مقاله ارائه شده توسط شرکت ویستا آسمان در یازدهمین کنفرانس بین المللی تحقیقات پیشرفته در علوم، فناوری و مهندسی تحت عنوان ارزیابی تنش ­های حالت پایدار و متقارن محوری در ایجاد کرنش خزشی در ریفورمرتیوب های مورد استفاده در صنایع فولاد و پتروشیمی.

https://www.symposia.ir/RSETCONF12

چکیده

ریفرمرهای بخار منبع اصلی تولید هیدروژن را برای اهداف پالایش در صنایع مختلف فراهم می­کند. واکنش مودر نیاز برای تولید هیدروژن در ریفرمرتیوب­ ها رخ می­دهد که بسیار گرماگیر هستند. به دلیل سختی شرایط عملیاتی، این تیوب ­ها از موادی با مقاطع ضخیم به روش ریخته‌گری گریز از مرکز تولید می­شوند و  معمولاً با مشخصات عمومی HK40 و HPNb یا مشتقات اختصاصی آنها ساخته می‌شوند ( بررسی کرنش خزشی در ریفورمرتیوب ). بار غالب بر روی این تیوب ­ها تنش حرارتی از طریق دیواره است و عمر آنها وابسته به فرآیند خزش سیکلی، در مقیاس زمانی کنترل شده توسط الگوی عملیاتی واحد مصرف­ کننده آن است. فشار و تنش­ های مختلف در طول عمر عملیاتی این تیوب­ ها جمع شده و ممکن است به ترتیب با اندازه گیری ­های قطری و تکنیک­ های غیر مخرب بر اساس جریان گردابی یا روش ­های التراسونیک کنترل شوند. ترکیب تنش و گرادیان ­های حرارتی، همراه با تغییرات ریزساختاری از طریق دیواره، منجر به شروع آسیب در یک سوم داخلی دیواره تیوب می­شود ( بررسی کرنش خزشی در ریفورمرتیوب ). در این فرآیند حفره ­های خزشی تبدیل به هسته می­شوند، رشد می­کنند، به هم متصل می­شوند و شکاف هایی را تشکیل می دهند که به سطوح داخلی و خارجی انتشار می­ یابند. یافتن شبکه ­ای متراکم از ترک ­های موازی، با طول مشابه، که به صورت شعاعی با عرض دانه های ستونی فاصله دارند، معمول است. در بیشتر دوره رشد، میدان تنش جلوتر از ترک­ ها به سمت سطح بیرونی فشرده می­شود. تحت این شرایط، مدل‌های شروع ترک خزشی و رشد کلاسیک به آسانی اعمال نمی‌شوند. عملی ­ترین رویکرد استفاده از فلسفه مکانیک آسیب پیوسته است که با استفاده از روش انتشار آسیب کاچانوف، این را به فاز رشد ترک گسترش می­دهد. این مقاله کاربرد این روش را برای ارزیابی عمر ریفرمرتیوب­ها شرح می‌دهد. ( بررسی کرنش خزشی در ریفورمرتیوب ).

