Resistencia remanente de cilindros con presión interna que contienen laminaciones cercanas a uniones soldadas

Abstract

RESUMEN: Se determinó la resistencia remanente de cilindros con presión interna que contienen áreas de grietas planares en forma de laminaciones, cercanas a uniones soldadas circunferenciales y longitudinales, mediante el método de los elementos finitos. El valor de resistencia remanente se calculó a través del estado de esfuerzos generado en función de la orientación de la soldadura, ubicación y tamaño de área con laminaciones. Los resultados indican que la ubicación del área con laminaciones dentro del espesor es el factor que más afecta la resistencia remanente; sin importar el número de laminaciones y su tamaño. Por otro lado, con respecto al efecto de la distancia a la soldadura, las áreas de laminaciones conectadas a las uniones soldadas generan las presiones de falla más bajas. El incremento en extensión de las laminaciones no muestra una relación directa con respecto a la disminución de la presión de falla para ninguno de los casos considerados. Se encontró que una soldadura longitudinal reduce la resistencia mecánica de un cilindro a presión en aproximadamente 14%, con respecto a una soldadura circunferencial, y por ello las menores presiones de falla, se reportaron en los casos donde las laminaciones están próximas a la soldadura longitudinal. Finalmente, los resultados se compararon contra las evaluaciones basadas en la metodología del estándar API 579-1/ASME FFS-1 2016 Parte 7, encontrando que presenta una sobreestimación de la resistencia remanente de hasta 52% en soldaduras circunferenciales y de hasta 56% en soldaduras longitudinales. ABSTRACT: The remaining strength was determined of cylinders with internal pressure that containing areas of planar cracks in the form of laminations, near to circumferential and longitudinal welded joints by the finite element method. The remaining strength value was calculated through the stress state generated in function of the orientation of the weld, location and area size with laminations. The results indicate that the location of the area with laminations within the thickness is the factor that most affects the remaining strength; regardless of the number of laminations and its size. On the other hand, with respect to the effect of the distance to the weld, the areas of laminations connected to the welded joints generate the lowest failure pressures. The increase in extension of the laminations does not show a direct relationship with respect to the decrease in the pressure of failure for any of the cases considered. It was found that a longitudinal weld reduces the mechanical strength of a pressurized cylinder by approximately 14%, with respect to a circumferential weld, and therefore the lower failure pressures were reported in the cases where the laminations are close to the longitudinal weld. Finally, the results were compared with the assessment procedure based on the standard API 579-1/ASME FFS-1 2016 Part 7, finding that it presents an overestimation of the remaining strength of up to 52% in circumferential welds and up to 56% in longitudinal welds.