بخش A5

این روش آزمون، ظرفیت لوله برای مقاومت به نیروهای چرخه‌ای بیرونی عمود بر محور خود درامتداد طول را تعیین می‌کند.

این آزمون برای لوله با هر اندازه اسمی و مقطع دایره‌ای، تخم‌مرغی و بادبادکی شکل کاربرد دارد.

لوله‌ها با استفاده از آزمونه‌های بریده شده از آن‌ها آزمون می‌شوند.

آزمونه درمعرض نیروی چرخه‌ای بین یک حد بالا و یک حد پایین، در فرکانسی کمتر از ۱۲ هرتز برای تعداد مشخصی چرخه قرار می‌گیرد؛ و نباید دچار نقص شود.

استحکام خستگی (σ_fat)، اختلاف بین حد بالایی تنش کششی خمشی حلقه (σ_up) تعیین شده از نیروی بالایی، و حد پایینی تنش کششی خمشی حلقه (σ_low) تعیین شده از نیروی پایینی است.

دستگاهی است که توانایی اعمال نیروی فشاری چرخه‌ای به آزمونه، تا رسیدن به حداقل تعداد چرخه‌های لازم یا شکست آزمونه را بدون شوک یا ضربه داشته باشد. نیروی چرخه‌ای باید بین حدود بالا و پایین مشخص شده در فرکانسی کمتر از ۱۲ هرتز اعمال شود.

دستگاه باید به‌اندازه‌ای صلب باشد که توزیع نیرو تحت تأثیر تغییرشکل یا تسلیم هیچ‌یک از اجزاء قرار نگرفته و باید نیرو را در صفحه‌ای عمود بر خطوط مرکزی آزمونه، منتقل کند.

نیرو باید به نحوی اعمال شود که ترکیب تکیه‌گاه و حامل‌ها برای چرخش در صفحه‌ای عمود بر خطوط مرکزی طولی حامل‌های بالایی و پایینی، آزاد باشد.

حرکت آزاد تیرهای حامل پایینی باید امکان‌پذیر باشد.

دستگاه باید مجهز به وسایل اندازه‌گیری، نشانگر و ثبت نیروهای بالایی و پایینی وارد بر آزمونه با دقتی در محدوده ±۲ درصد نیروی وارده باشد. همچنین، باید مجهز به وسایل شمارش، نشانگر و ثبت تعداد چرخه‌های کامل باشد.

حامل‌ها باید از جنس فلز یا چوب سخت مناسب، که مستقیم و بدون پیچ و تاب یا گره است، باشند. آن‌ها می‌توانند به صورت پیوسته یا تکه تکه باشند.

ضخامت حامل‌ها باید حداقل ۲۵ میلی‌متر باشد.

نیرو باید از طریق تیر ایجاد فشردگی اعمال شود.

سطوحی از تیرهای حامل پایینی که در تماس با آزمونه هستند باید به شکل روکش‌دار مطابق با شکل ث-۱ باشند. جنس این سطوح باید از ماده الاستومری با سختی IRHD (۵۵ ± ۱۰) بوده یا نمد با چگالی (۰/۳ ± ۰/۰۲۵) g/cm³ باشد. تیر اعمال فشردگی باید بدون روکش بوده و ضخامت روکش تیرهای حامل پایینی باید (۲۰ ± ۵) mm باشد.

تیرهای حامل پایینی باید به‌صورت مرکزی نزدیک محور اعمال نیرو روی حامل پایینی قرار گیرند.

حرکت آزاد تیرهای حامل پایینی باید امکان‌پذیر باشد.

آزمونه باید از لوله یا قطعه‌ای شکسته شده از لوله، بریده شود. برای انجام آزمون روی لوله‌های با مقطع بادبادکی یا تخم‌مرغی شکل، آزمونه‌ها باید از بالای لوله برداشته شوند.

آزمونه باید سطوح مرزی موازی داشته، طول آن (l_p) باید حدود پنج برابر ضخامت دیواره (e) و عرض آن (b) حدود سه برابر ضخامت دیواره باشد. اضلاع طولی آزمونه باید عمود بر سطح تولید شده لوله باشد.

آزمونه باید در هر دو انتها طوری ساییده شود که نوارهای حامل، با عرض حدود یک سوم ضخامت دیواره، یک صفحه تکی را شکل دهند.

نیروهای بالایی و پایینی که قرار است به آزمونه اعمال شود، برحسب کاربرد، با استفاده از معادله ث-۱ یا ث-۲ محاسبه شود. آزمونه به صورت افقی و مرکزی روی تیرهای حامل پایینی مطابق با شکل ث-۱ قرار داده شود. دستگاه روی چرخه‌ای بین P_calc,low و P_calc,up تنظیم شده و سپس با فرکانسی کمتر از ۱۲ هرتز به P_calc,low برگردانده شود.

