تقدير العمر المتبقي لانابيب افران وحدة انتاج البنزين العاملة الى ما بعد العمر التصميمي
DOI:
https://doi.org/10.52716/jprs.v13i3.708الكلمات المفتاحية:
austenitic stainless steel, creep life, remaining life, tube furnace, Larson-Miler parameter.الملخص
الهدف من هذا العمل هو دراسة نموذج لتراكم ضرر ظاهرة الزحف لغرض تقدير العمر الامن المتبقي لمواد انابيب تستخدم في وحدات الصناعة النفطية والتي تعمل منها بدرجات حرارة عالية ولفترة طويلة الى ما بعد العمر التصميمي. ثوابت المواد والبيانات الاخرى المطلوبة لتخمين العمر المتبقي تم استخراجها من النتائج التي تم الحصول عليها من اختبارات حقيقية للزحف بظروف معجلة تم اجرائها بثلاث درجات حرارة (700، 725، 750)°م، وبتطبيق ثلاث قيم للاجهادات الثابتة خلال كل اختبار وهي (120، 130، (140 ميكاباسكال. كذلك تم تطوير طريقة معاملات الزمن-حرارة والتي يطلق عليها بطريقة لارسن-ميلر وتطبيقها باستخدام نتائج اختبارات كسر الزحف المعجلة لبناء المخطط الرئيسي لتخمين العمر لسبيكة الفولاذ المقاوم للصدا الاوستنايتي من النوع 321H. من خلال البحث وجد ان سبيكة الفولاذ المقاوم للصدأ اظهرت نقصان الزمن اللازم للكسر الناتج عن الزحف عند زيادة درجة الحرارة او الحمل المسلط. كذلك يمكن تمييز ان بداية المرحلة الثالثة في منحنيات الزحف لسبيكة الفولاذ المقاوم للصدأ والتي كانت في الخدمة قد ظهرت بمرحلة مبكرة (تقريباً 50% من منحني الزحف)، وهذا يعكس النقصان الحاصل في مقاومة الزحف للسبائك كنتيجة للاضمحلال في خصائص تلك السبائك والحاصل خلال فترة عمر الاشتغال. كذلك وجد ان العمر المتبقي التخميني لعينات سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ هي (54703 ساعة) عندما يكون الاجهاد المسلط بحدود (40 ميكاباسكال). ان الفرق بين العمر التخميني المتبقي و العمر الناتج عن اجراء اختبار الزحف ناتج عن الفرق في الاجهاد المسلط، حيث تم استخدام اجهادات بمستوى اعلى في اختبارات الزحف لغرض تعجيل الفشل في عينات الاختبار. يمكن تطبيق نتائج البحث في الصناعة النفطية على انابيب الافران الحرارية التي تحتاج الى تقدير العمر التشغيلي المتبقي بعد انتهاء العمر التصميمي.
المراجع
Y. Ye, X. Chen, H. Xie, and H. Liu, "Analysis of tube bending deformation in petrochemical heater furnace tubes", Journal of Physics: Conference Series, 1549, 042130, 2020. http://doi.org/10.1088/1742-6596/1549/4/042130
Standard, A. P. I. "530; Calculation of Heater Tube Thickness in Petroleum Refineries", Fifth Edition, American Petroleum Institute: Washington, DC, USA, 2015.
M. Mazaheri, F. Djavanroodi, K. M. Nikbin, "Creep Life Assessment of an Overheated 9Cr-1Mo Steel Tube”, International Journal of Pressure Vessels and Piping, Vol. 87, no. 12, pp. 746-752, 2010. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2010.08.013
P. Parameswaran, K. S. Chandravathi, K. Laha, V. Karthik, E. Mohandas and M. D. Mathew, "Effect of Creep Exposure on Microstructure and Mechanical Properties of Modified 9Cr-1Mo Steel", Procedia Engineering, Vol. 86, pp. 116-122, 2014. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.11.019
H. M. Shalaby, K. Ravindranath, N. Tanoli, B. Al-Wakaa, "Failure of 321 Stainless Steel Heater Tube in Heavy Crude Oil", Case Studies in Engineering Failure Analysis, Vol. 9, pp. 1-8, 2017. https://doi.org/10.1016/j.csefa.2017.04.004
Q. Xu, D. R. Hayhurst, "The evaluation of high-stress creep ductility for 316 stainless steel at 550 °C by extrapolation of constitutive equations derived for lower stress levels", International Journal of Pressure Vessels and Piping , Vol. 80, no. 10, pp. 689-694, October 2003. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2003.08.005
Y. Liu, J. Wu, Z. Wang, X. G. Lu, M. Avdeen, S. Shi, C. Wang, and T. Yu, "Predicting creep rupture life of Ni-based single crystal superalloys using divide-and-conquer approach based machine learning", Acta Materialia, Vol. 195, pp. 454-467, 2020. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.05.001
S. R. Holdsworth, M. Askins, A. Baker, E. Gariboldi, S. Holmstro¨m, A. Klenk, M. Ringel, G. Merckling, R. Sandstrom, M. Schwienheer and S. Spigarelli, "Factors influencing creep model equation selection", International Journal of Pressure Vessels and Piping, vol. 85, Issues 1-2, pp. 80–88, 2008. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2007.06.009
S. Pour-Ali, M. Weiser, N. T. Nguyen, A.R. Kiani Rashid, A. Babakhani, S. Virtanen, "High temperature oxidation behaviour of AISI 321 stainless steel with an ultrafine-grained surface at 800 °C in Ar–20 vol.% O2", Corrosion Science, Vol. 163, 108282, February 2020. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2019.108282
Designation: E8, "Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials", ASTM International 2017.
Designation: A 312/A 312M, "Standard Specification for Seamless, Welded, and Heavily Cold Worked Austenitic Stainless Steel Pipes", ASTM International, 2018.
Ahmed Naif Al-Khazraji, Samir Ali Amin, Husam Ahmed Al-Warmizyari, "Creep Strength Degradation for Austenitic Stainless Steel Type 321H Due to Long-Term Service", Journal of Applied Sciences Research, 13(6), pp. 26-33, 2017.
British Standard B.S. 3500: Part3: 1969.
K. Naumenko and H. Altenbach, "Modeling of Creep for Structural Analysis", Springer, 2010.
Hari Krishan Yadav, A.R. Ballal, M.M. Thawre, and V.D. Vijayanand, "Analysis of Transient and tertiary creep behavior of Titanium modified 14Cr-15Ni stainless steel after cold working", Material Research Express, Vol.7, no. 1, 016580, 2020. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab6ad9
Boris Margolin, Alexander Sorokin, Natalia Pirogova, Aki Toivonen, Faiz Sefta, Cedric Pokor, "Analysis of Mechanisms Inducing Corrosion Cracking of Irradiated Austenitic Steels and Development of a Model for Prediction of Crack Initiation", Engineering Failure Analysis, Vol. 107, 104235, 2020. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.104235
Meimei Li, Xuan Zhang, Wei-Ying Chen, T.S. Byun, "Creep Behavior of 316L Stainless Steel Manufactured by Laser Powder Bed Fusion", Journal of Nuclear Materials, Vol. 548 (141), 152847 May 2021. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2021.152847
التنزيلات
منشور
كيفية الاقتباس
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2023 مجلة البحوث والدراسات النفطية
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
