فهرست مطالب
مجله مواد نوین
سال سیزدهم شماره 3 (پیاپی 49، پاییز 1401)
- تاریخ انتشار: 1402/07/12
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 1-13مقدمه
خطوط لوله انتقال نفت و گاز دارایی هایی فیزیکی با ارزشی هستند که همواره در معرض صدمه و شکست توسط عوامل مختلفی قرار دارند. همانند تمام تجهیزات ، خطوط لوله نیز همواره تحت بازرسی، پایش، ارزیابی دوره ای قرار می گیرند. لذا یکپارچگی، ایمنی و قابلیت اطمینان آنها جهت تداوم تولید و انتقال محصولات با ارزش از مهمترین چالش های مدیران یک واحد صنعتی می باشد.
روشبا توجه به اهمیت ایجاد یک سیستم مدیریت یکپارچگی (Pipeline integrity management systems) بصورت مکانیزه و هوشمند به منظور حفظ سلامتی کارکنان و عموم مردم و نیز حفظ محیط زیست، افزایش طول عمر و قابلیت اطمینان کارکرد ایمن خطوط لوله در چارچوب استانداردهای مرتبط ضروری می باشد. این مقاله به معرفی اصول ومفاهیم پیاده سازی PIMS در فرآیند مدیریت انتقال خطوط لوله گازمطابق استاندارد ASME B31.8s جهت دستیابی به مدیریت اثربخش پرداخته و به دنبال آن به بررسی واماندگی های خطوط لوله عملیاتی با جمع آوری داده ها و تاریخچه عملکرد می پردازد.
یافته هادر این مطالعه با گردآوری مجموعه ای از فعالیت ها تحت عنوان سیستم مدیریت یکپارچگی خطوط لوله، برای خطوط لوله مناطق زاگرس جنوبی تحت عنوان شناسنامه خطوط لوله و تجزیه و تحلیل داده های جمع آوری شده طی یک دوره ده ساله نشان داده شد که پیاده سازی یک سیستم مدیریت یکپارچه منجر به بهبود نظارت، بهره وری بالاتر، عمر دارایی طولانی تر، افزایش در دسترس بودن دارایی و اطمینان از انطباق با دستورالعمل های نظارتی در عملکرد سیستم های خط لوله خواهد شد.
نتیجه گیریدر این مطالعه با گردآوری مجموعه ای از فعالیت ها تحت عنوان سیستم مدیریت یکپارچگی خطوط لوله، برای خطوط لوله مناطق زاگرس جنوبی تحت عنوان شناسنامه خطوط لوله و تجزیه و تحلیل داده های جمع آوری شده طی یک دوره ده ساله نشان داده شد که پیاده سازی یک سیستم مدیریت یکپارچه منجر به بهبود نظارت، بهره وری بالاتر، عمر دارایی طولانی تر، افزایش در دسترس بودن دارایی و اطمینان از انطباق با دستورالعمل های نظارتی در عملکرد سیستم های خط لوله خواهد شد.