مقدمه

واحدهای ریفرمینگ بخار برای بسیاری از فرآیندها در پالایشگاه ها، پتروشیمی­ ها و کارخانجات احیا مستقیم حیاتی هستند. آنها در تولید هیدروژن برای پالایش نفت، تولید آمونیاک و احیا مستقیم ، تولید مونوکسید کربن برای احیا و خالص سازی نیکل و گاز سنتز شده به عنوان پیش ساز متانول، اسید استیک و مواد شیمیایی مختلف دیگر استفاده می­شوند. مدیریت عمر واحدهای ریفرکینگ معمولاً تحت سلطه قابلیت سرویس ریفرمرتیوب ­ها است. به دلیل شرایط عملیاتی، عمر این تیوب­ ها عمدتاً توسط آسیب خزش ( کرنش خزشی در ریفورمرتیوب ) محدود می‌شود که توسط ترکیبی از فشار داخلی و تنش‌های حرارتی از طریق دیواره ایجاد می‌شود که در طول چرخه‌های راه‌اندازی و شرایط ناپایدار ایجاد می‌شوند. فرسودگی خزشی ( کرنش خزشی در ریفورمرتیوب ) با حفره مرزی پیشرونده دانه ­ای که به دلیل تأثیر قابل توجه تنش ­های حرارتی ایجاد شده در طول شرایط ناپایدار، که در دیواره تیوب به سمت داخل شروع می­شود، مشهود است. طراحی اجزای تیوب ­ها معمولاً بر اساس تنش‌های فشاری، دمای دیواره بیرونی و داده‌های مربوط به گسیختگی مواد است. با این حال، این یک مبنای واقع بینانه برای ارزیابی عمر باقیمانده ریفرمرتیوب ارائه نمی­کند. در واقع، پیش‌بینی عمر ریفرمرتیوب ­ها توسط یک روش طراحی معکوس با استفاده از ویژگی‌های واقعی مواد و شرایط سرویس می‌تواند منجر به تخمین‌های بسیار خوش‌بینانه از قابلیت تئوری شود که توسط شرایط عملیاتی واقعی ( کرنش خزشی در ریفورمرتیوب ) تائید نمی‌شوند. ارزیابی واقعی عمر باید طیف کاملی از رفتار عملیاتی ناپایدار و همچنین حالت پایدار را در نظر بگیرد و بارگذاری ­های واقعی تیوب، دیواره­ ی تیوب و نوع سرویس که عمر را محدود می­کند، مورد توجه قرار دهد.

شکل 1 به صورت شماتیک شرایط فرآیند در طول یک ریفرمرتیوب را  نشان می­دهد. گاز و بخار فرآیند معمولاً در دمای بین 450 تا 500 درجه سانتی­گراد وارد هر ریفرمرتیوب می­ شود و در حدود 850 درجه سانتیگراد با یک افت فشار جزئی در طول تیوب خارج می­شود. دمای پوسته فلزی در طول هر تیوب متفاوت است و منعکس کننده طراحی واحد، پیکربندی شبکه و شرایط فرآیند مورد نیاز است. شیب دمایی دیواره در سمت انتهای ورودی تیوب بیشتر است در حالی که دمای موثر خزش (دمای متوسط دیواره) به سمت انتهای خروجی تیوب بالاتر است. هم دمای ارزیابی موثر خزش ( کرنش خزشی در ریفورمرتیوب) و هم گرادیان‌های حرارتی موضعی از طریق دیواره در تعیین عمر ریفرمرتیوب نقش دارند، که با در نظر گرفتن شرایط واقعی فرآیند و خواص مواد مکانیسم غالب را در مورد هر تیوب، تعیین می‌کنند.

– ارزیابی عمر تیوب کاتالیستی (ریفرمرتیوب)

از نقطه نظر ارزیابی مهندسی، هدف این است که شرایط فرآیند را در طول ریفرمرتیوب ­ها مشخص کنیم، به طوری که پارامترهای عملیاتی محلی (موضعی) را بتوان در مورد دما و فشار فرآیند و دمای پوسته­ ی فلز تعریف کرد. با توجه به این اطلاعات، گرادیان دمای موضعی از طریق دیواره را می توان تعیین کرد، که از آن می ­توان مشخصات تنش محلی از طریق دیواره را استنباط کرد و متعاقبا، رفتار خزش (کرنش خزشی در ریفرمرتیوب) را پیش بینی کرد. دستیابی به این هدف مستلزم درک خوبی از رفتار عملیاتی ریفرمینگ بخار، مدل مناسب رفتار مواد تحت بارگذاری‌های مربوطه و روشی برای تعیین تنش‌ها در ریفرمرتیوب و تکامل آن‌ها با زوال مواد از طریق چرخه‌های عملیاتی متوالی است. این عوامل در بخش های بعدی مورد بحث قرار می گیرند. شرایط فرآیند و دمای پوسته­ ی فلزی با محیط و زمان در سرتاسر واحد ریفرمینگ متفاوت است. یک رویکرد احتمالی اجازه می­دهد تا تغییرات در شرایط فرآیند و خواص مواد در نظر گرفته شود. علاوه بر این، به اثرات متقابل خزش (کرنش خزشی در ریفرمرتیوب) رو به جلو و توزیع مجدد تنش اجازه می‌دهد تا برای هر موقعیتی در امتداد یک ریفرمرتیوب انتخابی تطبیق داده شود. کرنش خزشی در ریفورمرتیوب

