انتشارات عطران

کتاب ترک خوردگی توام با تنش در خطوط لوله فولادی (دکتر محمدعلی مهتدی بناب، معصومه عزیزیان، محمد عزیزیان)

0

پیشگفتار

در این کتاب، دکتر چنگ یک بحث جالب توجه از ترک خوردگی توام با تنش ارائه می­دهد که مشاهدات خود را در مورد این شکست پیچیده با خوانندگان به اشتراک می­گذارد. او این کتاب را برای همه کسانی که می­خواهند مفهوم ترک خوردگی توام با تنش را بدانند، به عنوان پایه­ ای برای زیرساخت ­های خط لوله که نیازهای انرژی جامعه را تأمین می­کند، نوشته است.

دکتر چنگ به طرز ماهرانه­ ای توضیح می­دهد و اساسی­ترین جنبه­ های این نوع خوردگی با واقعیت­های مهندسی را با تجربه خود در صنعت خط لوله از جمله تاریخچه مرتبط می­سازد. او شرایطی را که طی سال­های طولانی در طول عمر عملیاتی خط لوله ایجاد می­شود و منجر به ایجاد و رشد ترک خوردگی­های تنشی می­شود را تشریح می­کند. در نه فصل، او  خواننده را به سوی علم ترک خوردگی تنشی هدایت می­کند، به طوریکه آن در حال حاضر در سطح اتم فهمیده می­شود، به بحث در مورد خاک محیط و جنبه­ های مهندسی ساخت و نگهداری خطوط لوله فولادی جوش داده شده با پیچیدگی­هایی که مناطق جوش را تحت تأثیر قرار می­دهند، می­پردازد.

پس از بررسی جنبه ­های اساسی و مهندسی دکتر چنگ استراتژی­هایی برای مدیریت ترک خوردگی تنشی با جلوگیری، تشخیص، نظارت بر رسیدن به هدف صفر شکست­-­بدون شکست­- به طوریکه در واقع، صفر به معنای صفر است و هیچ معنی ندارد که اطمینان از قابلیت انتقال انرژی خط لوله، حفاظت از محیط زیست و ایمنی عمومی را تضمین کند. در طول این کتاب، فن­آوری­های مدیریت ترک خوردگی تنشی به عنوان عناصر ضروری برای حفظ یکپارچگی خط لوله مورد بحث قرار می­گیرد.

به طور خلاصه، دکتر چنگ با نوشتن این کتاب، یک سرویس مهم و یک منبع ارزشمند از دانش و اطلاعات در مورد فن­آوری­هایی برای مدیریت ترک خوردگی تنشی و افزایش یکپارچگی خط لوله را ارائه داده است. من این کتاب را به همه کسانی که علاقه ­مند به این موضوع هیجان­ انگیز هستند، توصیه می­کنم. این محدوده تکنولوژی به سرعت در حال گشترش است و برای همه کسانی که زندگی استاندارد آن­ها به انرژی بستگی دارد و برای جلب آرزوها و رویاهایشان برای آینده انرژی حیاتی است.

 

 اوتاوا،اونتاریو،کانادا

آر.وینیستون ویری

    جولای،2012

ویرایشگر سری

سری وایلی در خوردگی

 

 

مقدمه مولف

خط لوله در پیوند با اقتصاد ملی، نگرانی­های رو به رشد محیط طبیعی و زیرساخت­های انرژی جهانی قرار دارد. فاجعه­های زیست­محیطی مانند انفجار تراژیک دکل حفاری دپ واتر هورایزان باعث کاهش تحمل عمومی در       فعالیت­های انسانی می­شود که منجر به انتشار هیدروکربن­ ها در محیط طبیعی می­شود. پس از گذشت چندین دهه خارج از افکار عمومی، صنعت خط لوله در حال حاضر در مرکز یک بحث جامع جهانی که شامل منافع چندگانه می­شود، ظاهر می­شود.

