International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.4
no.6
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pp.12-19
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2003
This paper presents the effect of boundary conditions in various failure pressure models published for the estimation of failure pressure. Furthermore, this approach is extended to the failure prediction with the aid of a failure probability model. The first order Taylor series expansion of the limit state function is used in order to estimate the probability of failure associated with each corrosion defect in buried pipelines for long exposure period with unit of years. A failure probability model based on the von-Mises failure criterion is adapted. The log-normal and standard normal probability functions for varying random variables are adapted. The effects of random variables such as defect depth, pipe diameter, defect length, fluid pressure, corrosion rate, material yield stress, material ultimate tensile strength and pipe thickness on the failure probability of the buried pipelines are systematically investigated for the corrosion pipeline by using an adapted failure probability model and varying failure pressure model.
The stresses on the buried steel pipe under embankment are analysed by the elasto-plastic theory using FEM to study the influences of the geometry of soil-conduit pipe system and the elastic modulus of the fill on the pipe responses . The geometry of the system considered in this study includes the height of embankment, the thickness of the pipe, and the width and the depth of the trench . By comparing the stresses computed by Marston-Spangler's pipe theory with those obtained from the elasto-plastic theory, Marston-Spangler's theory was discussed and analysed . It is found that the stress distribution around the pipe by elasto- plastic analysis is similar to that by Spangler's flexible pipe theory when the geometrical ratio (diameter/thickness) of the steel pipe is 400. And Spangler's flexible pipe theory does not seem to be suitable to analyse the buried steel pipe of which the geometrical ratio is lower than 200. The vertical loads by the rigid pipe theory are always larger than those by the flexible pipe theory regardness of the variations in the geometry of soil-conduit pipe system considered above and the elastic modulus of the fill.
P-PIE is a program developed to estimate failure probability of pipes and pressure vessels considering fatigue and stress corrosion crack growth. Using the program, crack growth simulation was performed with an initially existing crack in order to examine the effects of initial crack depth distribution on the leak probability of pipes. In the simulation stress corrosion crack growth was considered and several crack depth distribution models were used. From the results it was found that the initial crack depth distribution gives great effect on the leak probability of pipes. The log-normal distribution proposed by Khaleel and Simonen gives lower leak probability compared other exponential distribution models. The effects of the number and the quality of pre-service and in-service inspections on the leak probability were also examined and it was recognized that the number and the quality of pre-service and in-service inspections are also give great effect on the leak probability. In order to reduce the leak probability of pipes in plants it is very important to improve the quality of inspections. When in-service inspection is performed every 10 years and the quality of inspection is above the very good level, the leak probability shows nearly constant value after the first inspection for an initially existing crack.
It is expected that the size of welding defect affects the mechanical performance of welded medium density polyethylene (MDPE) pipe joints. In this study, butt fusion welded MDPE pipe joints with a single spherical or planar defect of various sizes were studied using experimental crush testing and also by finite element method. The crush test showed that the mechanical performance of crush was not affected by the size and geometry of a single welding defect when the defect size was increased to 45% of the pipe's wall thickness. The simulation results indicated that the effect of the single welding defect on the Von Mises stress distribution near the defect explained the reason of the test results.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.23
no.3
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pp.133-149
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2021
This study aims to report the behavioral mechanism of steel pipe reinforcement grouting, which is being actively used to ensure the stability of the excavation surface during tunnel excavation, based on measurements taken at the actual site. After using a 12 m steel pipe attached with a shape displacement meter and a strain gauge to reinforce the actual tunnel surface, behavioral characteristics were identified by analyzing the measured deformation and stress of the steel pipe. Taking into account that the steel pipes were overlapped every 6 m, the measured data up to 7 m of excavation were used. In addition, the behavioral characteristics of the steel pipe reinforcement according to the difference in strength were also examined by applying steel pipes with different allowable stresses (SGT275 and SGT550). As a result of analyzing the behavior of steel pipes for 7 hours after the first excavation for 1 m and before proceeding with the next excavation, the stress redistribution due to the arching effect caused by the excavation relaxation load was observed. As excavation proceeded by 1 m, the excavated section exhibited the greatest deformation during excavation of 4 to 6 m due to the stress distribution of the three-dimensional relaxation load, and deformation and stress were generated in the steel pipe installed in the ground ahead of the tunnel face. As a result of comparing the behavior of SGT275 steel pipe (yield strength 275 MPa) and SGT550 steel pipe (yield strength 550 MPa), the difference in the amount of deformation was up to 18 times and the stress was up to 12 times; the stronger the steel pipe, the better it was at responding to the relaxation load. In this study, the behavior mechanism of steel pipe reinforcement grouting in response to the arching effect due to the relaxation load was identified based on the measured data during the actual tunnel excavation, and the results were reported.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.19
no.2
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pp.130-139
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2023
This paper examines the quantification of uncertainty for welding residual stresses in dissimilar metal welds used in nuclear power plants. A mock-up of a dissimilar metal weld pipe, consisting of carbon and stainless steel pipes, was fabricated to measure the residual stress. A Round-Robin analysis was conducted by Korean institutions to assess the welding residual stress. The analysis was carried out in the second order, and the data obtained by each institution was evaluated based on the information provided. Using the Round-Robin results, the distribution of uncertainty in welding residual stresses among Korean institutions was evaluated. The quantification of uncertainty for Korean institutions was found to have a wider range compared to the distribution of welding residual stresses observed in overseas institutions. This study is considered useful in the establishment of comprehensive strategies for evaluating welding residual stress analysis methods used by domestic institutions.
