بر اساس قانون آسیب اصلاح شده گرسون در نرم افزار آباکوس انجام شد. نتایج تجربی نشان می دهد که رابطه بین انرژی شکست (E برحسب ژول) و عمق شیار نمونه ها (a برحسب میلی متر) برای فولاد آزمایش شده از نوع نمایی به صورت E = 503. 44e-0. 352a باشد.

در این پژوهش دو فولاد میکروآلیاژی X65 و X70 مورد استفاده در خطوط انتقال نفت و گاز که از فرآیند نورد گرم همراه با سرد کردن سریع تولید شده اند، مورد استفاده قرار گرفت. در ابتدا تحلیل چرخه های حرارتی منطقه متاثر حرارتی، بر مبنای شرایط عملی جوشکاری زیرپودری چهار سیمه صورت گرفت. برای شبیه سازی چرخه های حرارتی منطقه متاثر حرارتی جوشکاری از دستگاه دیلاتومتری استفاده شد. با اعمال چرخه های حرارتی گرم و سرد کردن تا دماهای قله 950، 1150 و ° C1350، رفتار دگرگونی و ساختار میکروسکوپی مورد مطالعه قرار گرفت. با تحلیل نتایج دیلاتومتری، دیاگرام گرم کردن، رشد دانه آستنیت و سینتیک تشکیل آستنیت بررسی شد. مدل سازی تشکیل آستنیت با استفاده از معادله کلاسیک Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) صورت گرفت. مشاهده شد که پارامتر n وابستگی زیادی به دما ندارد؛ در حالی که پارامتر k به شدت به دما، مقدار دگرگونی و اندازه دانه آستنیت وابسته است.