اولین بار در سال­های 1960 در خطوط لوله در ایالات ­متحده مشاهده شد و بعداً در دهه 1980 در خطوط لوله کانادایی گزارش شد. ترک خوردگی تنشی به عنوان یک چالش برای صنعت که به طور فزاینده­ای با استفاده از عملیات ایمنی خطوط لوله و همچنین منبع انگیزه علمی برای محققان که در تلاش برای درک مکانیزم­های دقیق این فرآیند پیچیده هستند می­باشد. هدف اصلی در نوشتن این کتاب، ارائه خلاصه و مهم­تر، تاریخچه­ای از وضعیت کنونی درک علمی و عملی مهندسی مربوط به ترک خوردگی تنشی خط لوله است. علاوه بر این، تهیه این کتاب در نظر گرفته شده تا از محققان و مهندسین متعدد که در زمینه ترک خوردگی تنشی خط لوله کمک کرده­اند قدردانی شود.

این نه فصل برای پاسخگویی به نیازهای دانشمندان، مهندسین، مدیران، تکنسین­ها، دانشجویان و همه کسانی که نیاز به دانش در این زمینه دارند طراحی شده است. این کتاب، خطوط لوله، توسعه صنعت خط لوله جهانی و اثرات خطرناک ترک خوردگی تنشی را بر روی یکپارچگی این سیستم­ ها معرفی می کند. فصل دوم به بررسی اصول ترک خوردگی تنشی در فلزات می­پردازد. به طور مشخص، توجه به ترکیبات فلزی و محیطی که باعث ترک خوردگی تنشی می­شوند،جنبه­ های متالورژیکی، مکانیکی و زیست­محیطی آن و مکانیزم­های مختلفی که نشان دهنده شروع و انتشار ترک خوردگی­های تنشی در فلزات هستند، توضیح داده می­شود. علاوه بر این، وقوع و ویژگی­های خسارت ناشی از هیدروژن و خستگی خوردگی با ترک خوردگی تنشی مقایسه می­شود. نقش فعالیت میکروبیولوژیکی در فرآیندهای ترک خوردگی تنشی نیز مورد بحث قرار گرفته است.

فصل 3 تا 6 ترک خوردگی تنشی را به عنوان یک پدیده و مکانیزم منحصر به فرد معرفی می­کند که می­تواند به شکست در خط لوله منجر شود. همچنین مباحث طیف گسترده­ای از شرایط محیطی را که مربوط به عملیات خط لوله هستند، شامل pH تقریباً خنثی، الکترولیت اشباع­شده با pH بالا و محیط خاک اسیدی را پوشش می­دهد. علاوه بر این، ویژگی­های اصلی و عوامل مرتبط با ترک خوردگی تنشی خط لوله خلاصه می­شود. این تصویر از ترک خوردگی تنشی شامل هر دو حالت نظری و عملی فعلی دانش در اطراف سینتیک انتشار، روش­های پیش­بینی و مکانیزم راه اندازی ترک است.

فصل 7 بر خوردگی و ترک خوردگی تنشی متمرکز است که در جوش ­های خط لوله، با اتصالات نزدیک به متالورژی فولاد محلی و ویژگی­های الکتروشیمیایی رخ می­دهد. فن­آوری فولاد خطوط لوله با استحکام بالا و متالورژی فولادهای خط لوله با استحکام بالا در فصل 8 بحث شده است. به عنوان خط لوله پیشرفته، فولادهای با استحکام بالا از فولادهای معمولی با ویژگی­های متالورژیکی، مکانیکی و میکرو­الکتروشیمیایی منحصر به فرد هستند. همه این­ها باعث وقوع آسیب هیدروژن، خوردگی و ترک خوردگی تنشی می­شود. به طور خاص، کرنش­هاي پيچيده بر روي خطوط لوله فولادي با استحکام بالا و پيامدهاي مربوط به خوردگي فولادها و استفاده از نظريه مكالکتروشيميايي براي پيش­بيني انتشار نقص و ارزيابي مقاومت باقي­مانده فولاد معرفي مي­شوند. این گفتمان­ ها به عنوان یک پایه قابل­ اعتماد برای طراحی خطوط لوله بر روی سیستم­های ضدخوردگی و جلوگیری از ترک خوردگی تنشی خدمت می­کنند. فصل 9 بررسی شیوه ­های صنعتی فعلی در مدیریت ترک خوردگی تنشی خط لوله، از جمله پیشگیری، نظارت و  تکنیک­های کاهش آن است. علاوه بر این، نشان داده شده است که چگونه مدیریت ترک خوردگی تنشی با برنامه­ های مدیریت یکپارچگی گسترده در استفاده از سیستم­ های خط لوله مدرن به کار گرفته شده است.

