فهرست مطالب
مجله علوم و مهندسی خوردگی
سال یازدهم شماره 3 (پیاپی 41، پاییز 1400)
- تاریخ انتشار: 1401/01/25
- تعداد عناوین: 6
-
-
صفحات 7-21
اندازهگیری پتانسیل خاموش لحظهای خطوط لوله بهمنظور مشخص شدن وضعیت حفاظت کاتدی شبکه و ایجاد یک دید کلی از کیفیت پوشش اجتنابناپذیر میباشد. لیکن وجود چالشهای زیاد در اندازهگیری این کمیت برای شبکههای توزیع گاز شهری به دلیل ساختار به هم پیوسته، تداخلات جریانی بهخصوص تداخلات ایستگاههای خودی، اتصال شبکههای جدید و قدیم با سطح پتانسیل مورد نیاز متفاوت، وجود شبکههایی با پوششهای متفاوت در یک منطقه، بافتهای فرسوده شهری، ترافیک و تعدد نقاط اندازهگیری، تعداد زیاد ایستگاههای موجود در ناحیه هدف، شناسایی گردیده است. در این مقاله تلاش گردیده راه حلهای چالشهای مذکور ناشی از تجارب اندازهگیری پتانسیل خاموش لحظهای در شبکه توزیع گاز کلان شهر اهواز و الزامات تسهیل کننده اجرای پروژه و نیز برداشت دادههایی با دقت بالاتر در کنار تحلیل نتایج، ارایه گردد. اندازهگیری صورت گرفته بر پایه استفاده از قطع و وصل کنندههای جریان و نیز ولتمترهای دقیق حافظهدار قابل اتصال به رایانه سنکرون شونده، بوده است. گرچه مطالب در زمان استفاده از سایر تجهیزات از جمله تایمرهای ترانس رکتیفایرها و ولتمترهای معمولی (با رعایت دستورالعمل استفاده) قابل تعمیم میباشند.
کلیدواژگان: پتانسیل خاموش لحظه ای، شبکه توزیع گاز شهری، قطع و وصل کننده جریان، ولتمتر حافظه دار، نقطه اندازه گیری، ترانس رکتیفایر -
صفحات 23-33
در این پژوهش علت آسیب دیدگی لولههای مبدل حرارتی پوسته و لوله واحد آبمقطرسازی شرکت پالایش گاز بیدبلند بررسی شد. در این مبدل حرارتی جنس لولههای مبدل حرارتی از نوع برنج زرد و سیال خنککننده درون لولهها آب گردشی است. درون پوسته فولادی بخار وارد می شود تا تبادل حرارتی برقرار و به آب تغذیه تبدیل شود. برای آسیب شناسی، سطح داخلی و خارجی لولهها با استفاده از روشهایی ازجمله بررسی ظاهری، بررسی میکرو ساختار با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی، طیفسنجی تفکیک انرژی، طیفسنجی فلورسانس اشعه ایکس و طیفسنجی پراش اشعه ایکس، طیفسنجی نشر جرقه (کوانتومتری) و سختی سنجی، مورد بررسی قرار گرفت. بررسیها نشان داد که لولههای آسیبدیده دچار روی زدگی شده اند. ترکهای طولی زیادی در داخل لولهها مشاهده گردید که منشاء آنها منطبق بر محلهای روی زدگی بودند. پیشنهاد گردید که ترکیبات خورنده در آب گردشی کنترل و انتخاب مناسبی برای آلیاژ لولهها صورت گرفته تا از خرابی زود رس آنها جلوگیری شود.