3- عوامل عملیاتی

در حین سرویس، ریفرمرتیوب تنش­های حرارتی و مکانیکی را تجربه می­کنند. در اولین بارگذاری، این تنش­ها کشسان هستند. با این حال، با گذشت زمان در شرایط تحت بار و در دمای بالا، این تنش­ها تکامل می­یابند. جزء ثانویه (حرارت) به صفر می­رسد در حالی که جزء اولیه (فشار) مجدداً توزیع می­شود و در نتیجه کرنش خزشی و تجمع آسیب در طول هر دو فرآیند رخ می دهد. در نهایت، شرایط حالت پایدار ممکن است به دست آید، به طوری که تجمع کرنش بعدی در شرایط خزش کنترل شده با بار رخ دهد. کرنش خزشی در ریفورمرتیوب

4-مدل مواد

1-4- شروع ترک

هر دو واکنش استهلاک (رهایی) تنش و خزش کنترل شده تحت بار را می­توان با استفاده از یک مدل مکانیک آسیب پیوسته اصلاح شده اولیه از نوع Rabotnov-Kachanov [2،3] توصیف کرد، همانطور که توسط معادلات جفت شده به شکل کلی ارائه شده است:

معادلات فوق، در حالت زمانی یا کرنش سختی (کرنش خزشی در ریفرمرتیوب)، ممکن است به صورت عددی در هر تاریخ بارگذاری ادغام شوند تا تکامل کرنش و آسیب تا زمان شکست را نشان دهند. راه حل های کلاسیک خزش رو به جلو برای یک هندسه ساده به خوبی شناخته شده است. تحت شرایط کنترل تغییر شکل، رهایی کامل تنش اولیه در زمان بی نهایت رخ می­دهد. تحت شرایط بارگذاری حرارتی-مکانیکی عمومی، که در آن سهمی از تنش‌های اولیه و ثانویه وجود دارد، ترکیب توزیع مجدد تنش و استهلاک آن معمولاً به یک مقدار غیر صفر تنش تمایل پیدا می‌کند که در یک زمان محدود به دست می‌آید. برای ساختار پیچیده‌تر با تنش موضعی یا تغییرات دما، روش‌های اجزای محدود امکان محاسبه کرنش و سطوح آسیب محلی را با در نظر گرفتن سازگاری تغییر شکل و تعادل نیرو فراهم می‌کنند. ممکن است شکست یک عنصر محلی با شروع گسسته ترک برابر شود. شکست نهایی ناشی از تعامل ذاتی بین جبهه آسیب شتاب دهنده و افزایش سطوح آسیب در مناطق پیش رو است. ماهیت و توزیع ترک ها – و آسیب های قبل از ترک – در ریفرمرتیوب­ها، شکل 2، نشان می دهد که روش های انتشار آسیب از جلو مناسب تر هستند. مقایسه بین سطوح آسیب پیش بینی شده و مشاهده شده و طول ترک، مناسب بودن این انتخاب را تایید می کند. کرنش خزشی در ریفورمرتیوب