ویژگی منحصر به فرد این کتاب در حقیقت این نیست که این کتاب اولین کتابی است که درباره­ ی ترک خوردگی تنشی خط لوله مشارکت می­کند، اما شامل آخرین نتایج تحقیق و اطلاعات مربوط به ترک خوردگی تنشی خط لوله است. برای کمک به خواننده در درک جنبه­ های علمی مرتبط با پدیده ترک خوردگی تنشی خط لوله، تعدادی از مدل­ های نظری و مفاهیم توسعه یافته ­اند. علاوه بر این، نتایج مفهومی و مدل­سازی بر ­اساس اندازه­گیری­ های الکتروشیمیایی میکروسکوپی پیشرفته پشتیبانی می­شود. به نوبه خود، ادغام موثر الکتروشیمیایی، میکروالکتروشیمیایی، علم مواد و تکنیک­های تجزیه و تحلیل سطح کمک می­کند، تا به یک پیشرفت درک اساسی در مورد این پدیده برسیم. علاوه بر این، مفاهیم و مدل­های علمی که در بحث­های بعدی مورد بررسی قرار می­گیرند، روش­های معتبر و دقیق را برای صنعت پیش­بینی، نظارت و مدیریت ترک خوردگی تنشی خط لوله ارائه می­دهند.

من بسیار خوشحال هستم که عمیق ­ترین قدردانی را به دکتر وینستون ویری ابراز می­کنم، که مقدمه را برای این کتاب نوشت. در هفت سال گذشته، من با خوشحالی از تعاملات مکرر با وینستون در مسائل متنوع در زمینه مهندسی خط لوله برخورد کردم. راهنمایی­های او، تشویق و سرپرستی او در شکل­گیری و تکامل حرفه­ای من ارزشمند بوده است.

از دکتر رون هوگو برای حمایت متمرکز از کار دانشگاهی من در دانشگاه کالگری تشکر می­کنم. نقش او در توسعه مرکز مهندسی خط لوله در دانشگاه و در جامعه محلی می­تواند بیش از حد مورد تاکید قرار گیرد. این تلاش­ها برای ایجاد یک محیط­کار ایده­آل برای تحقیقات من در خط لوله کمک کرده است.

من چندین بار به خاطر بحث و گفتگوهای پرباری که با دکتر بیل شاو، جینگلی لو، فریزر کینگ و بسیاری از همکاران و دوستان دیگر داشته­ام قدردانی می­کنم. همچنین به کمک­های اختصاص داده شده و بی­پایان دانشجویان و شاگردان فوق ­دکترایی که در گروه تحقیقاتی من حضور داشتند، مدیون هستم.

من از آقای مایکل لونتال جان والی و پسران برای صبر و درک درستی که از مدت زمان لازم برای تهیه این کتاب داشتند، سپاسگزاری می­کنم. در واقع، رویدادهای مکرر غیر­منتظره­ای در فرآیند کلی وجود داشته، که پشتیبانی مایکل در تکمیل این پروژه بسیار مهم بود.

کمک­های تحقیقاتی از کانال تحقیقات صندوق­های ملی کانادا، شورای پژوهشی علوم ­طبیعی و مهندسی کانادا (NSERC)، بنیاد نوآوری کانادا (CFI) مرکز مهندسی خط لوله دانشکده فنی شولیک، دانشگاه کالگری و تعدادی از  سازمان­های صنعتی که شرایط مطلوبی برای حمایت از یک محیط تحقیقاتی فعال ایجاد کرد نوشتن این کتاب را میسر کرد.

