بررسی خوردگی و علل تخریب پره¬های کمپرسور واحد کلر مجتمع پتروشیمی کارون

 

حسن بختیاری زمانی ^{1 *}، حمید غیور² ، مصطفی مطیری نژاد ³ ، امین نکوبین⁴

¹ دانشجوی کارشناسی مهندسی مواد و متالورژی، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد

² استادیار دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد

³ رئیس بازرسی فنی، مجتمع پتروشیمی کارون

⁴ دانشجوی دکتری مهندسی مواد، دانشکده مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد

*E-mail: [e-mail]

چکیده

در این پژوهش به بررسی خوردگی و علل تخریب پره­های کمپرسور واحد کلر مربوط به B-79302  مجتمع پتروشیمی کارون پرداخته شده است. در این بررسی کمپرسور مورد نظر بعد از حدود 750 ساعت کارکرد دچار تخریب و خوردگی عمده در بخش پره­ها گردید. به منظور بررسی علل تخریب پره، پس از تهیه
عکس­های ماکروسکوپی، مشخصات متالورژیکی و مکانیکی پره و سطوح شکست آنها بررسی شد. سپس جهت مطالعات ریز ساختاری، نمونه­های متالوگرافی از مقاطع مختلف تهیه شد و توسط میکروسکوپ نوری بررسی گردید. جهت بررسی دقیق­تر ساختار و همچنین تعیین مکانیزم شکست از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) به همراه آنالیزEDS استفاده گردید. خواص مکانیکی نیز با انجام آزمون­های سختی سنجی و کشش ارزیابی گردید. بررسی سطح شکست توسط میکروسکوپ الکترونی نشان می­دهد ترک­های خستگی از حفره­های موجود در سطح پرفشار پره جوانه­زنی کرده و به سمت مرکز گسترش یافته است. آنالیزEDS از این حفره­ها و رسوبات موجود در ترک­ها نشان دهنده وجود کلر و مقداری گوگرد است. بر اساس نتایج به نظر می­رسد عامل اصلی شکست پره­ها، خوردگی خستگی بوده است.

کلید واژه ها: خوردگی، پره­های کمپرسور،  سطح شکست، ترک­های خستگی.

 

1 . مقدمه

خوردگی را می­توان فعل و انفعالات شیمیایی و فیزیکی یا طبیعی الکتروشیمیایی بین یک فلز و محیط اطراف، که موجب تغییر خواص فلز شده و موجب پیدایش عدم کارایی فلز، محیط یا سیستم فنی مربوط با فلز می گردد، تعریف نمود[1]. فولاد­های زنگ نزن به علت کاربرد وسیع در محیط­هایی که مقاومت به حفره­دار شدن احتیاج است به طور چشمگیری مورد توجه قرار گرفته است[2]. این فولادها به واسطه تشکیل یک لایه اکسیدی غنی از کروم که در سطح آنها تشکیل
می شود مقاومت به خوردگی خوبی دارند.[3-5]

 فولادهای زنگ نزن 316 و L­316 به طور گسترده در صنایع شیمیایی، صنعت نفت، مهندسی برق و صنایع هسته­ای مورد استفاده قرار می­گیرند[6-15]. اگر این فولاد­ها در محیط­هایی که اجزای خورنده­( Cl^- ) و یا شرایط اکسید کننده دارند، قرار گیرند دچار خوردگی موضعی نظیر خوردگی حفره­ای و یا شیاری
می­شوند[2]. همچنین فولادهای زنگ نزن آستنیتی به سادگی منجر به ترک خوردگی تنشی­(SCC)[1] در محلول­های آبی H₂S وCl^- می­گردد. نقطه ضعف اصلی این فولاد حساسیت به ترک خوردگی تنشی(SCC) می­باشد.گزارش گردیده است که، حوادث در تجهیزات شیمیایی به علت SCC حدودا ً25% می­باشد که نیمی از این مقدار در محیط­های حاوی H₂S مشاهده می­گردد­[6-9].

