Düşük hızlı darbe sonrası yama ile tamir edilmiş filaman sarım CTP boruların iç basınç altındaki hasar davranışı
Failure behavior of filament wound GRP pipes under internal pressure repaired with patch after low velocity impact
Yazar: MEMDUH KARA
Danışman: PROF. DR. AHMET AVCI ; DOÇ. DR. MESUT UYANER
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Cam elyaf kompozitler = Glass fiber composites ; Darbe = Impact ; Davranış = Behavior ; Düşük hız = Low velocity ; Filaman sargı = Filament winding ; Hasar = Damage ; Hidrostatik basınç = Hydrostatic pressure ; Onarım = Repair

Özet:
Cam takviyeli plastik borular kimyasal madde içeren akışkanların iletilmesinde, endüstriyel atıkların uzaklaştırılmasında, petrol ve doğalgaz iletim hatlarında kullanılmaktadır. Kullanım sırasında CTP boruların uğrayacağı düşük hızlı darbeler, özellikle tabakalar arası ayrılma gibi gözle zor tespit edilebilecek hasarlara yol açarlar ve bu hasarlar borularda mukavemet kaybına neden olurlar. Oluşan hasarın onarılması borulardaki mukavemet kaybının önlenmesi açısından son derece önemlidir. ANSI/AWWA C950 standardı CTP boruları basınç sınıflarına ayırmış ve boruların işletme basınç değerlerini belirlemiştir. Bu çalışmada CTP olarak filaman sarım metoduyla imal edilen (±55°)3 sarım açısına sahip E-camı/epoksi kompozit borular kullanılmış ve ANSI/AWWA C950 standardına göre belirlenen işletme basınçlarından 32 bar basınç değeri işletme basıncı olarak alınmıştır. İç basınç uygulanan CTP boruya 5, 10 ve 15 Joule enerji seviyesinde düşük hızlı darbe testleri yapılmıştır. Düşük hızlı darbe deneyleri sonucunda temas kuvveti-zaman, kuvvet-yer değiştirme, enerji-zaman değişimleri elde edilmiş ve numunede oluşan hasar bölgeleri incelenmiştir. Darbe hasarlı CTP borular, ASTM D 1599-99 standardına göre statik iç basınç patlama testi ile patlatılmıştır. CTP borularda oluşan patlama hasarları incelenmiş ve boruların patlama mukavemetindeki değişimler tespit edilmiştir. Darbe hasarlı boruların hasar bölgesi 2, 4 ve 6 kat kompozit yama uygulamasıyla tamir işleminden geçirilmiştir. Onarılmış borular ASTM D 1599-99 standardına göre statik iç basınç patlama testi ile patlatılmıştır. Darbe hasarlı borulara uygulanan yama işleminin boruların patlama mukavemetine ve hasar gelişimine etkileri değerlendirilmiştir.Bu çalışmada, ön gerilmeli CTP borulara yapılan tüm enerji seviyelerindeki düşük hızlı darbede oluşan hasarlar incelendiğinde elyaf kopmaları gözlenmemiştir. Buna bağlı olarak darbe hasarlı ve darbe hasarsız boruların iç basınca karşılık çap değişimleri aynı olmuştur. Ayrıca bu boruların hasar bölgelerine 6 katlı yama uygulamasının uygun olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Glass-reinforced plastic pipes are used for conducting of fluids containing chemicals, removing industrial waste, and for oil and natural gas transmission lines. GRP tubes can be subjected to a low velocity impact that causes barely visible damages such as delamination. These damages result strength loss in pipes. Repairing of the developed damage is a very important issue in terms of preventing of the strength loss. ANSI/AWWA C950 drinkable water pressure standard classifies GRP pipes and determines the operating pressure values. In this study, (±55°)3 filament wound E-glass/epoxy GRP tubes were used and 32 bar pressure value was taken as an operational value according to ANSI/AWWA C950 drinkable water pressure standard. Internally pressurized GRP tubes were impacted at the levels of 5, 10 and 15 J impact energy. After the tests, force-time histories, energy-time histories and force-displacement variations were obtained. Impact damaged GRP were burst according to ASTM D 1599-99 standard. Failure modes on the burst tubes were investigated and variations in the burst strength were also determined. Damage zones of the impacted tubes were repaired with 2, 4 and 6 layered composite patches. Repaired GRP pipes were burst by internal pressure test according to ASTM D 1599-99. The effects of patching of damaged GRP tubes on burst strength and damage progress were evaluated.In this study, fiber breakage was not observed when damage caused by low velocity impact in all energy levels to pre-stressed CTP pipes was examined. Accordingly, the diameter changes of the damaged and undamaged pipes that subjected to internal pressure remained same. Furthermore, the suitability of six layered patch application on the damaged parts of the pipes was determined.