من از کمک­های ارائه شده توسط این برنامه ­ها و سازمان­ ها سپاسگزار هستم.

بالاخره من از همسر و پسرم تشکر می ­کنم که از بسیاری جهات مرا تشویق کرده و در نوشتن این کتاب مرا حمایت کرده ­اند.

 

فرانک چنگ

کلگری،آلبرتا،کانادا

فهرست

پیشگفتار

مقدمه مولف

فهرست اختصارات و نمادها

فصل اول: مقدمه

1-1 لوله ها به عنوان “بزرگراه ­های انرژی”

1-2 مدیریت ایمنی لوله کشی و یکپارچه سازی

1-3 ترک خوردگی توام با تنش خطوط لوله

مراجع

 فصل دوم: اصول ترک خوردگی توام با تنش

2-1 تعریف ترک خوردگی توام با تنش

2-2 ترکیبات محیطی فلز خاص

2-3 ملاحظات متالورژی ترک خوردگی توام با تنش

      2-3-1 تأثیر مقاومت مواد در ترک خوردگی توام با تنش

      2-3-2 اثر ترکیب آلیاژ بر روی ترک خوردگی توام با تنش

      2-3-3 تأثیر عملیات حرارتی بر روی ترک خوردگی توام با تنش

      2-3-4 رسوب مرز دانه

      2-3-5 جداسازی مرز دانه

2-4 الکتروشیمی ترک خوردگی توام با تنش

      2-4-1 ترمودینامیک ترک خوردگی توام با تنش

      2-4-2 سینتیک ترک خوردگی توام با تنش

2-5 مکانیزم ترک خوردگی توام با تنش

      2-5-1 مکانیزم­های آغازین ترک خوردگی توام با تنش

 2-5-2 گسترش انتشار ترک خوردگی توام با تنش

 2-5-3 ترویج مکانیکی شکستگی مکانیکی

2-6 اثر هیدروژن بر تخریب ترک خوردگی توام با تنش و هیدروژن

       2-6-1 منابع هیدروژن

       2-6-2 خصوصیات هیدروژن در فلزات

       2-6-3 اثر هیدروژن

       2-6-4 مکانیزم آسیب هیدروژن

2-7 نقش میکروارگانیسم­ها در ترک خوردگی توام با تنش

       2-7-1 خوردگی میکروبی

       2-7-2 میکروارگانیسم­های درگیر در خوردگی میکروبی

       2-7-3 نقش خوردگی میکروبی در فرآیندهای ترک خوردگی توام با تنش

 2-8  خستگی خوردگی

       2-8-1 ویژگی­های شکست خستگی

       2-8-2 ویژگی های خستگی خوردگی

       2-8-3 عوامل موثر بر خستگی خوردگی و مدیریت خستگی خوردگی

2-9 مقایسه ترک خوردگی توام با تنش، ترک القایی هیدروژن، خستگی خوردگی

مراجع

فصل سوم: درک ترک خوردگی توام با تنش در خطوط لوله

1-3 مقدمه

2-3  تاریخچه کار عملی ترک خوردگی توام با تنش در لوله ها

       1-2-3 مورد 1: ترک خوردگی توام با تنش درخطوط لوله انبریج گلاناوان (در خط لوله نفت)

       2-2-3 مورد 2: ترک خوردگی توام با تنش لوله ­های ویلیامز لیک (ترک خوردگی توام با تنش در یک خط لوله گاز)