شرکت پتروشیمی کارون یا طرح ایزوسیانات­ها در منطقه ویژه اقتصادی بندر ماهشهر فعالیت می­کند. این پتروشیمی در فاز اول خود دارای واحدی به نام خالص سازی خوراک است. در این واحد قسمتی به نام خالص سازی کلر وجود دارد که علاوه بر آنالیز و خالص کردن کلر وظیفه پمپ کردن و ارسال کلر را بر عهده دارد که این امر به وسیله کمپرسور صورت می­گیرد.کمپرسورها ماشین­هایی هستند که از آن­ها برای افزایش فشار سیالات تراکم پذیر(گاز­ها و بخارات) استفاده می­شوند[16و17] این کمپرسور با سرعت rpm 1480 در دمای ^oC 65 جهت خشک کردن و افزایش فشار کلر تا Bar 13(فشار ورودیBar  4 و فشار اعمالی رینگ مایعBar 10) استفاده می­شود این کمپرسور از نوع دورانی و مدل رینگ مایع[2] بوده و رطوبت کلر طی فرآیند مشخص با ورود اسید سولفوریک غلیظ 98% جذب می­شود[16-18]. ایمپلر[3]، بخشی از یک ماشین یا دستگاه طراحی شده است که برای انتقال حرکت یک سیال با چرخش ویژه در یک فضای محدود کاربرد دارد همچنین می­توان ایمپلر را نیز اینگونه تعریف نمود، پروانه یا پیش برنده، یک قطعه گردان در داخل یک لوله و یا مجرا است که جهت بالا بردن فشار یک سیال مورد استفاده قرار می‌گیرد [19]. خسارت حاصل از خوردگی فلزات در صنعت، هزینه فراوانی در بر دارد چرا که حدود نیمی از تولیدات سالانه فولاد برای تعویض قطعات مکانیکی خورده شده به کار می­رود. لیکن بکار بردن روش­های مناسب و بررسی­های دقیق می­توان این هزینه را تا حد قابل توجهی کاهش داد [20-23].کمپرسور فوق الذکر پس از 750 ساعت کارکرد(عمر تخمینی برای کارکرد اصلی 6000 ساعت در نظر گرفته شده است) دچار تخریب شدید در بیست عدد از پره­های ایمپلر خود شد که نهایتا سبب گردید ایمپلر ذکر شده تعویض شود، همچنین گفتنی است که هزینه تعویض و ساخت مجدد این ایمپلر در حدود سی میلیون تومان در سال 1391 بوده که می­توان عمر کارکرد این ایمپلر و پره­ها را با پوشش­دهی و یا انتخاب مواد دیگر چند برابر نمود.

به طور کلی تحقیقات متعددی بر روی علل خوردگی و تخریب پره­های کمپرسور و توربین شده است. نتایج یکی از این تحقیقات که در مورد علت شکست پره کمپرسور یک واحد توربین گازی نیروگاهی است نشان می­دهد که ترک ناشی از خوردگی حفره­ای در اثر خستگی رشد کرده است و منجر به شکستن پره­ها گردیده است[24] .همچنین در تحقیقی دیگر پره­های یک توربین گازی تخریب شده مورد ارزیابی قرار گرفته است که نشان می­دهد پدیده سایش عامل تخریب پره بوده است[25].در تحقیقات دیگری که آقای امانی و بیننده[26]، آقای اسلامی، طیوری و سیمایی[27]،آقای حسینی[28]، آقای کلاکی و مجاهدی[29] و آقای کرمانپور و گروه­­ ایشان[30و31] بر روی تخریب پره­های کمپرسور و یا در مواردی بر روی پره­های توربین انجام داده­اند نشانگر اهمیت این موضوع در صنعت می­باشد.

در این تحقیق، علل خوردگی و تخریب پره­های کمپرسور مجتمع پتروشیمی کارون مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور ، پس از تهیه عکس­های ماکروسکوپی، مشخصات متالورژیکی و مکانیکی پره و سطوح شکست آنها بررسی شد. سپس جهت مطالعات ریز ساختاری، نمونه­های متالوگرافی از مقاطع مختلف تهیه شد و توسط میکروسکوپ نوری بررسی گردید. جهت بررسی دقیق تر ساختار و همچنین تعیین مکانیزم شکست از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) به همراه آنالیزEDS  استفاده گردید و نشان داد، حفره­های خوردگی متعدد در سطح مقعر پره به عنوان محل­های تمرکز تنش،جوانه زنی
ترک­های خستگی را تسهیل نموده و ترک خستگی پس از جوانه­زنی، با سرعت نسبتا قابل توجه گسترش یافته است.

2. روش تحقیق:

در ابتدا یک مقطع کامل از پره مطابق شکل 1 به ابعادcm³  5/1×20×35 که دچار تخریب نسبی شده بود به منظور مطالعه جدا گردید :

 

شکل1- تصویر ایمپلر تخریب شده و محل نمونه برداری

شکل2- نمونه برداری پره و محل انجام­گیری هر آزمون

 

2-1-آنالیز شیمیایی

ترکیب شیمیایی پره­ها که توسط دستگاه کوانتومتر مدل Foundry Master-Was LAB-2012 صورت پذیرفت در جدول 2 آمده است، همچنین مقادیر مجازی که ترکیب یک فولاد ASTM A351 Grade CF8M  باید داشته باشد نیز در این جدول ذکر شده است.

