Comparison of critical circumferential through-wall-crack-lengths in welds between pieces of straight pipes to welds between straight pipes and bends with and without internal pressure at force- and displacement-controlled bending load
Creators
- 1. Fachhochschule fuer Technik und Wirtschaft Reutlingen (Germany). Fachbereich Maschinenbau
Description
Methods for calculation of critical, circumferential through-wall crack lengths in pipes have been developed and verified by several research projects. In applications during the last few years it has been found that the force or displacement-controlled loads have to be considered separately, and this approach was integrated into the recent methods. Methods so far assumed cracks to be located in welds joining straight pipes. But this approach starts from an incomplete picture of reality, as with today's technology, circumferential welds are less frequent in straight pipes and much more frequent in pipework of other geometry, as for instance in welds joining straight pipes and bends, or bends with longer legs, nozzles, or T-pieces. The non-linear FEM parameter study presented in the paper, covering cases with internal pressure of pipes and one-dimensional bending loads, is based on current geometries of pipework in the primary and secondary loops of industrial plants and compares the conditions induced by circumferential through-wall cracks in welds joining only straight pipes and in those joining bended and straight pipes. At the relevant, displacement-controlled bending loads due to hampered thermal expansion of the pipe system, the critical through-wall cracks lengths occurring in pipe-to-bend welds are of about the same size and importance as those in pipe-to-pipe welds. As for the case of force-controlled loads, the technical codes calculate more serious effects and require lower bending load limits. Within the range of admissible loads given in the codes, the critical through-wall crack lengths occurring in pipe-to-bend welds are similar in size to those in straight pipe welds. It is therefore a conservative or realistic approach to apply the values determined for critical through-wall crack lengths in pipe-to-pipe joints also to pipe-to-bend welds. (orig./CB)
Abstract (German)
Verfahren zur Berechnung kritischer Umfangdurchrisslaengen in Rohrleitungen wurden in zahlreichen Forschungsprojekten entwickelt und verifiziert. In den letzten Jahren hat sich insbesondere die Unterscheidung der Beanspruchung in kraft- und wegkontrollierte Lasten als wesentliches Merkmal herausgestellt und entsprechende Beachtung in den neueren Berechnungsverfahren gefunden. Die bisher entwickelten Verfahren gehen von Schaedigungen in Schweissnaehten zwischen Geradrohrstuecken aus. Damit wird die tatsaechliche Position der Naehte in Rohrleitungssystemen nur unvollstaendig beschrieben, da beim heutigen Stand der Technik Umfangsnaehte in Rohrleitungen nur selten zwischen Geraderohrstuecken auftreten. Die meisten Naehte verbinden Rohrstuecke mit Boegen bzw. Boegen mit verlaengerten Enden, Stutzen oder T-Stuecken. Eine nichtlineare Finite-Elemente-Parameterstudie von Innendruck- und ebener Biegebelastung, die einen grossen Teil der relevanten Rohrleitungen des Primaer- und Sekundaerleitungssystems abdeckt, vergleicht die Beanspruchung von Umfangsdurchrissen in Bogenanschlussnaehten mit denen zwischen Geradrohrstuecken. Bei der fuer die Umfangsnaehte relevanten wegkontrollierten Biegebeanspruchung infolge behinderter Waermedehnung des Systems treten an den Bogen-Rohr-Naehten bei den heute ueblichen Innendruckniveaus kleinere bzw. vergleichbare Beanspruchungen und damit groessere oder nahezu gleich grosse kritische Durchrisslaengen wie in Rohr-Rohr-Verbindungen auf. Bei kraftkontrollierten Lasten sehen die Regelwerke staerkere Einschraenkungen der Beanspruchungen vor. Im Bereich zulaessiger Lasten sind die kritischen Durchrisslaengen in Bogenanschlussnaehten aehnlich gross wie die in Verbindungen von Geradrohren. Es ist in den interessierenden Faellen konservativ bis realistisch die fuer Geradrohrstuecke gefundenen kritischen Durchrisslaengen zu uebernehmen. (orig.)
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Additional details
Additional titles
- Original title (German)
- Vergleich kritischer Umfangsdurchrisslaengen in Schweissnaehten zwischen Geradrohrstuecken mit Schweissnaehten an Rohrbogen-Geradrohrverbindungen mit und ohne Innendruck bei kraft- und wegkontrollierter Biegebelastung
Publishing Information
- Imprint Title
- 23. MPA-Seminar: Safety and reliability of plant technology with special emphasis on behaviour of pressurized components and systems at increased loading. Vol. 2. Papers 27-50
- Imprint Pagination
- 431 p.
- Journal Page Range
- p. 30.1-30.19
- Report number
- INIS-DE--0022
Conference
- Title
- Safety and reliability of plant technology with special emphasis on nuclear technology - behaviour of pressurized components and systems at increased loading
- Original Conference Title
- 23. MPA-Seminar: Sicherheit und Verfuegbarkeit in der Anlagentechnik mit dem Schwerpunkt Kerntechnik - Verhalten von druckfuehrenden Komponenten und Systemen bei erhoehten Belastungen
- Acronym
- 23. MPA seminar
- Dates
- 1-2 Oct 1997
- Place
- Stuttgart (Germany)
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 29058477
- Subject category
- S36: MATERIALS SCIENCE; S22: GENERAL STUDIES OF NUCLEAR REACTORS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Conference
- Descriptors DEI
- BENDING; COMPARATIVE EVALUATIONS; CRACK PROPAGATION; CRACKS; ELASTICITY; FINITE ELEMENT METHOD; FRACTURE MECHANICS; LEAKS; PIPES; SAFETY ANALYSIS; WELDED JOINTS
- Descriptors DEC
- CALCULATION METHODS; DEFORMATION; EVALUATION; JOINTS; MECHANICAL PROPERTIES; MECHANICS; NUMERICAL SOLUTION
Optional Information
- Notes
- Imprint:23. MPA-Seminar: Sicherheit und Verfuegbarkeit in der Anlagentechnik mit dem Schwerpunkt Verhalten von druckfuehrenden Komponenten und Systemen bei erhoehten Belastungen. Bd. 2. Vortraege 27-50