3-3 ویژگی­های عمومی ترک خوردگی توام با تنش خطوط لوله

       3-3-1 ترک خوردگی توام با تنش خطوط لوله با pH بالا

       3-3-2 ترک خوردگی توام با تنش  pH تقریباً خنثی

       3-3-3 خصوصیات ترک خوردن

4-3 شرایط برای ترک خوردگی توام با تنش لوله

       3-4-1 محیط­های خوردگی

       3-4-2 حساسیت فولادهای خطوط لوله

       3-4-3 تنش

 5-3 اهمیت نوسان فشار در لوله­ها: ترک خوردگی توام با تنش یا خستگی خوردگی

مراجع

فصل چهارم: ترک خوردگی توام با تنش خطوط لوله pH تقریباً خنثی

4-1 مقدمه

4-2 خصوصیات اولیه

4-3 عوامل موثر

       4-3-1 پوش­ها

       4-3-2 حفاظت کاتدیک

4-3-3 مشخصات خاك

4-3-4 میکروارگانیسم­ها

4-3-5 دما

4-3-6 تنش

4-3-7 متالورژی فولاد

4-4 شروع ترک خوردگی توام با تنش با حفر ه­های خوردگی

5-4 مكانيزم انتشار ترک خوردگی توام با تنش

        5-4-1 نقش هيدروژن در افزايش خوردگي فولادها

        5-4-2 پتانسيل وابسته به ترک خوردگی توام با تنش pH تقريباً خنثي در خطوط لوله

       5-4-3 فولادهای خط لوله در محلول­هایpH  تقریباً خنثی: همیشه از محلول فعال است؟

6-4 مدل­هایی برای پیش­بینی انتشار ترک خوردگی توام با تنش در pH نزدیک به خنثی

مراجع

فصل پنجم: ترک خوردگی توام با pH بالا تنش در خطوط لوله

1-5 مقدمه

2-5 ویژگی­ های اولیه

3-5 عوامل مؤثر

        3-5-1 پوشش­ ها

        3-5-2 حفاظت کاتدیک

        3-5-3 خصوصیات خاک

        3-5-4 میکروارگانیسم­ها

        3-5-5  دما

        3-5-6 تنش

        3-5-7 متالورژی

4-5 مكانيزم­های شروع تنش ترک خوردگی اولیه

        4-5-1 مكانيزم خوردگي الکتروشيميايی فولادهای خطوط لوله در لايه نازك الکتروليت كربنات-بی­كربنات تحت كنترل­شده تحت پوشش پراكنده

        4-5-2 مدل مفهومی برای ایجاد ترک خوردگی­های تنشی در یک الکترولیت کربنات-بی­کربنات با pH بالا در یک پوشش تخریب­شده