2-2- آزمون کشش

برای انجام آزمون کشش که توسط دستگاه یونیورسال بال اسکرو مدل Gotech AI-7000-La (ظرفیت 100 تن) انجام شد ابتدا یک نمونه مطالبق با استاندارد ASTM E8 آماده سازی گردید و سپس نمونه با سرعتmm/min  100 کشیده شد و آزمون صورت پذیرفت.

3-2- آزمون سختی

جهت انجام آزمون سختی سنجی نمونه ای مطابق با استاندارد ASTM E10 تهیه گردید سپس توسط دستگاه سختی سنجی مدل Koopa UV1 بر سه نقطه از مرکز نمونه باری معادل 5/187 کیلوگرم اعمال شد. مقادیر سختی بدست آمده بر حسب برینل اندازه گیری شد و نهایتا از این اعداد جهت بدست آمدن میزان سختی میانگین گرفته شد.

4-2- آماده سازی نمونه و مطالعات میکروسکوپی

­در ابتدا یک مقطع به ابعاد cm³  5/1×5/1×5/1 از پره مطابق شکل 2 جدا شد سپس نمونه تا سمباده 1500 آماده سازی گردید و با محلول آلومینا(mµ 3/0) پولیش­کاری و بعد با آب مقطر و الکل تمیز کاری شد، قبل اچ(حکاکی شیمیایی) و بعد اچ(محلول اچ ماربل[4]) به وسیله میکروسکوپ نوری مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه نیز جهت مطالعه  دقیق­تر نمونه از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) مدل VEGA\\TESCAN-LMU استفاده شد همچنین جهت آنالیز رسوبات از طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس[5] (EDS) استفاده گردید.

5-2- مطالعات ماکروسکوپی

از پره جدا شده ایمپلر یک مقطع به ابعاد cm³ 5/1×4×5/6 جدا گردید، از مقطع ذکر شده نیز دو قسمت به ابعادcm³  1×2×3 جهت مطالعه ماکروسکوپی جدا گشت که سطح نمونه تا سمباده 1000 آماده سازی شد سپس با محلول آلومینا(mµ 3/0) پولیش کاری و بعد با آب مقطر و الکل تمیز کاری گردید و از محلول ماربل بدون آب برای ماکرواچ استفاده شد. در پایان نیز از میکروسکوپ استریو برای مشاهدات سطحی نمونه استفاده گردید.

 

3. بحث و نتیجه گیری:

1-3- آنالیز شیمیایی

نمونه مورد بررسی که توسط روش کوانتومتری، آنالیز شیمیایی گردید. طبق مقایسه انجام شده بین آنالیز نمونه ذکر شده با شرایط حد مجاز نمونه مشخص گردید که این نمونه با استانداردASTM A351 Grade CF8M(J9200)  مطابقت دارد. نتیجه این تطابق نشان می­دهد که گرید ذکر شده از نوع فولاد
زنگ نزن آستنیتی گروه 316 بوده که در محیط کلریدی مقاومت به خوردگی حفره­ای خوبی ندارد[2].تاثیر عناصر بکار رفته در این نوع فولاد را می­توان اینگونه بیان نمود، کروم یکی از عناصر اصلی آلیاژی در این فولادها بوده که به منظور بهبود خواص خوردگی در مقادیر بالاتر از 12 درصد وجود دارد، این عنصر پایدار کننده فاز فریت می­باشد. به منظور دستیابی به ساختار آستنیتی در این فولادها، عناصر آلیاژی پایدار کردن فاز آستنیت به فولادها اضافه می­گردد. نیکل، کربن و منگنز از جمله عناصر پایدار کننده فاز آستنیت می­باشند. در میان این عناصر، نیکل متداول­ترین عنصر آلیاژی است که برای پایداری فاز آستنیت بکار
می­رود[32و35-38]. در میان عناصر اشاره شده پایدار کننده آستنیت، کربن قدرت پایدار کنندگی بالایی داشته ولیکن بدلیل تخریب خواص مکانیکی و خوردگی، در مقادیر بالا قابل استفاده نمی باشد. منگنز عنصر آلیاژی دیگری است که قدرت پایدار کنندگی آستنیت پایینی داشته و به تنهایی قادر به پایدار سازی این فاز در فولادهای زنگ نزن نیست[34-38].

