| Titre | Engineering approach for ductile fracture arrest based on CTOA |
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| Auteur | Xu, S ;
Bassindale, C; Wang, X; Williams, B W; Tyson, W R; Guan, C |
| Source | Proceedings of the Biennial International Pipeline Conference, IPC; 2022, 1-8p., https://doi.org/10.1115/IPC2022-86825 |
| Image |  |
| Année | 2022 |
| Séries alt. | Ressources naturelles Canada, Contribution externe 20230025 |
| Éditeur | The American Society of Mechanical Engineers |
| Réunion | International Pipeline Conference; Calgary; CA; Septembre 26-30, 2022 |
| Document | publication en série |
| Lang. | anglais |
| DOI | https://doi.org/10.1115/IPC2022-86825 |
| Media | papier; numérique; en ligne |
| Formats | pdf |
| Sujets | fractures; pipelines; Acier; géologie de l'ingénieur |
| Programme | CanmetMATÉRIAUX Assemblage et performance structurale |
| Diffusé | 2022 12 19 |
| Résumé | (disponible en anglais seulement)
Ductile fracture propagation control and arrest are important elements in fracture control of pipelines transporting natural gas and other high-vapour-pressure
media (e.g., dense-phase carbon dioxide). The most familiar crack arrest methodology, the Battelle Two-Curve Method (BTCM), is based on Charpy absorbed energy, and is well known to under-predict requirements for current high-strength high-toughness
steels. Adjustments have been made, either by using correction factors or using absorbed energy from the drop-weight tear test (DWTT), but these remain empirical. The crack-tip opening angle (CTOA) has been proposed for a number of years as a
fundamental parameter to characterize propagation toughness in aerospace and pipeline applications. It is convenient for finite element (FE) modelling of fracture in full-scale structures such as pipe. However, early procedures to measure pipe CTOA
by a “two-specimen” method have been shown to be unreliable. Moreover, previous CTOA models (PFRAC and PICPRO) produced very different results. Recent work has addressed both shortcomings, including validation of a practical test for determining CTOA
of pipe steels (ASTM E3039) and development of reliable FE models for axial crack propagation in pipes. Fracture resistance curves (crack velocity as a function of pressure at constant CTOA) including the effect of backfill have been computed over a
wide range of variables. For a given design (pipe geometry, gas pressure and backfill) only tensile properties and CTOA are required to determine conditions for arrest; there are no adjustable constants in the methodology. Results to date are in good
agreement with full-scale burst tests (FSBTs) by researchers at TC Energy and at the University of Tokyo, and with Maxey's original treatment of the effect of backfill on fracture velocity at high pressures. |
| Sommaire | (Résumé en langage clair et simple, non publié)
Ce document concerne le projet CanmetMATERIALS Fracture Control of Pipelines, qui s'inscrit dans le cadre du programme Matériaux pour l'énergie
dans le cadre de l'innovation énergétique de RNCan. L'un des principaux objectifs du projet est de développer des normes et des méthodologies pour le contrôle rapide des fractures ductiles dans les pipelines de transport de gaz à haute pression. Le
contrôle de la propagation des fractures ductiles est un élément essentiel du plan de contrôle des fractures pour les gazoducs, y compris ceux qui transportent du CO2 et de l'hydrogène ou des mélanges d'hydrogène. La spécification d'un paramètre de
ténacité approprié pour la propagation des fractures est importante pour la conception et la sélection des matériaux. L'objectif de cet article est de présenter une vue d'ensemble de l'approche technique pour l'arrêt des fractures ductiles basée sur
un paramètre avancé, l'angle d'ouverture de la pointe de la fissure (CTOA). Tous les outils d'ingénierie nécessaires pour spécifier l'angle d'ouverture de la pointe de la fissure en fonction de la nuance d'acier et des paramètres de conception à
l'aide de l'approche à deux courbes sont désormais disponibles, du moins pour les gaz qui subissent une décompression en une seule phase. Ce qu'il faut maintenant, c'est une modélisation plus poussée des conduites par éléments finis (FE) pour des
fluides spécifiques et une validation à grande échelle, c'est-à-dire des données d'essais d'éclatement à grande échelle (FSBT) pour les aciers qui ont été caractérisés par le CTOA. |
| GEOSCAN ID | 331842 |
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