کلیدواژگان: سیستم مدیریت یکپارچگی خطوط لوله، واماندگی، ارزیابی ریسک، ارزیابی یکپارچگی، خطوط لوله انتقال گاز -
صفحات 15-26
بروز پدیده خوردگی و بطور ویژه خوردگی میکروبی در نیروگاه های حرارتی به دلیل استفاده مکرر از منابع آب آلوده به عنوان سیال خنک کن از دیرباز حامل مشکلات اقتصادی، کاهش راندمان، خرابی تجهیزات و ایجاد نقص فنی بوده است. در این کار هدف گردآوری اطلاعات پیرامون پدیده خوردگی میکروبی در آب چرخه خنک کن نیروگاه شهید بهشتی لوشان و ارایه چندین راهکار جهت کاهش بروز خوردگی میکروبی در آب خنک کن می باشد. به منظور بررسی پارامترهای اثرگذار بر پدیده خوردگی میکروبی، آزمون های عمومی، آزمون های میکروبی و آزمون های سنجش یون ها برای این نیروگاه انجام گردیده است. آزمون های میکروبی شامل آزمون TBC سنجش تعداد کل باکتری ها (آزمون عمومی) و آزمون های اختصاصی سنجش باکتری های خاص نظیر APB، FP، IRB، NRB، Aero، SRB و TRB می باشد. آزمون پارامترهای فیزیک و شیمیایی (pH، هدایت الکتریکی، درصد شوری، سختی و دمای آب) و سنجش آنیون ها و کاتیون ها نیز به صورت تکمیلی انجام گرفت. براساس نتایج آزمون ها، غلظت یون کلسیم در نمونه بسیار بالا بوده (ppm 517) و این مورد باعث افزایش رسوب گذاری و ماند آب در چرخه خنک کن خواهد شد. از طرفی، غلظت بالای سولفات (ppm 2126) عامل ایجاد رشد باکتری SRB در نمونه می شود. لذا، روش های کنترل عوامل رسوب گذار و میکروبی که منجر به خوردگی میکروبی می شوند در دستور کار قرار گرفته است. روش های معمول نظیر کلرزنی و ازن زنی در اولویت اول راهکارهای مقابله با عوامل میکروبی قرار می گیرد. با توجه به بالا بودن غلظت یون سولفات پیشنهاد می گردد به عنوان یک راهکار در اولویت دوم حذف انتخاب گزین یون سولفات در دستور کار قرار گیرد. به دلیل غلظت بالای یون کلسیم و در نتیجه آن قلیاییت بالا، رژیم های شیمیایی کاربردی در زلال ساز نظیر افزودن آهک، کلروفریک و منعقد کننده ها به عنوان راهکار در اولویت سوم قرار می گیرند.
کلیدواژگان: خوردگی میکروبی، نیروگاه حرارتی، کنترل کیفیت آب، چرخه خنک کن، کنترل شیمیایی -
صفحات 27-40مقدمه
در این پژوهش تاثیر همزمان CaO و MgO به عنوان اصلی ترین اکسیدهای فعال کننده واکنش ها در حین پخت سریع کاشی های سرامیکی بر مسیر تحولات و تشکیل فاز مفید آنورتیت و کاهش فاز مخرب ژلنیت مطالعه شد.
روشکربنات کلسیم به عنوان منبع تامین اکسید CaO و پودر تالک به عنوان منبع تامین کننده MgO انتخاب شدند. آمیزها پس از شکل دهی با پرس، عملیات حرارتی شده و بدنه ها زینتر شدند. برای ارزیابی سازو کار تشکیل محصول از روش های آنالیزXRD، Dilatometery و SEM/FESEM استفاده گردید. فازهای بدنه های ساخته شده به وسیله آزمون پراش اشعه ایکس شناسایی شدند. از طریق نرم افزار Maud درصد وزنی فازهای تشکیل دهنده محاسبه شد.
یافته هابررسی ها نشان داد که با کاهش نسبت CaO/MgO، درصد وزنی فاز آنورتیت روند افزایشی داشت. همین طور با کاهش نسبت CaO/MgO ضریب انبساط حرارتی روند کاهشی پیدا کردند. به طوری که کمترین ضریب انبساط حرارتی (6-10×75/7 واحد بر درجه سانتیگراد) گزارش شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که با ریزدانه کردن منابع اولیه کربنات کلسیم و تالک، فاز مضر ژلنیت از ریزساختار نهایی حذف و فاز آنورتیت (تا 10% وزنی) بیشتر شد. همین طور فاز آنورتیت رشد بیشتری کرده است.
نتیجه گیریدر تحقیق حاضر، با توجه به ارتباط مستقیم خواص نهایی با مواد اولیه، ریزساختار نهایی، فازهای تشکیل شده، تحولات ریزساختاری و مسیر انجام این تحولات، بدنه های گوناگونی از منابع مختلف و رایج تهیه شد و هریک به طور جداگانه مورد مطالعه قرار گرفت و در آخر نسبت بهینهCaO/MgO، با در نظر گرفتن ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و ریزساختاری در بدنه ها مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت.
کلیدواژگان: کاشی دیوار، دیلاتومتری، جذب آب، انبساط حرارتی، انقباض پخت، استحکام خمشی -
صفحات 41-56مقدمه
چاپ جوهر رسانا یکی از روش های ایجاد خطوط رسانای نقره در ادوات الکترونیکی است. در این پژوهش، جوهر رسانای نقره با گرانروی مناسب سنتز شد. سپس جوهر سنتز شده به روش چاپ مستقیم جوهر روی الکترودهای سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه اعمال و نقش آن در افزایش بازده سلول بررسی گردید.