کلیدواژگان: برنج زرد، مبدل حرارتی، روی زدایی، ترک خوردگی -
صفحات 35-43
سطوح داخلی تانکهای آب آتشنشانی به دلیل تماس با آب در معرض خوردگی قرار دارند. در صنایع نفت، گاز و پتروشیمیعلاوه بر استفاده از پوشش عایقی از سیستم حفاطت کاتدی جهت کاهش و یا حذف خوردگی داخلی تانکها استفاده مینماییم، با توجه به ابعاد تانکهای آب آتشنشانی در صنایع پتروشیمیو پالایشگاهها و همچنین نیاز به چگالی جریان الکتریکی بالا از سیستم حفاظت کاتدی به روش اعمال جریان جهت حفاظت سطوح داخلی تانکها استفاده میگردد، بدین منظور معمولا از آندهای اکسید فلزی مختلط لولهایی شکل (Tubular MMO) که به صورت رشته در آمدهاند بهره گرفته میشود. جهت توزیع یکنواخت جریان و پتانسیل، این رشتهها بر روی یک دایره با فاصله از دیواره تانک نصب میشوند. با توجه به فاصله کم آندها از دیواره و کف تانک استفاده از روابط مرسوم در محاسبه مقاومت الکتریکی که در آن نقطه مرجع در بی نهایت در نظر گرفته میشود، باعث ایجاد خطا در محاسبات خواهد گردید. همچنین نحوه توزیع آندها در طول رشته در روابط معمول در نظر گرفته نشده است. در سیستم حفاظت کاتدی به روش اعمال جریان، مقاومت سیستم آندی بر سایز ترانس رکتیفایر تاثیر میگذارد، در رابطه با حفاظت سطوح داخلی تانکها این موضوع با توجه به تاثیری که در تعداد و موقعیت نازلها بر روی سقف تانک جهت آویختن رشتههای آندی میگذارد از اهمیت ویژهایی برخوردار است. در این تحقیق از آنالیز المان محدود با استفاده از نرم افزار COMSOL جهت محاسبه مقاومت سیستم آندی استفاده گردید همچنین رابطهایی ریاضی جهت محاسبه مقاومت سیستم آندی توسعه یافت. نتایج نشان داد خطا در محاسبه مقاومت با استفاده از روابط مرسوم بیشتر از 17% در مقایسه با نتایج حاصل از آنالیز به روش المان محدود میباشد.
کلیدواژگان: سطح داخلی تانک، رشته آندی، مقاومت سیستم آندی، آند اکسید فلزی مختلط لوله ایی شکل، المان محدود -
صفحات 45-56
در این مقاله علل تخریب تیوبهای مبدل حرارتی 2E-17131-B (کندانسور مرحله دوم واحد CTA2) شرکت پتروشیمی شهید تندگویان از جنس فولاد DSS 2205 بررسی شده است. برای دستیابی به این هدف بازرسی چشمی، آنالیز شیمیایی، بررسیهای ریزساختاری و آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی سیکلی انجام گرفت. بازرسی چشمی تیوبهای تخریب شده نشان داد که حفرههای سرتاسری (راه به در) در ضخامت تیوب در موقعیت ساعت 6 وجود داشت که موجب نشتی و از مدار خارج شدن تجهیز شده بود. بررسی سابقه کاری مشخص نمود که واحد تولید دو توقف 24 الی 48 ساعته را تجربه نموده است. لذا به نظر میرسد که در این بازه زمانی، سیال داغ اولیه روی سطح داخلی تیوب به فاز کندانس تبدیل و در قسمت پایینی (ساعت 6) تیوبها جمع شده است. آزمون اسپکترومتری نشری و فلورسانس پرتو ایکس پرتابل تصدیق نمود که ترکیب شیمیایی فولاد DSS 2205 مورد بررسی، با استاندارها و دیتاشیتهای مربوطه تطابق دارد. بررسی به کمک میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی نشان داد که ریزساختار فلز تیوب با ریزساختار نوعی فولادهای زنگنزن دوفازی همخوانی دارد. همچنین تغییرات ریزساختاری حین سرویس رخ نداده و مقاومت به حفرهدار شدن از طریق تشکیل فازهای ثانویه مضر کاهش نیافته است. آنالیز شیمیایی محصولات خوردگی درون حفره حاکی از غنی بودن آنها از عنصر بروم بود. در نتیجه میتوان یون برومید را عامل اصلی حفرهدار شدن تیوبها در نظر گرفت. بر اساس نتایج آزمون پلاریزاسیون سیکلی، مقاومت به خوردگی حفرهای فولاد DSS 2205 در محیط حاوی برومید ضعیفتر از کلرید بود و این آلیاژ برای استفاده به عنوان تیوب مبدل حرارتی 2E-17131-B مناسب نیست.
