جناب آقای مهندس سجاد برزگر دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران، از رساله خود با عنوان «تحليل تجربی و عددی اثر گراديان های حرارتی در عمر خستگی پر چرخه نمونه های جوشی وصله ای حین سرویس»‏‎ ‎به راهنمایی جناب دکتر محمد حق پناهی در تاریخ 1402/01/27 ساعت 16:00 دفاع می کنند.

اساتید مشاور: دکتر مصطفی زین الدینی / دکتر رضا میراسمعیلی​

اساتید داور داخلی: دکتر رامین هاشمی / دکتر هادی خرمی شاد

اساتید داور خارجی: دکتر نادر پروین / دکتر حسن مسلمی نائینی

چکیده رساله:

جوشکاری حین بهره‌برداری امروزه به دلیل اهمیت آن در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی، پلنت‌های اتمی، خطوط لوله دریایی و سازه‌های فلزی از جمله کشتی‌ها و سازه‌های عمرانی بسیار پرکاربرد است. دستورالعمل‌های غیر‌اصولی و تایید‌نشده عملیات جوشکاری حین بهره‌برداری می‌تواند منجر به ایجاد عیوبی مانند فوران، ترک، تنش‌های پسماند، تردی هیدروژنی و سختی بیش از حد مناطق جوش شود که این عیوب تاثیر قابل‌توجهی در استحکام استاتیکی و عمر خستگی اتصالات وصله‌ای حین بهره‌برداری خواهد داشت. تحقیقات متنوعی در خصوص عیوب جوشکاری حین بهره‌برداری در سال‌های اخیر انجام شده است و با توجه به متنوع بودن ضخامت قطعه کار، جنس فلز پایه، قطر و جنس الکترود مورد استفاده، هندسه اتصال، تعداد پاس‌های جوشکاری، ترتیب و توالی پاس‌های جوشکاری و عملیات حرارتی قبل و بعد جوش موضوعات مختلفی بررسی شده است ولی اثر گرادیان‌های حرارتی در عمر خستگی اتصالات حین بهره‌برداری (علیرغم اهمیت آن در جوشکاری حین بهره‌برداری) مطالعه و بررسی نشده است. همچنین مطالعات پیشین، تنها اثر تکنیک‌های محدودی مانند عملیات حرارتی را در جهت‌های خاص بارگذاری در عمر خستگی اتصالات وصله ای مطالعه کرده‌اند. اغلب تکنیک‌های افزایش عمر خستگی برای جوشکاری حین بهره‌برداری قابل اجرا نبوده و یا هزینه‌های اجرایی بالایی خواهند داشت. در این تحقیق ابتدا اثر تکنیک‌های اصلاحی کاربردی در عمر خستگی اتصالات جوشی حین بهره‌برداری (شامل عملیات حرارتی بعد از جوشکاری، تمربید، ذوب مجدد پنجه جوش) بررسی شده و سپس با استفاده از آزمایش‌های تجربی کشش، بررسی ریزساختار، سختی مناطق مختلف جوش، ارزیابی هندسه جوش و شکست‌نگاری سطح مقطع نمونه‌های تست خستگی، مزایا و معایب تکنیک‌های اصلاحی بررسی شده است. نتایج این بخش نشان داد که روش ذوب مجدد پنجه بصورت قابل ملاحظه ‌ای عمر خستگی را افزایش و دو روش دیگر به طور کلی باعث کاهش عمر خستگی می شود. همچنین روش عملیات حرارتی باعث افت استحکام استاتیکی این اتصالات شد. در گام بعدی اثر خنک کاری در عمر خستگی اتصالات جوشی وصله ای بررسی شده است. با توجه به کارایی بالای تکنیک ذوب مجدد پنجه، در این گام برای تمامی ‌قطعات این تکنیک اجرا و اثر آن بصورت تجربی در عمر خستگی بررسی شده است. به منظور ارائه یک روش عددی کاربردی جهت تخمین عمر خستگی اتصالات وصله‌ای از معیارهای خستگی چندمحوره استفاده شد. در این روش نوین از نتایج سختی‌سنجی و متالوگرافی برای تعیین خواص مکانیکی و خستگی مناطق مختلف جوش و مناطق متاثر از حرارت استفاده شد و در انتها نتایج عددی با نتایج تجربی مقایسه شد و نتایج گزارش شد. نتایج تحقیق نشان داد که روش مورد استفاده با دقت مناسبی عمر خستگی را پیش‌بینی می نماید. از بین معیارهای مورد استفاده روش بروان-میلر-مارو بالاترین دقت را در مقایسه با سایر معیارها دارد.