روشجوهر نقره به روش لویس-واکر سنتز شد. ابتدا استات نقره در آمونیوم هیدروکساید حل و سپس فرمیک اسید به عنوان عامل احیا کننده به صورت قطره قطره به آن اضافه شد. برای افزایش گرانروی جوهر، هیدروکسی اتیل سلولوز به آن افزوده شد. دستگاه چاپ جوهر در آزمایشگاه ساخته و پارامترهای مختلف فرآیند چاپ مستقیم جوهر مورد بررسی قرار گرفت. سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه از اتصال الکترود فوتوآند و الکترود مقابل و تزریق الکترولیت به فضای بین آن دو ساخته شد. فوتوآند از لایه متخلخل حساس شده با رنگینه N719 روی FTO و الکترود مقابل از لایه پلاتین روی FTO تشکیل شده است. در آخر خطوط رسانای نقره روی دو الکترود اعمال شد و پارامتر های فوتوولتاییک آن تحت نور خورشید شبیه سازی شده با شدت 100 وات بر سانتیمتر مربع اندازه گیری شد.
یافته هااز بین غلظت های مختلف هیدروکسی اتیل سلولوز، غلظت جرمی 3/2% بهترین نتیجه را حاصل کرد. فاصله بین نوک نازل از زیرلایه، کمتر از یک مقدار بحرانی، تاثیری بر خط نقره اعمال شده نداشت اما بیشتر از آن خطوط حاصل ناپیوسته شد. با افزایش نرخ تزریق جوهر، این فاصله بحرانی افزایش یافت. افزایش نرخ تزریق جوهر منجر به افزایش ضخامت و عرض لایه اعمال شده گردید. دمای 360 درجه سانتیگراد به عنوان کمترین دمای تفجوشی که منجر به مقاومت الکتریکی نزدیک به صفر می شود اندازه گیری شد. مشاهدات نشان داد که اعمال خطوط نقره ساخته شده در این پژوهش بر سلول های خورشیدی حساس شده با رنگینه سبب افزایش بازده آنها از 5/1% به 8/2% می شود.
نتیجه گیریجوهر نقره با موفقیت سنتز شد و پارامترهای بهینه فرآیند اعمال آن بر زیرلایه بدست آمد. از جوهر سنتز شده برای ساخت خطوط رسانای سلول خورشیدی حساس شده با رنگینه استفاده شد و افزایش بازده مشاهده گردید.
کلیدواژگان: سلول خورشیدی، جوهر رسانای نقره، چاپ مستقیم جوهر، خطوط جمع کننده جریان، گرانروی -
صفحات 57-71مقدمه
کامپوزیت های زمینه پلیمری رسانای الکتریکی ([1]CPC) به تازگی مورد توجه محققان و صنعت گران قرار گرفته است. متاسفانه، CPCهای معمولی که دارای شبکه رسانایی تصادفی هستند معمولا به درصد بالای پرکننده برای ایجاد رسانایی مطلوب نیاز دارند. در پژوهش پیش رو به منظور نیل به رسانایی بالا در درصدهای کم پرکننده از کامپوزیت های پلیمری رسانای الکتریکی با ساختار جدایش یافته[2] استفاده شده است.
روشنانوکامپوزیت های زمینه پلی اتیلن با چگالی بالا، تقویت شده با نانولوله کربنی خالص و نانولوله کربنی اصلاح سطح شده با ساختار جدایش یافته به روش اختلاط در حالت خشک تولید شدند.