 

جدول 1- مقادیر مجاز فولاد ASTM A351 Grade CF8M (درصد وزنی)

Fe	Mo	Ni	Cr	S	P	Mn	Si	C
Base	00/2	00/9	00/18	-	-	-	-	-	Min
-	00/3	00/12	00/21	04/0	04/0	50/1	50/1	08/0	Max

 

جدول 2- مقادیر آنالیز ترکیب شیمیایی فولاد ASTM A351 Grade CF8M (درصد وزنی)

Fe	Cu	Ni	Mo	Cr	S	P	Mn	Si	C
Base	25/0	3/11	15/2	0/19	01/0	032/0	19/1	74/0	07/0

 

2-3- آزمون سختی

آزمون سختی بر روی مرکز نمونه انجام شد که نتایج آن در جدول 3  نشان داده شده است. با توجه به منابع حد مجاز سختی برای گروه مذکور HB 200- 140 می باشد نتایج حاصل از سختی سنجی نشان می­دهد که میزان سختی نمونه از حد مجاز استاندارد بالاتر می­باشد. سختی به معنا مقاومت در برابر تغییر فرم پلاستیک است[39]. با توجه به اینکه میزان استحکام تسلیم(مطالعه آزمون کشش) و میزان سختی فولاد یاد شده بسیار از حد مجاز بالاتر است نتیجه
می­شود که این فولاد دارای استحکام مناسبی می­باشد و می­تواند در سیستم ذکر شده به راحتی کار کند و کمتر دچار سایش شود.

 

جدول3- نتایج آزمون سختی سنجی بر روی نمونه

محل سختی سنجی	نیروی اعمالی (Kgf)	عدد سختی (HB)
		نقطه 1	نقطه 2	نقطه 3	میانگین
مغز	5/187	272	266	266	268

 

3-3- آزمون کشش

نتایج آزمون کشش به همراه مقادیر حد مجاز  مطابق با استاندارد ASTM A351 GRADE CF8M در جدول4 نشان داده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، میزان ازدیاد طول نسبی نمونه کمتر از حد مجاز محدوده استاندارد می­باشد. دلیل این امر را می­توان این چنین تحلیل نمود، با توجه به حاد بودن شرایط خوردگی، ازدیاد طول نسبی فولاد کاهش یافته یعنی اینکه محیط خورنده سبب تردی،کاهش در زمان شکست و ازدیاد طول نسبی فولاد می­شود. همچنین می­توان این چنین استنباط کرد که افزایش سختی­پذیری فولاد مذکور منجر به تغییرات ناخواسته و زیان آور در خواصی نظیر افزایش تردی، کاهش انعطاف پذیری و چقرمگی گردیده است[40].

 

جدول4- نتایج حاصل از آزمون کشش

	قطر نمونه mm) (	سطح مقطع (mm2)	استحکام تسلیم(0.2%)Mpa	استحکام نهایی Rm Mpa	ازدیاد طول نسبی A50%	کاهش سطح مقطع
محدوده مجاز برای ASTM A351 GRADE CF8M	-	-	>205	>485	>30	-
نمونه	21/6	28/30	305	515	6/27 (A50=36.5)	38

 

4-3- مطالعات میکروسکوپی

4-3-1- مطالعه میکروسکوپ نوری قبل از اچ

همانطورکه در شکل­3-(الف) و 3-(ب) مشاهده می­شود در سطح نمونه عیوب و ترک­های منشعب و متوالی وجود دارد، همچنین شکل3-(ج) وجود حفره بزرگ و ترک منشعب از آن  و نیز شکل3-(د) عیوب سطحی که دارای ناخالصی­های اکسیدی و سولفیدی است را در ساختار نشان می­دهد، همانگونه که قابل ملاحظه
می­باشد تعداد این حفرات در ساختار زیاد است، علت به وجود آمدن این حفرات و ترک­ها می­تواند خوردگی حفره­ای و یا عیوب ناشی از فرآیند تولید(عیوب
ریخته­گری) باشد که این عیوب ریخته­گری به پارامتر­هایی چون دما، زمان ریخته­گری و سیالیت مذاب بر می­گردد.