Flow fields inside feeder pipes have been simulated numerically using a CFD (computational fluid dynamics) code to calculate the shear stress distribution, which is the most important factor in predicting the local regions of feeder pipes highly susceptible to FAC (flow-accelerated corrosion)-induced wall thinning. The CFD approach, with schemes used in this study, to simulate the flow situations inside the CANDU feeder pipes has been verified as it showed a good agreement between the investigation results for the failed feedwater pipe at Surry unit 2 plant in the U.S. and the CFD calculation. Sensitivity studies of the three geometrical parameters, such as angle of the first and second bends, length of the first span between the grayloc hub and the first bend, and length of the second span between the first and the second bends have been performed. CFD analysis reveals that the local regions of feeder pipes of Wolsung unit 1 in Korea, on which wall thickness measurements have been performed so far, are not coincident with the worst regions predicted by the present CFD analysis located in the connection region of straight and bend pipe near the inlet part of the bend intrados. Finally, based on the results of the present CFD analysis, a guide to the selection of the weakest local positions where the measurement of wall thickness should be performed with higher priority has been provided.
Kim, Moon-Kyum;Won, Jong-Hwa;Choi, Joung-Hyun;Yoo, Han-Kyu
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.15
no.3
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pp.58-66
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2011
This study presents the behavior characteristics of buried three-layered pipeline subjected to pile driving loads. The analysis considered the driving energy caused by 7 tonf of ram weight and 1.2m of stroke. Also the distance from vibration resource to pipeline varies in 5m to 30m. The vibration velocity and stress are investigated at the center of pipeline in longitudinal direction. In the same cover depth, attenuation ratio of vibration velocity and von Mises stresses for distance increment has shown a decreasing trend. The maximum stress occurs at the top and bottom for the inner pipe, however, an irregular stress distribution is found for the outer pipe.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2002.10a
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pp.29-33
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2002
A procedure of free span and fatigue analysis of offshore pipelines was made per DNV-RP-F105, 2002. The new method includes the axial force and deflection load in pipelines. The screening criteria were used to calculate the allowable span lengths. The screening criteria allow small amplitudes of vortex-induced vibration due to wave and current loading. However, the induced pipe stress is very small and usually below the limit stress of a typical S-N curve. A simplified method was established to calculate the fatigue damage due to long-term current distribution. The long-term current statistics was assumed with a 3-parameter Weibull distribution. The fatigue damage was estimated for the span lengths obtained from the screening criteria for various conditions. Sample calculations show the effect of axial force for various boundary conditions.
Ultrasonic impact treatment (UIT) is carried out on the Ni-based alloy stainless steel pipe gas tungsten arc welding (GTAW) girth weld, the differences of microstructure, microhardness and shear strength distribution of the joint before and after ultrasonic shock are studied by microhardness test and shear punch test. The results show that after UIT, the plastic deformation layer is formed on the outside surface of the Ni-based alloy overlayer, single-phase austenite and γ type precipitates are formed in the overlayer, and a large number of columnar crystals are formed on the bottom side of the overlayer. The average microhardness of the overlayer increased from 221 H V to 254 H V by 14.9%, the shear strength increased from 696 MPa to 882 MPa with an increase of 26.7% and the transverse average residual stress decreased from 102.71 MPa (tensile stress) to -18.33 MPa (compressive stress), the longitudinal average residual stress decreased from 114.87 MPa (tensile stress) to -84.64 MPa (compressive stress). The fracture surface has been appeared obvious shear lip marks and a few dimples. The element migrates at the fusion boundary between the Ni-based alloy overlayer and the austenitic stainless steel joint, which is leaded to form a local martensite zone and appear hot cracks. The welded joint is cooled by FA solidification mode, which is forming a large number of late and skeleton ferrite phase with an average microhardness of 190 H V and no obvious change in shear strength. The base metal is all austenitic phase with an average microhardness of 206 H V and shear strength of 696 MPa.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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