یافته هانتایج تصاویر میکروسکوپی نشان می دهد که در هر دو نوع کامپوزیت خالص و اصلاح سطح شده ساختار جدایش یافته ایجاد شده و نانولوله های کربنی در فصل مشترک بین گرانول ها قرار گرفته اند. نتایج رسانایی نشان داد که با افزایش میزان نانولوله کربنی رسانایی ساختار به صورت توانی افزایش یافته است. بیشینه مقدار رسانایی در دو کامپوزیت با نانولوله های خالص و نانولوله اصلاح سطح شده در 6 درصد وزنی به ترتیب مقادیر s/m675/47 و 675/27 می باشد. بیشینه میزان محافظت در برابر امواج الکترومغناطیس در کامپوزیت تقویت شده با نانولوله کربنی خام و اصلاح سطح شده به ترتیب برابرdB 9 و 31/9 می باشد.
نتیجه گیرینتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان داد که اثر اصلاح سطح برروی میزان جذب امواج الکترومغناطیس تاثیری چندانی نداشته است، نمونه بهینه از لحاظ قیمت و خواص نمونه P-CNT6 می باشد.
کلیدواژگان: کامپوزیت زمینه پلیمری رسانا، نانولوله کربنی، اصلاح سطح نانولوله کربنی، ساختار جدایش یافته، رسانایی الکتریکی، محافظت در برابر امواج الکترومغناطیس -
صفحات 72-85مقدمه
پوشش های اکسیداسیون پلاسمایی الکترولیتی با توجه به ماهیت فشرده، چسبنده و سختی که دارند یکی از مهمترین موادی است که برای مقابله با سایش قطعات آلومینیومی بکار گرفته می شود. در سالیان اخیر بهبود خواص سطحی این پوشش ها با کمک افزودن ذرات تقویت کننده مورد توجه محققین قرار گرفته است.
روشدر این پژوهش فرایند پوشش دهی به روش اکسیداسیون الکترولیت پلاسمایی در دو حالت معمولی و کامپوزیتی روی آلومینیوم 7075 اعمال شد. برای تولید پوشش کامپوزیتی از الکترولیت یکسان با حالت معمولی استفاده شد با این تفاوت که 12 گرم بر لیتر از ذرات اکسید سیلیسیم به الکترولیت اضافه شد. مشخصه یابی پوشش ها به کمک میکروسکوپ الکترونی، آنالیز فازیابی پراش اشعه ایکس، آنالیز طیف نگار تفکیک انرژی پرتو ایکس، زبری سنجی و سختی سنجی انجام شد. بررسی رفتار تریبولوژیکی پوشش ها به کمک آزمون گوی بر دیسک و تحلیل مکانیزم سایشی نمونه ها به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی و آنالیز طیف نگار پرتو انرژی از سطوح سایشی صورت گرفت.
یافته هاهر دو پوشش دارای ساختار پنکیکی همراه با دهانه های آتشفشانی بودند. همچنین کانال های تخلیه که منجر به متخلخل شدن پوشش ها می شدند روی سطح پوشش کامپوزیتی کمتر ایجاد گردید. پوشش معمولی پوششی اکسیدی با ماهیت آمورف/کریستالی بود اما پوشش کامپوزیتی علاوه بر این دو فاز دارای فاز کریستالی اکسید سیلیسیم و مولایت بود. کمترین کاهش وزن (بیشترین مقاومت سایشی) و ضریب اصطکاک برای پوشش کامپوزیتی بدست آمد. مکانیزم سایشی نیز برای زیرلایه سایش ورقه ای و اکسیداسیونی، پوشش اکسیداسیون پلاسمایی معمولی خراشان، چسبان، اکسیداسیونی و پوشش کامپوزیتی مکانیزم های خیش ریز همراه با مکانیزم چسبان با اثرگذاری بسیار کم مشاهده شد.
نتیجه گیرینتایج حاکی از تخلخل کمتر، زبری کمتر و سختی بالاتر پوشش کامپوزیتی به دلیل حضور فازهای کریستالی اکسید سیلیسیم و مولایت در حضور ماده تقویت کننده بود. بیشترین مقاومت سایشی و ضریب اصطکاک برای پوشش کامپوزیتی بدست آمد.
کلیدواژگان: پوشش، اکسیداسیون الکترولیت پلاسمایی، کامپوزیت، سایش، اصطکاک
-
Pages 1-13Introduction
Oil and gas pipelines are valuable physical assets that are always exposed to damage and failure by various factors. Like all equipment, pipelines are regularly inspected, monitored, and evaluated periodically. Therefore, their integrity, safety and reliability to continue the production and transfer of valuable products is one of the most important challenges for managers of an industrial unit. Considering the importance of creating a mechanized and intelligent integration management system (PIMS) in order to keep the health of employees and the people and environmental protection and increase of longevity, reliability of safe operation of pipelines base on relevant standards is essential.