شکل3- (الف) ترک منشعب در سطح- (ب) ترک­های متوالی در سطح - (ج) ناخالصی­های متعدد اکسیدی و سولفیدی در ساختار- (د) وجود حفره و ترک منشعب از آن در ساختار

 

4-3-2- مطالعه میکروسکوپ نوری بعد از اچ

ساختار میکروسکوپی نمونه در شکل4-(الف) فریت در زمینه آستنیت است که در این زمینه اثراتی از کاربید رسوبی(Cr₂₃C₆) که کاربید کروم نیز نامیده می­شود وجود دارد [35]. شکل4-(ب) ساختار میکروسکوپی نمونه از فریت دلتا در زمینه آستنیت می­باشد که ذرات کاربید کروم در مرزدانه­های  این دو ساختار قابل مشاهده است. در ادامه مطالعه میکروسکوپ نوری بعد از اچ، در شکل­4-(ج) و 4-(د) تعدادی حفرات انقباضی و ترک مرزدانه­ای در سطح وجود داردکه قابل ملاحظه است. علت به وجود آمدن کاربید کروم و ترک در مرزهای دانه به سرعت سرد کردن آهسته بر می­گردد.

شکل4- (الف) ­شبکه فریت درون دانه­های آستنیت همراه با ذرات کاربید­­­­­­- (ب) ذرات کاربیدکروم در مرز بین فریت دلتا وآستنیت- (ج) حفرات انقباضی در ساختار نمونه - (د) ترک مرزدانه­ای در سطح نمونه

 

  4-3-3- مطالعه میکروسکوپ الکترونی روبشی

جهت مطالعات دقیق تر سطح نمونه با میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت، شکل 5-(الف)، 5-(ب) و 5-(ج) نشان دهنده ترک­های متعدد و متوالی در سطح و سطح داخلی پره می­باشد که با توجه به موجودیت ترک، ترک در لایه سطحی و ادامه آن تا مرز بین لایه و فلز قرار می­گیرد که به نظر می­رسد ترک از لایه نشات گرفته است. همانطور که در شکل 5-(د) قابل ملاحظه است سطح شکست نمونه دارای علایم خستگی[6]  می­باشد.در ادامه ساختار نمونه مورد بررسی رویت می­شود همانگونه که در شکل (5)-ز مشاهده می­­گردد فریت به صورت ترک خورده است.شکل 5-(ه) و 5-(ن) به ترتیب نشان دهنده ترک­های ماکروسکوپی و میکروسکوپی در نواحی عیوب حفره­های انقباضی می­باشد، همچنین شکل 5-(و) دندریت­های داخلی ترک را نمایش می­دهد که می­توان گفت علت به وجود آمدن آنها به فرآیند ریخته­گری و نیز چرخشی بودن سیستم بر می­گردد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 5 -(الف) تصویر SEM از ترک موجود در سطح-(ب) ترک­های متعدد در سطح شکست- (ج) ترک­های سطحی موجود در سطح داخلی پره - (د) علایم خستگی در سطح نونه- (ز) ترک درون فریت- (ه) ترک­های ماکروسکوپی در نواحی عیوب حفره­های انقباضی- (ن) ترک های میکروسکوپی در نواحی عیوب انقباضی- (و) دندریت­های داخلی ترک

4-3-4- مطالعه آنالیز طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس(EDS)

شکل 6-(الف) نتایج آنالیز EDS از درون یکی از ترک­ها می باشد که نشان دهنده وجود درصد زیادی از عناصر گوگرد و کلر است، همچنین شکل 6-(ب) نیز از آنالیز EDS می­باشد که جهت شناسایی رسوبات تشکیل شده در داخل ترک صورت گرفته که نتیجه آن نشان دهنده این است که لایه موجود در سطح داخلی اکسیدی می­باشد.در ادامه هم بر روی رسوبات موجود در سطح شکست  مطابق شکل 6-(ج) آنالیز EDS مجدد انجام شد، نتایج آن نشان می­دهد که درصد بالایی عنصر گوگرد به همراه کلر در رسوبات وجود دارد،گفتنی است که درصد بالای این عناصر(گوگرد و کلر) تاثیر به سزایی در به وجود آمدن حفرات خوردگی داشته­اند.

 

شکل6- (الف) آنالیز EDS از درون ترک- (ب) آنالیز EDS از سطح شکست- (ج) آنالیز EDS از رسوبات موجود در سطح شکست

 

5-3- مطالعات ماکروسکوپی

این مطالعات توسط میکروسکوپ استریو انجام شد، در این بررسی­ها دانه­های ماکروسکوپی در نواحی پره، عیوب ریخته­گری در نواحی مرکزی و در ناحیه شعاع منتهی به مقطع این پره و دانه­های درشت ستونی در نواحی ضخیم دیده می­شود.