کلیدواژگان: بررسی علل تخریب، تیوب مبدل حرارتی، فولاد زنگ نزن دوفازی 2205، خوردگی حفره ای، آنیون های خورنده برومید، شرکت پتروشیمی شهید تندگویان -
صفحه 57
در پوششهای خود ترمیمشونده بازدارندههای خوردگی باید بهنحو مناسبی وارد پوشش شوند تا در صورت بروز فرآیند خوردگی، رهایش هوشمند بازدارندهی رخ دهد. در این پژوهش برای اولین بار پوششهای خود ترمیمکننده نانو ساختار چند لایه شامل لایههای سل ژل/ جفت پلی الکترولیت PEI-PAA / بازدارنده خوردگی بنزو تری آزول / اکسید گرافن بهمنظور حفاظت از سطح آلیاژ آلومینیوم 2024 استفاده شده است. در صورت بروز فرآیند خوردگی تغیرات pH بهصورت موضعی اتفاق میافتد و سبب رهایش هوشمند بازدارنده خوردگی از بین لایههای پلی الکترولیت و در نتیجه موجب ایجاد حفاظت سطح زیر لایه میگردد. همچنین حضور لایه اکسید گرافن از نفوذ آب و عوامل خورنده به سطح زیرلایه جلوگیری میکند. جهت بررسی مورفولوژی، ترکیب شیمیایی و نحوه توزیع عناصر سازنده سطح آزمونهای SEM و EDS مورد استفاده قرار گرفت. رهایش بازدارنده خوردگی در اثر تغیرات موضعی در pHهای مختلف محیطی توسط آزمون طیفسنجی UV-vis مطالعه شد. بهجهت اطمینان از ایجاد لایه اکسید گرافن آزمون FTIR و RAMAN انجام شده است. نحوهی خودترمیمی و رفتار مقاومت به خوردگی توسط آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مورد مطالعه قرار گرفتهاند. نتایج حاصل از آزمون EIS برای نمونههای بهینه (نمونههای دارای لایه اکسید گرافن) پس از گذشت زمان 2 هفته نشان داد که امپدانس در فرکانس پایین در حدود 10 هزار برابر بیشتر از نمونه کنترل (نمونه دارای تک لایه سل ژل هیبریدی) بوده است.
کلیدواژگان: پوشش خود ترمیم شونده، رهایش هوشمند، نانو ساختار، لایه به لایه، بازدارنده خوردگی، خوردگی، پلی الکترولیت -
صفحه 69
یکی از مشکلات بسیار بزرگ و بسیار خطرناک در نیروگاههای سیکل ترکیبی که باعث کاهش بهرهوری و همچنین به وجود آمدن خطرات جانی و مالی بسیار زیادی شده است، مسیله خوردگی در بویلرها میباشد. در اینمطالعه به بررسی پدیده خوردگی FAC در بویلرهای HRSG نیروگاه سیکل ترکیبی کهنوج پرداخته میشود. همچنین با بررسی تاثیر افزایش pH برکاهش نرخ خوردگی FAC در اواپراتورهای دی اریتور و شرایط به وجود آمدن این پدیده مورد بحث قرار میگیرد به دنبال وقوع چندین مورد شکست (گسیختگی) در خمهای هارپهای اواپراتور دی اریتور بویلرهای بازیاب نیروگاه شوباد، نمونهای از لولههای آسیب دیده جهت پیدا کردن علت خرابی بررسی گردید. طبق مشاهدات میدانی، این شکستها در محل خمهای انتهای لولهها مشاهده شده است. در شرایط عادی دمای سیال عبوری از این لولهها در حدود °C200 میباشد. تغییرات pH نشان میدهد که با افزایش آن نرخ خوردگی FAC به شدت کاهش مییابد.که منجر به تغییر دستورالعمل کنترل شیمیایی و بهبود شرایط گردید.
کلیدواژگان: افزایش pH، FAC، بویلر HRSG، اواپراتور دی اریتور
-
Pages 7-21
Measuring the instant off potential of pipelines in order to specify the cathodic protection condition of the pipelines and provide an overview of the quality of the coating is inevitable. However, there are many challenges in measuring this quantity for urban gas distribution networks due to interconnected structure, current interferences, especially interferences of local station networks, connection of new and old networks with different required potential levels, existence of networks with Different coatings in one area, worn urban structures, traffic and number of test points, large number of stations in the target area, have been identified. In this paper, an attempt has been made to provide solutions to the above-mentioned challenges resulting from IOP measurement experiences in the Ahwaz metropolitan gas distribution network and the requirements that facilitate project implementation, as well as data collection with higher accuracy. The measurement was based on the use of interrupter and fast data logger synchronizable that could be connected to pc. However, the contents can be generalized when using other equipment, such as trans-rectifier timers and usual voltmeters (in accordance with the instructions for use).
Keywords: Instant off potential, urban gas distribution network, interrupter, data logger, test point, trans-rectifier -
Pages 23-33
Failure analysis was carried out on yellow brass tubes that leaked after five years of service in a heat exchanger. The leaked tubes had numerous longitudinal cracks. The service fluid inside the brass tubes was cooling water used to exchange the temperature with hot steam at the shell side. Microscopic examinations and energy dispersive spectroscopic analyses were carried out on the brass tube inside and outside surfaces to understand the root cause of the failure. Microscopic examinations of the tubes at the fracture edges and cracked areas revealed that the tubes suffered severe dezincification, and cracks initiated and propagated from the regions that suffered dezincification, causing the failure of tubes. It is suggested to control the corrosive species in cooling water and select proper material for tubes to avoid the premature failure.