MethodsThis article introduces the principles and concepts of PIMS implementation in the gas pipeline transmission management process according to the ASME B31.8s standard to achieve effective management, and then examines the shortcomings of operational pipelines by collecting data and performance history.
FindingsIn this study, by collecting a set of activities called pipeline integrity management system, for the pipelines of South Zagros regions called pipelines ID card and analyzing the data collected over a ten-years period, it was shown that the implementation of an integrated management system, will lead to improved monitoring, higher productivity, longer asset life, increased asset availability and ensuring compliance with regulatory guidelines in the operation of pipeline systems.
Keywords: Pipeline integrity management system, failure, Risk Assessment, Integrity assessment, Gas transmission pipelines -
Pages 15-26
The corrosion and especially microbial corrosion in thermal power plants due to the frequent use of contaminated water sources has long been a source of economic problems, efficiency reduction, equipment and technical failure. The main reasons of these problems are a of existence of microbial organism in the water of cooling tower. In this work, the aim is to collect information on the microbial corrosion in the cooling water of Shahid Beheshti power plant of Lushan and to provide several solutions to reduce the occurrence of microbial corrosion Therefore, physicochemical properties, microbial tests and ion measurement are conducted in order to investigate the parameters affecting this phenomenon for the cooling tower of Shahid Beheshti power plant of Lushan. The microbial tests include the TBC test to measure the total number of bacteria (general test) and specific tests to measure specific bacteria such as APB, FP, IRB, NRB, Aero, SRB and TRB. Moreover, physicochemical parameters (pH, electrical conductivity, salinity percentage, hardness and water temperature), anions and cations are determined. It is observed that the calcium ion in the sample is in the range of high concentration (517 ppm) which leads to increase sedimentation and retention of water in the cooling cycle. On the other hand, the high concentration of sulfate (2126 ppm) causes the growth of SRB in the sample. For this purpose, it is very important to control and tackle these problems by applying sediment-forming and destructive microbial agents in the cycle. Common methods such as chlorination and ozonation are the first priority to deal with microbial corrosion in this power plant. Due to the high concentration of sulfate ions, it is suggested that selective removal of sulfate ions counts as a second priority. High concentration of calcium ion might be resolved by applying the chemical regimes in the clarifier such as adding CaOH, FeCl3 and coagulant and control and inhibit the microbial corrosion.
Keywords: Microbial Corrosion, Thermal power plant, Water quality control, Cooling tower: Chemical control -
Pages 27-40Introduction
In this research, the simultaneous effect of CaO and MgO as the main oxides that activate the reactions during rapid firing of ceramic tiles on the path of transformations and the formation of the beneficial phase of Anorthite and the reduction of the harmful phase of Gehlenite was studied.
MethodsCalcium carbonate was chosen as a source of CaO oxide and talc powder as a source of MgO. After forming with a press, the mixtures were heat treated and the bodies were sintered. XRD, Dilatometery and SEM/FESEM analysis methods were used to evaluate the mechanism of product formation. The phases of the manufactured bodies were identified by X-ray diffraction test. The weight percentage of constituent phases was calculated through Maud software.
FindingsInvestigations showed that with decreasing CaO/MgO ratio, the weight percentage of Anorthite phase increased. Similarly, with the decrease of CaO/MgO ratio, the coefficient of thermal expansion decreased. So that the lowest coefficient of thermal expansion (7.75 x 10-6 units per degree Celsius) was reported. Microstructural investigations showed that by fine-granulating the primary sources of calcium carbonate and talc, the harmful Gehlenite phase was removed from the final microstructure and the Anorthite phase increased (up to 10% by weight). Likewise, the crystals of Anorthite phase have grown more.