2-4-رشد ترک

ایجاد ترک را می توان به دو روش پردازش کرد. مکانیک شکست خزشی کلاسیک (کرنش خزشی در ریفرمرتیوب ) و مکانیک شکست الاستوپلاستیک که روشی کاملاً منطقی و تکامل یافته است. به طور کلی، تنش های جزئی برای بخش معیوب سازه محاسبه می شوند و سپس این تنش ها برای ایجاد معیارهای شدت تنش یا چگالی انرژی در یک منطقه به اندازه کافی کوچک حاوی نوک ترک اصلاح می­شوند. روش­هایی برای ادغام این فلسفه با مکانیک آسیب پیوسته [4] ابداع شده است، به ویژه در مورد تعامل بین آسیب نوک ترک و آسیب در پیوند باقی مانده. می­توان از رویکرد دو پارامتری معمولی برای پیش بینی شکست نهایی، مشروط بر اینکه پارگی پیوند در نظر گرفته شود استفاده می­کند. این رویکرد برای ترک­های منفرد یا برهمکنش­های ساده به خوبی عمل می­کند. روش‌های انتشار آسیب از جلو، برای شبکه‌های متراکم ترک‌های موازی با اندازه مشابه مناسب‌تر هستند. این رویکرد توسعه فوری مکانیک آسیب خزشی کاچانوف بود [2]. فیلدهای تنش و دما در سراسر سازه محاسبه می‌شوند و زمینه‌های کرنش (کرنش خزشی در ریفرمرتیوب ) و آسیب حاصله همانطور که در بالا توضیح داده شد تعیین می‌شوند. “جبهه آسیب” پوشش تمام نقاطی است که خرابی محلی برای آنها پیش بینی شده است (یعنی جایی که مقدار محلی متغیر آسیب واحد است) و به طور کلی می تواند با جبهه پیشروی شبکه ترک برابر شود. شکست نهایی ناشی از تعامل ذاتی بین جبهه آسیب شتاب دهنده و افزایش سطوح آسیب، در مناطق پیش رو است. کرنش خزشی در ریفورمرتیوب

ماهیت و توزیع ترک­ها – و آسیب های قبل از ترک – در ریفرمرتیوب­ها (شکل 2)، نشان می دهد که روش های انتشار آسیب از جلو مناسب­تر هستند. مقایسه بین سطوح آسیب پیش بینی شده و مشاهده شده و طول ترک، مناسب بودن این انتخاب را تایید می کند. کرنش خزشی در ریفورمرتیوب

5- تجزیه و تحلیل تنش ریفرمرتیوب­های ترک نخورده

راه‌حل‌هایی برای پروفیل‌های تنش الاستیک و حالت پایدار از طریق دیواره ریفرمرتیوب ( کرنش خزشی در ریفرمرتیوب )در معرض بارگذاری‌های حرارتی و فشاری به خوبی تثبیت شده‌اند [5،6]. شکل 3 و 4 مولفه­های تنش اصلی در بارگذاری الاستیک را پس از دستیابی به حالت پایدار برای یک ریفرمرتیوب معمولی نشان می­دهد. تفاوت در بزرگی بین تنش­های الاستیک و حالت پایدار قابل توجه است. مدل‌سازی تکامل از حالت اول به حالت دوم، حتی برای یک جزء متقارن محوری ساده، نیاز به حل عددی دارد. رویکرد اتخاذ شده توسط کاچانف تقسیم دیواره ریفرمرتیوب به چندین حلقه متحدالمرکز (معمولاً 20) و حل معادلات مکانیک آسیب برای هر یک، تکرار آن تا سازش­پذیری تغییر شکل و تعادل نیرو بوده است.

در ابتدا، یک محدودیت حالت کرنش صفحه ­ای ( بررسی کرنش خزشی در ریفرمرتیوب ها) پذیرفته شد، اما تجربه [7] نشان داده است که معیار ساده­تر – معیار باقی‌ماندن مقاطع مسطح – مناسب‌تر است. این به این دلیل است که در اعمال یک منبع حرارت خارجی به یک جزء ریفرمرتیوب با فشار ملایم، تنش‌های حرارتی (حلقه‌ای و محوری) در سطح بیرونی، فشاری هستند. بنابراین، در طول توزیع مجدد تنش، سطح بیرونی لوله به‌طور فشاری دچار کرنش می‌شود، اما متعاقباً، هنگامی که یک حالت پایدار به دست می‌آید، این ناحیه به صورت کششی تغییر شکل می‌دهد. با توجه به اینکه سطح داخلی ریفرمرتیوب رفتار کششی را در طول دوره‌های توزیع مجدد و حالت پایدار حفظ می‌کند، طول ریفرمرتیوب باید افزایش یابد تا ثبات حجمی که به شرایط خزش مربوط می‌شود، حفظ شود. کرنش خزشی در ریفورمرتیوب

