Prilog analizi oštećenja cevovoda usled pucanja pod visokim pritiskom
Sažetak
Uvod/Cilj: Ovaj rad ima za cilj da doprinese predviđanju oštećenja usled pucanja u cevovodima za transport ugljovodonika koji su izloženi visokim unutrašnjim pritiscima, a kao odgovor na rastuću potražnju u industrijalizovanim zemljama.
Metode: Da bi se postigao ovaj cilj i analiziralo širenje pukotina u smislu određivanja faktora intenziteta napona (eng. SIF), primenjena je metoda konačnih elemenata (eng. FEM). Studija razmatra uticaj unutrašnjeg pritiska transportovanog fluida, kao i spoljašnjih naprezanja izazvanih prirodnim pojavama kao što su zemljotresi, klizišta i druge pojave. Ova spoljašnja naprezanja predstavljena su zateznim i pritisnim silama. Posebna pažnja posvećena je širenju tri tipa pukotina: obodne, uzdužne i pukotine u mešovitom režimu.
Rezultati: Zahvaćena zona cevaste strukture veoma je podložna pucanju u režimu I. Za razliku od dva početna tipa defekta pucanja, orijentisana pukotina pod uglom π/4 u odnosu na uzdužnu osu cevovoda razvija se gotovo podjednako u režimima I i II. Kinetika njenog rasta usko je povezana sa njenom veličinom, unutrašnjim pritiskom i intenzitetom spoljašnjih sila. Zatezne sile podstiču otvaranje obodnih pukotina, zatvaranje uzdužnih pukotina i širenje orijentisanih pukotina u mešovitom režimu (I i II). Nasuprot tome, pritisne sile pogoduju zatvaranju obodnih i orijentisanih pukotina, dok istovremeno podstiču otvaranje uzdužnih pukotina.
Zaključak: Studija pokazuje da, pod identičnim uslovima opterećenja, uzdužno inicirane pukotine predstavljaju najveću opasnost u pogledu rasta pukotine u režimu I. Rizik od pucanja cevovoda naročito je izražen duž cevovoda i značajno se povećava sa porastom unutrašnjeg pritiska.
Reference
De Barros, S., Budhe, S. & Banea, M. D. 2020. Prediction of the burst pressure for defective pipelines using different semi-empirical models. Frattura ed Integrità Strutturale/Fracture and Structural Integrity, 14(52), pp.137-147. Available at: https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.52.12
Nikhil, R., Krishnan, S. A., Sasikala, G. et al. 2021. Study on fracture transferability from compact type specimen to pipe for 316LN stainless steel. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 192, pp. 104437. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2021.104437
Barsoum, I.& Yurindatama, D. T. 2020. Collapse analysis of a large plastic pipe using cohesive zone modelling technique. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 187, pp. 104155. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2020.104155
Zheng. Q, Abdelmoety. A. K., LI, Y. et al. 2021. Reliability analysis of intact and defected pipes for internal pressure related limit states specified in CSA Z622: 19. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 192(4), pp. 104411. Available at: 10.1016/j.ijpvp.2021.104411
Fezazi, A.I., Mechab, B., Salem, M. & Serier, B. 2021. Numerical prediction of the ductile damage for axial cracks in pipe under internal pressure. Frattura ed Integrità Strutturale, 15(58), pp.231-241. Available at: https://doi.org/10.3221/IGF ESIS.58.17.
Qin G, Cheng F Y. 2021. A review on defect assessment of pipelines: Principles, numerical solutions, and applications. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 191, pp. 104329. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2021.104329
Ma Y., Li B., Fang H., Du X., Wang, N., Zang, Q., Zhai, K., Di, D., 2024. Mechanical behavior and parameter sensitivity analysis of water supply steel pipes under complex service load combinations. Structures, 67(12), pp. 106956. Available at: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2024.106956
Mechab, B., Chioukh, N., Mechab, Bo. & Serier, B. 2018. Probabilistic Fracture Mechanics for Analysis of Longitudinal Cracks in Pipes under Internal Pressure. Journal of Failure Analysis and Prevention, 18, pp.1643-1651. Available at: https://doi.org/10.1007/S11668-018-0564-8.
