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، نگرانی های رو به رشد محیط طبیعی و زیرساخت های انرژی جهانی قرار دارد. فاجعه های زیست محیطی 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 سال های 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 مکانیزم های دقیق این فرآیند پیچیده هستند میباشد.
هدف اصلی در نوشتن این کتاب، ارائه خلاصه و مهمتر، تاریخچه ای 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 کرده اند قدردانی شود.
این نه فصل برای پاسخگویی به نیازهای دانشمندان، مهندسین، مدیران، تکنسین ها، 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، ویژگی های 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، روش های 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.
فن آوری 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، کرنش هاي 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 سیستم های 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 تکنیک های 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 تلاش ها 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
نوبت چاپ: اول
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