Keywords: Yellow brass, Heat exchanger, Dezincification, Corrosion cracking -
Pages 35-43
For fire water storage tanks internal corrosion will occur due to internal surfaces are in contact with water. In oil and gas industry in addition of coating, cathodic protection is used to reduce or mitigate internal corrosion. According to dimensions of fire water tanks in petrochemical plants and refineries and high current density requirements, impressed current system used for tanks internal protection. Generally suspended MMO tubular anodes in string form used. These strings placed on circle with some offset from tank wall for uniform distribution of current and potential. Due to close distance between anodes to tank shell and bottom plates, using conventional formulas that assume reference potential at infinite distance will introduce error in calculated resistance, also anodes distribution along string is not addressed in conventional methods. Anode system resistance affect transformer-rectifier size in impressed current system, for tank internal cathodic protection this matter is important due to effect on nozzles quantity and location for suspending anode strings that affect tank construction. In this paper finite element analysis by COMSOL software and mathematical derivation used for calculation of anode system resistance and results compared by conventional methods. According to the results it is observed that error in calculated anode system resistance by conventional methods is more than 17% in comparison with finite element analysis results.
Keywords: Tank internal, Anode string, Anode system resistance, MMO tubular anode, Finite element -
Pages 45-56
In this paper, the failure analysis of 2E-17131-B heat exchanger tubes (second stage condenser of the CTA2 unit) of Shahid Tondgooyan Petrochemical Company made of DSS 2205 steel has been studied. To reach the aim, visual inspection, chemical analyses, microstructural studies and cyclic polarization tests were carried out. Visual inspection of failure tubes showed that through-thickness pitting in 6 o’clock position caused the leakage and shutdown of the production line. Review of the manufacturing history revealed that there were two hold-ups for 24-48 hours.As a result, the hot current fluid lost its velocity and heat during this period, followed by condensing and accumulating the fluid on the bottom of the tube. Optical emission spectroscopy and portable X-ray fluorescence confirmed the chemical composition of the studied DSS 2205 steel based on relevant standards and data sheets. Microstructural investgations of the tube material revealed the typical microstructure of the duplex stainless steels. In addition, no microstructural changes were observed in the tubes after the service so that the pitting resistant was not weakened by a detrimental secondary phase formation. According to energy dispersive spectroscopy results, the corrosion products in the pits were rich in bromine. Therefore aggressive bromide anions ascertained as the main cause of the pitting corrosion. Given the obtained results of cyclic potentiodynamic polarization tests, the pitting resistance of DSS 2205 in the media containing bromide was lower than that of in chloride media, concluding that this steel is not appropriate for using as a 2E-17131-B heat exchanger tube material.
Keywords: Failure analysis, Heat exchanger tubes, 2205 Duplex stainless steel, Pitting corrosion, Aggresive bromide anions, Shahid Tondgooyan Petrochemical Company -
Page 57
In self-healing coatings, corrosion inhibitors should be properly incorporated into the coating so that smart release of the inhibitor can occur in case of corrosion process. In this work, for the first time, multi-layered nanostructured self-healing coatings including sol-gel/ PEI-PAA polyelectrolyte pair / benzotriazole corrosion inhibitor / graphene oxide have been prepared to protect the surface of 2024 aluminum alloy. Local pH changes due to corrosion trigger the smart release of corrosion inhibitors, thus protecting the substrate surface. The presence of graphene oxide layer also prevents the penetration of water and corrosive agents to the substrate surface. SEM and EDS tests were used to study the morphology, chemical composition and distribution of constituent elements. The release of corrosion inhibitor in response to local pH changes was studied by UV-vis spectroscopy. FTIR and RAMAN tests were used to ensure the formation of a graphene oxide layer. Self-healing ability and corrosion protection of the coatings was studied by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results showed that the smart multilayered coatings have superior corrosion protection performance compared to hybrid sol-gel monolayer.
Keywords: Self-healing, corrosion, encapsulation, layer by layer, graphene oxide -
Page 69
One of the biggest and most dangerous problems in combined cycle power plants, which has reduced efficiency, degraded reliability and also created a lot of human and financial risks, is the problem of boiler corrosion. Most events in boilers occur suddenly. In this study, the flow accelerated corrosion (FAC) phenomenon in HRSG boilers of Kahnouj combined cycle power plant is investigated. Also, by examining the effect of pH increasing on reducing the FAC corrosion rate in deaerator’ evaporators and the conditions for this phenomenon, it can be said that changes in pH indicate that with increasing the FAC corrosion rate should be drastically reduced, which leads to a change in chemical control operation and condition improvement. Finally, the ideas are expressed to reduce these problems.
Keywords: FAC, pH, HRSG, evaporators