Mechab, B., Salem, M., Medjahdi, M. & Serier, B. 2020. Probabilistic Elastic plastic Fracture Mechanics Analysis of Propagation of Cracks in Pipes under Internal Pressure. Frattura ed Integrità Strutturale,14(54), pp.202-210. Available at: https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.54.15 .
Mechab, B., Serier, B., Bachir Bouiadjra, B.A., Kaddouri, K. & Feaugas, X. 2011. Linear and non-linear analyses for semi-elliptical surface cracks in pipes under bending. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 88(1), pp.57-63. Available at: https://doi.org/10.1016/J.Ijpvp.2010.11.001.
Mechab, B., Serier, B., Kaddouri, K., Bachir Bouiadjra, B.A. 2014. Probabilistic elastic plastic analysis of cracked pipes subjected to internal pressure loads. Nuclear Engineering and Design, 275, pp.281-286. Available at: https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2014.05.008.
Metehri, A., Mechab,B., Bachir Bouiadjra, B. 2024. A new investigation used to predict the burst pressure in straight corroded pipes under internal pressure. MILITARY TECHNICAL COURIER, 72(4), pp.1747-1771. Available at: https://doi.org/10.5937/vojtehg72-50357.
Salem, M., Mechab, B., Berrahou, M., Bachir Bouiadjra, B.A. & Serier, B. 2019. Failure Analyses of Propagation of Cracks Repaired Pipe Under Internal Pressure. Journal of Failure Analysis and Prevention, 19(2), pp.212-218. Available at: https://doi.org/10.1007/s11668-019-00592-3.
Wu H, Zhao H, Li X, Feng X , Chen Y. 2022. Experimental and numerical studies on collapse of subsea pipelines with interacting corrosion defects. Ocean Engineering, 260, pp.112066. Available at: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2022.112066
Zhou L, Gong S, Yuan L, Wang X, Wang Z. 2025. Evaluation on collapse behaviour of thick-walled pipes with corrosion defect under combined external pressure, axial tension and bending moment. Structures, 75, pp.108593. Available at: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2025.108593
Zhou, R., Fang, W.P., Wu, J.S. 2020. A risk assessment model of a sewer pipeline in an underground utility tunnel based on a Bayesian network. Tunn. Undergr. Space Technol, 103(3), pp.103473. Available at: https://doi.org/10.1016/j.tust.2020.103473
Chattopadhyay, J., Dutta, B. K. & Vaze, K. K. 2014. Development of new correlations for improved integrity assessment of pipes and pipe bends. Nuclear Engineering and Design, 269, pp.108-115. Available at: https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2013.08.015
Weltevreden, M., Hadley, I., and Coules, H. 2021. Probabilistic treatment of pipe girth weld residual stress in fracture assessment. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 192(3), pp. 104397. Available at: 10.1016/j.ijpvp.2021.104397
Muthanna, B.G.N., Bouledroua, Omar., Meriem-Benziane, M. et al. 2021. Assessment of corroded API 5L X52 pipe elbow using a modified failure assessment diagram. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 190, pp. 104291. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2020.104291
Rahman, S. 1995. A stochastic model for elastic-plastic fracture analysis of circumferential through-wall-cracked pipes subject to bending. Engineering Fracture Mechanics, 52(2), pp. 265-288. Available at: https://doi.org/10.1016/0013-7944(95)00018-Q
Kim, Y.J., Kim, J. S, LEE, Y. Z et al. 2002. Non-linear fracture mechanics analyses of part circumferential surface cracked pipes. International Journal of Fracture, 116, pp.347-375. Available at: https://doi.org/10.1023/A:1020779611803
Sva prava zadržana (c) 2026 Fezazi Amina Ismahene
Ovaj rad je pod Creative Commons Autorstvo 4.0 međunarodnom licencom.
Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:
Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:
- Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
- Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
- Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).