عنوان پایان‌نامه
برسی عوامل محیطی و متالوژیکی بر شروع و اشاعه ترک Scc از طریق SSRT
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-خوردگی‌وحفاظ‌ت‌ازمواد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 967;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54725
- تاریخ دفاع
- ۲۶ آذر ۱۳۹۰
- دانشجو
- مهدی شارسان
- استاد راهنما
- محسن صارمی
- چکیده
- مطالعه خوردگی تنشی لوله های خطوط انتقال در صنایع نفت و گاز مدتها مورد مطالعه محققین مختلف قرار داشته است. علت این امر را شاید بتوان در تعدد بالای وقوع خوردگی تنشی در کنار خسارات گسترده انسانی، اقتصادی و زیست محیطی ناشی از آن دانست. در این تحقیق رفتار خوردگی تنشی سه نوع فولاد X65، X65 تحت سرویس بوده و X70 در سه محیط قلیایی، شبه خنثی و اسیدی مورد بررسی قرار گرفتند. ابتدا برای تشخیص مکانیزم غالب در وقوع SCC از آزمایشهای پلاریزاسیون و طیف سنجی امپدانس استفاده گردید. نتیجه این آزمایشها نشان داد که مکانیزم SCCدر محیط قلیایی شکست لایه پسیو و انحلال آندی در نوک ترک و در محیطهای شبه خنثی و اسیدی شارژ هیدروژنی می باشد. برای بررسی رفتار مکانیکی فولاد در هر محیط از روش (slow strain rate testing) SSRTبا سرعت کرنش 6- 10×2/2 متربر ثانیه استفاده گردید. در ادامه برای بررسی تاثیر کرنش تعدادی آزمایش در سرعتهای 2و4برابر سرعت اولیه نیز استفاده شد. در حین آزمایش SSRTبرای مطالعه شروع و اشاعه ترک حین آزمایش از روش پایش نویز جریان و پتانسیل الکتروشیمایی استفاده شد. مطالعات انجام گرفته نشان داد که به صورت کلی با کاهش pHمقاومت تمام نمونه ها به خوردگی تنشی کاهش می یابد. از سوی دیگر در محیطهای قلیایی در pHثابت، با کاهش غلظت یون کربنات و بی کربنات سدیم مقاومت نمونه ها به SCCافزایش می یابد که در این میان یون بی کربنات تاثیر مخربتری دارد. بررسی نمودار تنش کرنش نمونه ها در هر محلول نشان داد که کرنش UTSدر محلولهای قلیایی تقریبا ثابت و مستقل از نوع محلول می باشد در حالیکه در محلولهای شبه خنثی و اسیدی با کاهش pHکاهش می یابد. افزایش سرعت کرنش در نمونه های X65و X70منجر به افزایش زمان شکست نمونه ها می گردد زیرا تاثیرپارامتر خوردگی درتخریب راکاهش میدهد. آنالیز نویز الکتروشیمیایی نمونه ها در هر محلول نشان داد که اشاعه ترک در محلولهای شبه خنثی و اسیدی شامل پیشروی کم اما با تعداد بالای ترک برای نمونه های X65 وX70 بوده که این الگو برای محیطهای اسیدی شامل گسترش چند مرحله ای تعداد کمی ترک بزرگ با پیشروی زیاد است. پیشروی ترک برای فولاد X65 پیر کرنش شده در تمام محلولها مشابه مکانیزم X65 و X70 در محلول اسیدی می باشد.
- Abstract
- In the present research two types of pipeline steels, X-65 and X-70 have been investigated for SSRT in alkaline, near neutral and acidic solutions (at different pH). The X-65 steel has been tested in two conditions called” as produced” and “long term used”. EIS and polarization tests were done in order to get more information on the corrosion part related to SCC. The results show that the SCC mechanism in alkaline solution is film rapture and repassivation while corrosion at the crack tip and hydrogen charging is dominant in near neutral and acidic solutions. During the SSRT of specimens, electrochemical noise analysis has been utilized as the monitoring method for initiation and propagation of SCC cracks. The results show that increasing the concentration of carbonate/bicarbonate ions has an adverse effect on mechanical properties of the materials and resulted in decreasing the fracture elongation in alkaline solutions while for near neutral and acidic solutions, pH plays a vital role for the severity of the failure and decreasing pH resulted in increasing the severity of SCC. Comparing the stress-strain curves, we can say that, in all solution, “as produced”X65 has the best performance and “long term used” has the worst. In other way, These results has been approved by scanning electron microscopy pictures which “as produced” specimens show a ductile fracture and the other one show a full brittle fracture surface. The stress-strain curves of specimens show that in alkaline solutions, the value of UTS strain is independent of carbonate/bicarbonate ions content and is nearly constant. It means that decreasing the fracture strain is a result of decreasing the strain in the range of UTS and fracture (necking zone). In the other word localized strain (necking) is responsible for crack initiation and corrosive solution accelerates the propagation stage. But in near neutral and acidic solutions, the necking and fracture strain are mainly affected by corrosive environment. It is obtained from the stress-strain diagrams of specimens in the last solutions that beside the fracture, necking strain is also decreased with decreasing pH. It means that corrosion has an important role in initiating the cracks and goes on with its effects on propagation stage. Electrochemical noise results have good correlation with the results of stress-strain tests. In the case of alkaline solutions, electrochemical noise of current and potential diagrams show no fluctuations (or peaks) before necking time and this means that no cracks or preferential area of localized stress (containing pits) have been produced before necking. But in near neutral and acidic solutions, electrochemical diagrams show considerable peaks even before the necking time, indicating that discussed cracks have been formed before the necking and have decreased the necking strain beside the fracture.