6- تکامل تنش با انتشار ترک

1-6-اصول

با توجه به موارد فوق، می­توان انتظار داشت که تکامل تنش، همانطور که جبهه آسیب در چرخه­ های متوالی رهایی تنش منتشر می­شود، نیاز به بررسی دقیق دارد. طبق اصول مکانیک آسیب پیوسته اگر متغیر آسیب، به عنوان یک کمیت جهت دار، مشابه با کرنش در نظر گرفته شود به بهترین وجه تفسیر می­شود. تحت این فرض، مواد آسیب دیده ممکن است گرما و نیروهای فشاری و تغییر شکل ­ها را در هر جهتی منتقل کنند. با این حال، نیروهای کششی و تغییر شکل­ ها فقط می توانند در صفحه آسیب دیده منتقل شوند. به نظر می‌رسد که این ویژگی‌ها مستقیماً از اصل «تداوم» کاچانف پیروی می‌کنند. کرنش خزشی در ریفورمرتیوب

برای یک ریفرمرتیوب، وضعیت تا حدودی ساده‌تر شده است، زیرا آسیب به سطوح عادی نسبت به تنش حلقه ­ای (هوپ) محدود می‌شود. با این حال، هنوز لازم است که تنش های اولیه و ثانویه به طور جداگانه در نظر گرفته شوند. جزء اصلی (فشار) تنش حلقه ­ای را می توان به سادگی به عنوان نتیجه کل بار فشار اعمال شده بر روی بخش دیواره در نظر گرفت. بنابراین مقدار آن با طول ترک افزایش می یابد. برای یک آرایه ترک سطحی، این موضوع معادل از دست دادن فلز است و بنابراین در مفهوم و نمایش ساده­تر خواهد بود اما برای یک آرایه ترک ادغام شده، همان نتیجه به دلیل توانایی مداوم ناحیه آسیب دیده برای انتقال تغییر شکل­های شعاعی ظاهر می­شود. راه حل ممکن است به طور رسمی (اگرچه به سختی) یا با انطباق راه حل های کلاسیک برای ریفرمرتیوب­ه ای تحت خزش ( کرنش خزشی در ریفرمرتیوب ها) یا با قیاس با انتشار اختلالات از طریق آرایه منظم میدان­های بالقوه در یک شبکه کریستالی ایده آل به دست آید. در تعیین جزء ثانویه (حرارتی) تنش حلقه­ ای، درمی­ یابیم که ماده آسیب دیده، تغییری در خواص حرارتی خود نداشته است. بنابراین، توزیع دما در یک سازه، مستقل از سطح آسیب است. مجدداً، هنگامی که پذیرفته شد که تغییرشکل­ های کششی می­توانند در صفحه آسیب دیده منتقل شوند و تغییرشکل­ های فشاری در هر جهت قابلیت انقال دارند، راه حل­ها از طریق توسعه روش ­های کلاسیک پدیدار می شوند. برای یک آرایه شکست سطحی از ترک­ها، میدان تنش حرارتی باقیمانده در دیواره به سادگی توسط مشخصات دما در سراسر آن کنترل می­شود. تنش­های حرارتی، با افزایش طول ترک کاهش می­یابد زیرا نسبت گرادیان دمای کلی تحمل شده توسط بخش باقی مانده نیز، تابعی کاهش اندازه ترک است. برای یک آرایه ترک ادغام شده، وضعیت، در اصل، یکسان است، اما تا حدودی کمتر مشهود است. تغییر تنش از طریق هر پیوند توسط مشخصات دمای محلی آن کنترل می شود، اما مقادیر مطلق تنش توسط توانایی مواد آسیب دیده برای انتقال نیروها و تغییرشکل­ها کنترل می­شود. بنابراین مشخص می‌شود که در پیوندهای آسیب‌دیده در دو طرف آرایه ترک، مؤلفه حرارتی تنش حلقه­ای (هوپ)، بدون تغییر نسبت به ساختار آسیب‌دیده است، اما در ناحیه ترک‌خورده، تنش حلقه­ای ثانویه، مانند اولیه، صفر است. کرنش خزشی در ریفورمرتیوب

