Propagación de fisuras en tubos

Abstract

El presente trabajo se orienta al análisis de confiabilidad estructural en tubos de conducción, para ello, se realizó un trabajo teórico-experimental sobre las condiciones de propagación radial de fisuras superficiales de forma semielíptica en tubos de conducción, con la finalidad de: I) determinar los tamaños de defectos críticos de comienzo de crecimiento estable e inestable (ruptura) de fisura, para una determinada presión, II) determinar las presiones críticas de inicio de crecimiento estable e inestable de fisura, para determinadas dimensiones y geometría del defecto, III) caracterizar el comportamiento del tubo y IV) conocer las variables que gobiernan el proceso de crecimiento de fisura. Se realizó un modelo que determina el comienzo de crecimiento estable e inestable. El modelo se desarrollo para materiales metálicos que tienen un comportamiento del tipo Ramberg-Osgood y se fundamenta en conceptos de mecánica de fractura, incluyendo expresiones que definen: I) la fractotenacidad del material (J_R), II) la fuerza impulsora de propagación radial de fisura (J_aplicado) y III) colapso plástico del tubo. Se realizaron ensayos de ruptura a plena escala a temperatura ambiente (20°C) en tubos de conducción 8 5/8" x 14.72 mm, de un acero de baja aleación y alta resistencia, grado X65, Q&T, acorde a la especificación API 5L. La capacidad del modelo fue demostrada a través de la comparación entre los valores obtenidos mediante el mismo y los experimentales. Se realizó un estudio experimental sobre el efecto de la prueba hidráulica en la presión de ruptura, en tubos de conducción 8 5/8" x 14.72 mm, grado X65. La metodología del estudio consistió, en la comparacióon de las presiones de ruptura de pares de probetas que presentaban defectos artificiales de dimensiones similares. Una de ellas se ensayó directamente a la ruptura, mientras que la otra antes de ser llevada a esta condición, se sometió a un ciclo de carga simulando la prueba hidraulica.