5-5 مكانيزم­ها براي آغاز ترک خوردگی توام با تنش

        5-5-1 پیشرفت انحلال آنودیک در نوک ترک

        5-5-2 افزایش خوردگی حفره­ای در نوک ترک

        5-5-3 ارتباط ساختار مرز دانه

6-5 مدل­هایی برای پیش­بینی سرعت رشد ترک خوردگی توام با تنش pH بالا

مراجع

فصل ششم: ترک خوردگی توام با تنش خطوط لوله در محیط­های اسیدی

1-6 مقدمه

2-6  ويژگي­هاي اوليه

3-6 مکانیزم خوردگی الکتروشیمیایی فولادهای لول ه­ای در محلول­ های خاکی اسیدی

4-6 مكانيزم ­ها براي شروع و انتشار ترک خوردگی توام با تنش

5-6 اثر نرخ کرنش بر روی ترک خوردگی توام با تنش لوله­ ها در خاک ­های اسیدی

مراجع

فصل هفتم: ترک خوردگی توام با تنش در جوش­های خط لوله

1-7 مقدمه

2-7 مبانی فلزکاری جوش

2-7-1 فرآیندهای جوشکاری

2-7-2 استحکام و میکروساختار جوش

2-7-3 پارامترهای تاثیر­گذار بر فرآیند جوش

2-7-4  نقص در ضایعات جوش

3-7 جوش لوله: مسائل متالورژی

3-7-1 جوش فولاد  X70

3-7-2 جوش فولاد X80

3-7-3 جوش فولاد X100

4-7 جوش لوله: مسائل مکانیکی

4-7-1 تنش باقی­مانده

4-7-2 سختی سنجی جوش

5-7 جوشكاري لوله: عناصر محيطي

5-7-1 معرفی هیدروژن به جوش­ها

5-7-2 خوردگی در جوش

5-7-3 الکتروشیمیایی خوردگی موضعی در جوش­های خطی

6-7 ترک خوردگی توام با تنش در جوش­های خطوط لوله

6-7-1 اثرات خواص مواد و میکروساختار

6-7-2 اثرات فرآیند جوشکاری

6-7-3 ترک خوردگی توام با تنش هیدروژن سولفید در جوش­های خط لوله

مراجع

فصل هشتم: تنش ترک خوردگی  فولادهای با استحکام بالا

1-8  مقدمه

2-8 توسعه تکنولوژی لوله ­های فولادی با استحکام بالا

2-8-1  تکامل فولادهای خط لوله

2-8-2 فولادهای با استحکام بالا در خط لوله جهانی

3-8 متالوژی فولادهای با استحکام بالا

3-8-1  پردازش ترمومکانیکی کنترل­ شده

3-8-2 رفتار آلیاژ

3-8-3 میکروارگانیسم فولادهای با استحکام بالا

3-8-8 نقص­ های متالورژیکی

4-8 حساسیت فولاد­های با استحکام بالا به تخریب هیدروژن

4-8-1 هیدروژن تاول زده و ­HIC در فولادهای خطوط لوله با استحکام بالا

4-8-2 رفتار نفوذ هیدروژن فولادهای با استحکام بالا

5-8  متالوژی میکروالکترو شیمیایی فولادهای با استحکام بالا

5-8-1 فعالیت میکروالکترو شیمیایی در نقص­های متالوژیکی

5-8-2 انحلال ترجیحی و خوردگی حفره در اطراف آخال­ها

6-8 فرسودگی زودرس فولاد­های با استحکام بالا و تاثیر آن بر تنش ترک خوردگی خطوط لوله

6-8-1 اصول پیری (فرسودگی) تنش

6-8-2 پیری کششی فولادهای خطوط لوله با استحکام بالا

6-8-3 تاثیر پیری کششی بر روی تنش ترک خوردگی خطوط لوله با استحکام بالا

7-8 کرنش بر اساس طراحی خطوط لوله فولادی با استحکام بالا

7-8-1 تنش با توجه به حرکت لوله-زمین

7-8-2 اثرات پارامتری بر ترک خوردن لوله­ های تحت SBD

8-8 تاثیر مکانی الکتروشیمیایی خوردگی لوله های تحت فشار

مراجع

فصل نهم: مدیریت ترک خوردگی توام با تنش درخط لوله

1-9 ترک خوردگی توام با تنش در مدیریت یکپارچه خطوط لوله

1-9-1 عناصر مدیریت خط لوله

1-9-2 ارزیابی اولیه و تحقیق در مورد حساسیت به ترک خوردگی توام با تنش

1-9-3 طبقه­بندي شدت ترک خوردگی توام با تنش و ارزیابی بعد از آن

1-9-4 انتخاب محل ترک خوردگی توام با تنش

1-9-5  ارزیابی ریسک تنش ترک خوردگی

2-9 پیشگیری از ترک خوردگی توام با تنش لوله

2-9-1 انتخاب و کنترل مواد

2-9-2 کنترل تنش

2-9-3 کنترل محیط ­ها

3-9 نظارت و شناسایی ترک خوردگی توام با تنش خطوط لوله

3-9-1 بازرسی­های درون خطی

3-9-2 پیگ­ های هوشمند

3-9-3 بازرسی هیدرواستاتیک

3-9-4 گشت­زنی (پاسبانی) خط لوله

4-9 کاهش ترک خوردگی توام با تنش خط لوله

مراجع

نوبت چاپ: اول

قیمت روی جلد: 200000 ریال

جهت پاسخگویی به سؤالات و تهیه کتاب مربوطه می توانید از طریق گزینه خرید محصول و پل ارتباطی انتشارات عطران اقدام نمایید:

دفتر مرکزی نشر عطران:                ۶۶۱۹۱۰۰۰ -۰۲۱

شماره تلگرام پشتیبانی (۲۴ ساعته): 09108172896

انتشارات عطران 021-66191000 WWW.ATRANBOOK.IR

انتشارات عطران
021-66191000
WWW.ATRANBOOK.IR

نظرات بسته اند