شکل7- بررسی دانه­های ماکروسکوپی در نواحی پره

 

شکل8- دانه­بندی در سطح نمونه

 

نتیجه­گیری که می­توان از مباحث ذکر شده گرفت عبارتند از:

1)      ترک در نمونه پروانه با ایجاد حفره­های خوردگی آغاز شده است و بصورت ترک خستگی اشاعه یافته است.

2)      در این کمپرسور جهت خشک کردن گاز کلر، از اسید سولفوریک 98%  استفاده می­شود از این رو در نتایج آنالیز سطح شکست نمونه عنصر گوگرد،کلر و اکسیژن تشخیص داده شده است.

3)      وجود عنصر گوگرد منجر به خوردگی سطح پروانه شده و سپس در اثر اعمال بارهای سیکلی ترک تحت پدیده خستگی از این حفره­ها جوانه زده و اشاعه یافته است.

4)      حفره­های جوانه زده شده و اشاعه یافته به عنوان محل­های تمرکز تنش عمل کرده و پرسه خوردگی خستگی را افزایش می­دهد.

5)      سطح شکست خورده شده به خوبی نمایانگر خطوط پله­ای و پیش رونده ترک است که به صورت درون دانه­ای رشد کرده است.

6)      مشاهده حفره­ها در داخل ماده(به ویژه در محل شکست) را می­توان به عیوب ناشی از فرآیند تولید (احتمالاً در هنگام ریخته­گری) مربوط دانست.

7)      تشکیل کاربید کروم در مرزدانه­ها مقاومت خوردگی آلیاژ را کاهش می­دهد و شرایط را برای خوردگی مرزدانه­ای  فراهم می­کند. بر اساس این منابع با تشکیل کاربید کروم در مرزدانه نواحی مجاور مرز از کروم تخلیه می­شود، بنابراین اطراف مرزها در حضور محیط­های خورنده(به عنوان مثال محیط حاوی یون کلراید مرطوب) دچار خوردگی می­شود.

8)      بررسی­ها نشان می­دهد که سرعت سرد کردن آهسته(در هنگام تولید) می­تواند باعث تشکیل کاربید کروم در مرز گردد. لازم به یادآوری است که ترک­های ناشی از خوردگی می­توانند در ادامه با مکانیزم خستگی گسترش یابند و در نهایت منجر به شکست شوند.

9)      حفرات انقباضی در ناحیه اتصال پره به بدنه، در جهات خاصی جهت گیری کرده و در قسمت­هایی به صورت ترک رشد کرده­اند این ترک­ها بیشتر از عیوب سطحی شروع شده  و در امتداد حفره­های انقباضی اشاعه یافته­اند.

با توجه به بررسی­های انجام شده می­توان با اعمال پوشش و یا انتخاب مواد مناسب از خوردگی و تخریب پره­ها جلوگیری نمود.اعمال پوشش زیرکونیایی[41] و انتخاب فولادهای زنگ نزن دوفازی آستنیتی- فریتی(داپلکس)[7] [42-46] برای جایگزینی این نوع فولاد پیشنهاد می­گردد.

در پایان از ریاست مجتمع، مهندسین بازرسی فنی، ریاست آموزش مجتمع پتروشیمی کارون به خاطر­­­­­ حمایت­­های مالی در جهت انجام این پروژه و دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد به خاطر همکاری در انجام این پروژه، تشکر و قدردانی می­گردد.

 

4. مراجع:

1( Iranian petroleum standards IPS, "ISO 8044 Corrosion of Metals and Alloys-Basic Terms and Definitions"IPS-E-TP-740(1), p.11, First Revision, Tehran, 2010.

2( T.L. Sudesh and L. Wijesinghe and D.J. Blackwood , "Characterization of passive films on 300 series stainless steels", Applied Surface Science, Vol. 253, pp. 1006–1009, 2006.

3( S. Ningshen and U. Mudali and G. Amarendra and P. Gopalan and R.K. Dayal ,"Hydrogen effects on the passive film formation and pitting susceptibility of nitrogen containing type 316L stainless steels", Corrosion Science, Vol. 48, pp. 1106–1121, 2006.

4( I. Espitia Cabrera and H. Orozco Hernandez and R. Torres Sanchez and M. E. Contreras Garcia and    P. B.Perez and L. Martinez, "Synthesis of nanostructured zirconia electrodeposited films on AISI 316L stainless steel and its behaviour in corrosion Materials Letters", Vol 58, p. 191-195, Issues 1-2 resistance assessment, 2004.  

