تاثیر روش ساچمه زنی بر بهبود عمر خستگی اتصالات جوشی سکوهای فولادی دریایی

یکی از مهمترین مسائل در طراحی سکوهای دریایی، مقاومت آنها در برابر پدیده خستگی می باشد که عمدتاً تحت اثر ماهیت نیروهای تناوبی وارده از سوی امواج، رخ می دهد. به علت عملیات جوشکاری در اتصالات این گونه سازه ها، تنش های پسماند کششی نسبتاً بزرگی در نواحی مجاور جوش ها بوجود می آید که موجب کاهش مقاومت خستگی این اتصالات می شود. در صورتی که تنش های پسماند در لایه های سطحی نواحی جوش این اتصالات، از کششی به فشاری تغییر یابند عمر خستگی آنها به طور چشمگیری افزایش می یابد. ساچمه زنی یکی از فرایندهایی است که می تواند تنش های پسماند فشاری در سطح قطعات تولید نماید. در این فرایند ساچمه های ریز فولادی بوسیله جریان هوا با سرعت زیاد به سطح قطعات مورد نظر برخورد می کنند. این امر باعث می شود تا لایه های سطحی قطعه به حد تنش تسلیم رسیده و تغییر شکل دهند و در نتیجه اندرکنش لایه های سطحی با لایه های زیرین، تنش های فشاری نسبتاً بزرگی در سطح قطعه بوجود می آید. تا کنون، تاثیرات فرایند ساچمه زنی بر توزیع تنش های پسماند و عمر خستگی در اتصالات سکوهای دریایی، کمتر مورد توجه محققین قرار گرفته است. در بخش مطالعات آزمایشگاهی تحقیق حاضر، آزمون های خستگی بر روی اتصال t شکل فولادی با دامنه های تنش متفاوت انجام شده است و تاثیرات روش ساچمه زنی بر عمر خستگی و همین طور نحوه تشکیل و گسترش ترک های خستگی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین اثرات انجام فرایند ساچمه زنی بر روند تشکیل و توسعه ترک ها در حضور یک نقص مصنوعی اولیه در لبه جوش نیز ارزیابی شده است. نتایج مطالعات آزمایشگاهی بهبود قابل توجهی را در عمر خستگی نمونه ها با بکار گیری فرایند ساچمه زنی نشان می دهد. در تحقیق حاضر یک مدل سه بعدی اجزاء محدود جهت مدل سازی فرایند ساچمه زنی بکار گرفته شده و با تحقیقات مشابه قبلی صحت سنجی شده است. با انجام یک تحلیل در گیر دما-تغییر مکان میدان های تنش پسماند اولیه ناشی از عملیات جوشکاری در مدل شبیه سازی شده است. سپس از این مدل برای بررسی اثرات پارامترهای مختلف عملیات ساچمه زنی مانند سرعت ساچمه، قطر ساچمه و ... روی توزیع تنش های پسماند استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که فرایند ساچمه زنی روشی موثر برای تولید تنش های پسماند فشاری در سطوح یک اتصال جوشی می باشد و می تواند به طور قابل توجهی عمر خستگی اتصال را افزایش دهد. نتایج ارزشمندی در رابطه با تاثیرات پارامترهای مختلف بر توزیع تنش های پسماند بدست آمده است.