Keywords: Wall tiles, dilatometry, water absorption, thermal expansion, firing shrinkage, Flexural Strength -
Pages 41-56Introduction
Conductive gridline is essential part of electronic devices. Direct ink writing is fast and simple method for gridline deposition. In this work, silver ink suitable for direct ink writing was synthesized. Thereafter, the effect of writing process parameters was investigated. Then, silver conductive lines were deposited on electrodes of the dye sensitized solar cell (DSSC) by direct ink writing and its role in increasing the efficiency of DSSC was investigated.
MethodsSilver ink was synthesized according to Lewis-Walker method. Silver acetate was dissolved in ammonium hydroxide and formic acid was added as reducing agent. The viscosity of ink was tuned by adding hydroxyethyl cellulose (HEC). Direct ink writing apparatus was built in our lab. Different ink writing process parameters were investigated. Photoanode and counter electrode of DSSC were fabricated on FTO substrates. Photoanode composed of N719 dye sensitized TiO2 nanoparticles and counter electrode consisted of platinum thin film. The distance between electrodes was filled by electrolyte. Finally, silver lines were written on electrodes of DSSC to obtain conductive gridlines.
Findings2.3 wt% HEC gave the best result. It was found that nozzle-substrate distance has no influence on shape and electrical resistance. However, at higher distances printed lines became disconnected. Width and thickness of silver gridline increased with injection rate and value of 0.48 ml/min was optimum value. Sintering at 360 ˚C was proposed for following steps. By applying silver gridlines on DSSC, fill factor and power conversion efficiency (η) increased significantly. η increased from 1.5% to 2.8%.
Keywords: Solar Cell, Conductive silver ink, Direct ink writing, Current collecting lines, Viscosity -
Pages 57-71Introduction
Conductive polymer composites (CPCs) have been getting attention in academic and industrial fields for several decades. Unfortunately, ordinary CPCs with random conductive network usually require a high filler percentage to provide desired conductivity. In upcoming research, an electrically conductive polymer composites with segregated structure was used in order to achieve high conductivity at low filler percentages
MethodsSegregated Structure HDPE/CNT nanocomposite were produced with pure nanotubes reinforcement and modified surface nanotubes by dry mixing method.
FindingsMicroscopic images results showed that in both types of pure and surface modified composites an aggregated arrangement structure was created and carbon nanotubes were placed in interface between the granules. Conductivity results showed an exponentially increase in structure conductivity with increasing carbon nanotube content. The maximum value of conductivity in two composites with pure nanotubes and surface modified nanotubes at 6 wt% respectively was 47.675 , 27.675 s/m. The Maximum shielding (EMI) in raw carbon nanotubes reinforced composite and modified surface respectively was equal to 9 and 9.31 dB.
Keywords: Conductive Polymer Composites, Carbon Nanotube, carbon nanotube surface modification, Segregated Structure, Electrical conductivity EMI Shielding -
Pages 72-85Introduction
Electrolytic plasma oxidation coatings are one of the most important materials used to deal with the wear of aluminum parts due to their compact, sticky and hard nature. In recent years, improving the surface properties of these coatings with the help of adding reinforcement particles has attracted the attention of researchers.
Methods:
In this study, plasma electrolytic oxidation (PEO) process was applied in two modes, normal and composite, to coat aluminum 7075. To produce the composite coating, the same electrolyte as the normal mode was used with the addition of 12 grams per liter of silicon oxide particles. Characterization of coatings was done with the help of SEM, X-ray diffraction analysis, energy dispersive spectrometer (EDS) analysis, roughness measurement and hardness measurement. The tribological behavior of coatings was investigated with the help of pin-on-disk test and the analysis of the wear mechanism of the samples was done with the help of SEM images and EDS analysis of wear surfaces.
FindingsBoth coatings had a pancake structure with craters. Also, the drainage channels that lead to the porosity of the coatings were less created on the surface of the composite coating. The normal coating was an oxide coating with an amorphous/crystalline nature, but the composite coating had silicon oxide and mullite crystalline phases in addition to these two phases. The lowest weight loss (highest wear resistance) and friction coefficient were obtained for the composite coating. wear mechanism was also observed delamination wear and oxidation wear for substrate, abrasion, adhesive and oxidation wear for PEO coating, and fine scratch mechanisms and adhesive mechanism with very little effect for composite coating.
Keywords: Coating, plasma electrolyte oxidation, composite, Wear, friction
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.