5) م. فتحی و و. مرتضوی، "کاربرد پزشکی پوشش های سرامیکی ایمپلنت ها"، انتشارات ارکان اصفهان،1381.

6( RW.Staehle, SCC and Hydrogen Embrittlement of Fe-base Alloy, p. 15, New York,1997.

7) A. Devasenaphathi and S.Rajav, "Effect  of Externally  added Molyb-date  on  Repassivation  and  SCC  of  Type  304 Stainless Steel in HCl solution", Corrosion, Vol. 52, pp. 243, 1996.

8) D .Etzhak and O.Elias, "Behaviour  of  Type  304  and  316 Austenitic Stainless Steel in 55% Lithium Bromide HeavyBrine Environments", Corrosion, Vol. 50, pp. 131. 1994.

9) SJ. Pawel, "Corrosion of Nickel-Based Alloys in Acidified lithium Chloride Solution", Corrosion, Vol. 49, pp. 929. 1993.

10) J. J.Smith and R. A.Farrar, "Influence of microstructure and composition on mechanical properties of some AISI 300 series weld metals", International Materials Reviews, Vol. 38, PP. 25–51, 1993. 

11) C. R. Brinkman, "Mechanical  properties  of  liquid  metal  fast  breeder  reactor  primary  piping materials", Nuclear Technology, Vol. 33, PP. 76–95, 1977.   

12) R. A.Farrar and C.Huelin, "Phase transformation and impact properties of type 17-8-2 austenitic weld metals", Journal of Materials Science, Vol. 20, PP. 2828–2838. 1985. 

13) R.A.Farrar, "Microstructure and phase transformations in duplex 316 submerged arc weld metal, an ageing study at 700°C", Met Trans, Vol. 20A, PP. 4215–4231, 1985. 

14) T. P. S.Gill and M.Vijayalakshmi, "On microstructure-property correlation of thermally aged type 316L stainless steel weld metal", Met  Trans, Vol. 20A, PP. 1115–1124, 1989. 

15)  K. H.Tseng and C.P.Chou, "The  study  of  nitrogen  in  argon  gas  on  the  angular  distortion  of Austenitic stainless steel weldments",  J.M.P.T, Vol. 142, PP. 139–144, 2003. 

16-)P. Pichot, '' Compressor Application Engineering '', Vol . 1, Gulf Pub.Co , 1986.

17) ا. کاویانی، "مبانی کمپرسورها"، شرکت ره آوران فنون پتروشیمی، 1384.

18) Garo, GARO ASM2500 & ASM550 CHLORINE PURIFICATION UNIT OPERATION MANUAL, 05/520 CAC-IRAN,p. 215-249,  Milano, 2003.

19) "impeller, n.". OED Online. March 2013. Oxford University Press. 20 March 2013.

20) H.  Alemohammad and  Sh.  Esmaeili  and  E.  Toyserkani, "Deposition of Co-Ti Alloy on Mild Steel Substrate Using Laser  Cladding",  Materials  Science  and  Engineering  A 456, pp. 156-161, 2007.

21) J.Korb, "ASM Metals Handbook", Vol.13,9th Edt, Ohio,ASM Int, 1990.

22) M.G.Fontana and N.D.Greene, "Corrosion Engineering", 2nd Edt, McGraw HILL Int, 1984.

23) S.M.Eionka, "Standard Plant Operators Manual", 3rd Edt, McGraw Hill Int, 1980.

24( م. غریب و س. پهلوان یلی، "علت شکست پره کمپرسور یک واحد توربین گازی نیروگاهی"، پانزدهمین کنفرانس بین المللی برق،1378.

25) ا. موسوی ترشیزی و ح. روحی، " آنالیز خرابی پره های کمپرسور در یک توربین گازی"، بیست و دومین کنفرانس بین المللی برق،1386.

26) م. امانی و ک. بیننده، " بررسی عوامل شکست پره های کمپرسور توربین گازی پالایشگاه نفت بندرعباس"، چهارمین کنفرانس تجهیزات دوار در صنایع نفت و نیرو، 1391.

27) ع. اسلامی و ع. طیوری و ج. سیمایی، "مکانیزم­های تخریب در ایمپلر و روش مقابله با آن"، دومین همایش دانشجویی بازرسی فنی، ایمنی و حفاظت،1383.