۲ × ۱۰⁶ چرخه بین نیروی محاسبه شده بالایی و پایینی به آزمونه اعمال شود. نیروی آزمون چرخه‌ای باید به‌صورت پایدار تا تکمیل تعداد مشخصی چرخه بارگذاری یا شکست آزمونه، اعمال شود. پس از اتمام آزمون، تعداد چرخه‌های کامل، وضعیت ظاهری و ابعاد آزمونه گزارش شود.

یادآوری – نیروهایی که قرار است به آزمونه اعمال شود، درصورت کاربرد، شامل نیروهای ناشی از وزن خود تیر اعمال فشردگی و لبه اعمال فشردگی است.

نیروی بالایی (P_calc,up) و نیروی پایینی (P_calc,low) که قرار است به آزمونه وارد شود، با استفاده از معادله ث-۱ یا ث-۲ محاسبه می‌شود.

که در آن:

P_calc,up و P_calc,low به ترتیب، نیروی محاسبه شده بالایی و پایینی؛ برحسب نیوتن (N)؛

f_up و f_low به ترتیب، ضریب برای نیروی بالایی (۰/۴) و پایینی (۰/۱)؛

σ_{rb,min} حداقل تنش کششی خمشی حلقه تعیین شده مطابق با پیوست الف یا ب، برحسب پاسکال (Pa)؛

b عرض آزمونه، برحسب میلی‌متر (mm)؛

e ضخامت دیواره آزمونه، برحسب میلی‌متر (mm)؛

l_b فاصله بین حامل‌ها، برحسب میلی‌متر (N/mm) و

f_corr ضریب تصحیح برای درنظر گرفتن توزیع تنش در تیر خمیده، که برحسب کاربرد از معادله ث-۳ یا ث-۴ بدست می‌آید:

که در آن:

e ضخامت دیواره آزمونه، برحسب میلی‌متر (mm)؛

d_i قطر داخلی لوله اصلی، برحسب میلی‌متر (mm)؛

w_i عرض داخلی افقی لوله اصلی با مقطع تخم‌مرغی‌شکل، برحسب میلی‌متر (mm) است.

درصورتی که تعداد چرخه‌های بارگذاری بدون ایجاد نقص تکمیل شود، استحکام خستگی با استفاده از معادله ث-۵ محاسبه می‌شود:

که در آن:

σ_fat استحکام خستگی محاسبه شده، برحسب پاسکال (Pa)؛

σ_up حد بالایی تنش کششی خمشی حلقه تعیین شده از نیروی بالایی، برحسب پاسکال (Pa) است؛ که از معادله ث-۶ محاسبه می‌شود:

که در آن

σ_{rb,min} حداقل تنش کششی خمشی حلقه تعیین شده مطابق با پیوست الف یا ب، برحسب پاسکال (Pa)؛

f_up ضریب برای نیروی بالایی (۰/۴) است.

σ_up حد پایینی تنش کششی خمشی حلقه تعیین شده از نیروی پایینی، برحسب پاسکال (Pa) است؛ که از معادله ث-۷ محاسبه می‌شود:

که در آن

σ_{rb,min} حداقل تنش کششی خمشی حلقه تعیین شده مطابق با پیوست الف یا ب، برحسب پاسکال (Pa)؛

f_low ضریب برای نیروی پایینی (۰/۱) است.

گزارش آزمون باید شامل اطلاعات زیر باشد:

الف) ارجاع به این استاندارد ملی و این پیوست؛

ب) مشخصات کامل لوله مورد آزمون، شامل شکل مقطع (یعنی C، E یا K)؛

پ) تاریخ، زمان و مکان نمونه‌برداری؛

ت) تعداد آزمونه‌های ساخته شده و آزمون شده و ارقام یا کدهای شناسایی آن‌ها؛

ث) ابعاد هر آزمونه؛

ج) گزارش شکست یا عدم شکست برای هر آزمونه؛

چ) نیروی بالایی (P_calc,up) و نیروی پایینی (P_calc,low) اعمال شده، برای هر آزمونه؛

ح) استحکام خستگی محاسبه شده (σ_fat)، برای هر آزمونه؛

خ) مقدار محاسبه شده σ_rb برای هر آزمونه؛

د) مقدار محاسبه شده‌ی f_corr برای هر آزمونه؛

ذ) فاصله بین مراکز تیرهای حامل (l_b)؛

ذ) تعداد چرخه‌های تکمیل شده، برای هر آزمونه؛

ر) جزئیات دستگاه؛

ز) توصیف آزمونه پس از انجام آزمون؛

ژ) هر عاملی که می‌تواند بر نتایج تأثیر گذارد، از قبیل هرگونه رویداد یا جزئیات عملیاتی که در این استاندارد به آن اشاره نشده است؛

س) تاریخ، زمان و مکان آزمون.