28) ا. حسینی کلورزی، "بررسی علل خوردگی کمپرسور واحد احیا مستقیم صنایع فولاد اهواز"، ششمین کنگره سالانه انجمن مهندسین متالورژی ایران،1381.

29) ع. کلاکی و جابری م. هفشجانی، "بررسی روش­های تخمین عمر پره­های توربین­های گازی پتروشیمی بندر امام"، اولین کنفرانس پتروشیمی ایران،1387.

30) ا.کرمانپور و س.ضیائی راد و ح. سپهری امین و ن. نوربخش­نیا و م. مصدق­فر، "تحلیل تجربی و شبیه ­سازی شکست پره‌های تیتانیومی کمپرسور نیروگاه گازی هسا"، اولین کنفرانس تجهیزات دوار، 1387.

31(  S. Amin,"an investigation on failure analysis of titanium gas turbine compressor blade", Turkey, 2007.

32) H.S. Khatak and Baldev Raj,"Corrosion of Austenitic Stainless Steels", Mechanism Mitigation and Monitoring, Narosa Publishing House, 2001.

33) J.W. Simmons, "Overview High-Nitrogen Alloying of Stainless Steels", Materials Science & Engineering, A207, p. 159-169, 1996.

34) T. Kodama and Y. Katada ,"Role of nitrogen on the corrosion behavior of austenitic stainless steels", Corrosion Science, Vol.44, p. 2393–2407, 2002.

35) G. Piatti and P. Schiller, "Thermal and mechanical properties of Cr-Mn-(Ni-free) austenitic steels for fusin reactor application ",  Journal of Nuclear Materials , Vol. 141-143, p. 417-426,1986.

36) R. L. Klueh and P. J. Masiaasz and E. H. Lee ,"Manganese as an Austenite Stabilizer in
Fe-CrMn-C Steels", Materials Science and Engineering, Vol. 102, p. 115-124, 1988.

37) Y. Hosoi ,"A proposal to alloy design for low activation high manganese austenitic stainless steel-Role of carbon and nitro-gen",Journal of Nuclear Materials, Vol.179-181, p. 143-147, 1991.

38) M .Onozuka and T.Saida and S.Hirai and M.Kusuhashi and I.Sato and T.Hatakeyama, "Low-activation  Mn–Cr austenitic  stainless  steel with further reduced content of long-lived radioactive elements", Journal of Nuclear Materials , Vol. 255, p. 128–138, 1998.

39( ش. شهیدی، "متالورژی مکانیکی"، ج. دیتر، مرکز نشردانشگاهی، 1387.

40) م،ع. گلعذار، "اصول و کاربرد عملیات حرارتی فولادها"، انتشارات دانشکاه صنعتی اصفهان، 1378.

41) ا. ستاره و ک. رئیسی و م،ع. گلعذار و م،ح. فتحی، "پوشش دهی زیرکونیا بر روی فولاد زنگ نزن 316L و بررسی مقاومت به خوردگی آن"، نهمین سمینار مهندسی سطح و عملیات حرارتی ایران،1387.

42( A. Igual Munoz and J. Garcia Anton and J.L. Guinon and V. Perez Herranz, "The effect of chromate in the corrosion behavior of duplex stainless steel in LiBr solutions", Corrosion Science, Vol.48, p. 4127-4151, 2006.

43) V.S. Moura and L.D. Lima and J.M. Pardal and A.Y. Kina and R.R.A. Corte and S.S.M. Tavares, "Influence of microstructure on the corrosion resistance of the duplex stainless steel UNS S31803", Materials Characterization, Vol. 59, p. 1127-1132, 2008.

44) A.J. Invernizzi and E. Sivieri and S.P. Trasatti, "Corrosion behaviour of Duplex stainless steels in organic acid aqueous solutions", Materials Science and Engineering, Vol. 485, p. 234-242, 2008.

45) I. Sekine and T. Kawase and M. Kobayashi and M. Yuasa, "The effects of chromium and molybdenum on the corrosion behaviour of ferritic stainless steels in boiling acetic acid solutions", Corrosion Science, vol. 32, p. 815-825, 1991.

46) A. Turnbull and M. Ryan and A. Willetts and  S. Zhou, "Corrosion and electrochemical behaviour of 316L stainless steel in acetic acid solutions

---

[1] - Stress Corrosion Crack

[2] - Liquid Ring

[3]  -Impeller

4 - Marbel (50 ml Hcl+50 ml H₂o+10 gr Cuso₄)

[5]  -Energy-dispersive X-ray spectroscopy

[6] - striation

[7] - Duplex