2-6- نتایج

شباهت‌های بین تحولات تنش‌های اولیه و ثانویه عمدتاً ناشی از فرضیه‌های مطرح شده در مورد خواص مواد آسیب‌دیده است. به نظر می‌رسد که این تفاوت‌ها ناشی از اثرات شرایط تعادل، تعیین‌کننده باشد (بارهای خارجی برای تنش‌های اولیه و بارهای داخلی برای تنش­های ثانویه). به همین دلایل است که ترکیب روش­ های کلی از روش­های برطرف­کردن جداگانه تنش­های اولیه و ثانویه ضروری در نظر گرفته شده است. هنگامی که این کار انجام شد، نتایج کلاسیک برای استوانه‌های ترک‌خورده را می‌توان به صورت جبری گسترش داد تا تنش‌های الاستیک و حالت پایدار اولیه در سیلندرهایی با نواحی دلخواه (متقارن محوری) ترک‌خوردگی متراکم را توصیف کند. ( بررسی کرنش خزشی در ریفرمرتیوب ها) کرنش خزشی در ریفورمرتیوب

1-2-6- آرایه های ترک شکست سطحی

شکل‌های 5 الی 7 تنش‌های فشاری، حرارتی و کششی کل حلقه را نشان می‌دهند که برای افزایش تدریجی طول ترک از سطح داخلی بر اساس هندسه و شرایط مشابه با شکل‌های 3 و 4 محاسبه شده‌اند. شکل 8 تنش های حالت پایدار مربوطه را نشان می­دهد. اولین و آخرین مورد، که هر دو صرفاً توسط فشار کنترل می­شوند، افزایش مداوم تنش را با از دست دادن مؤثر بخش نشان می­دهند. دومی کاهش مقدار تنش حرارتی را با کاهش اختلاف دمایی که توسط پیوند باقی مانده کاهش می‌یابد نشان می‌دهد، اما بیانگر این است که تقارن کششی/فشاری حفظ می‌شود. تنش الاستیک کل، کاهش مشابهی را در محدوده نشان می­دهد اما به دلیل افزایش مولفه فشار، تقارن را از دست می دهد]7,8[.

این ارقام هستند که به وضوح رفتار انتشار ترک مشاهده شده در ریفرمرتیوب ­ها را توضیح می­دهند. در یک ترک با طول کم، در غالب مدت زمان یک دوره (زمان)، قبل از ایجاد تنش‌های حالت پایدار، یک میدان تنش فشاری وجود دارد که بر روی بخش قابل‌توجهی از پیوند باقی‌مانده گسترش می‌یابد. برای بسیاری از ریفرمرها، شرایط عملیاتی و طول چرخه به گونه‌ای است که این وضعیت غالب است و رشد سریع ترک مهار می‌شود. بنابراین ممکن است اتفاقات قابل ملاحظه ­ای در طول مرحله رشد ترک به دست آید که بر عمر ریفرمرتیوب تاثیر شدیدی داشته باشد و بر این اساس تلاش زیادی برای بازرسی ریفرمرتیوب­ ها برای تعیین وضعیت آسیب اختصاص یافته است که دستگاه بازرسی غیر مخرب شرکت هیرمان (HI-RTHRTI(U-E)CR) یک نوع منحصر بفرد از این دستگاه­های بازرسی در دنیاست که با به ره­مندی از تجهیزات متنوع، قابلیت بازرسی انواع ریفرمرتیوب ­ها و لوله ­های مقاوم در برابر حرارت را داراست (بررسی کرنش خزشی در ریفرمرتیوب ها). همانطور که ترک­ها از طریق دیواره گسترش می یابند، به نقطه­ای می رسند که در آن مولفه ­های تنش فشاری و حرارتی متعادل ­تر می­شوند و این میدان فشاری نسبتاً در اوایل چرخه عملیاتی از بین می­ رود. سپس رشد ترک سریع می­ شود. در عمل، طول ترک، بیش از 50 درصد دیواره در نظر گرفته می شود. به طور مشابه، در جایی که دمای ریفرمرتیوب به ویژه بالا است و در اوایل هر چرخه عملیاتی یک حالت پایدار به دست می‌آید، رشد سریع ترک می‌تواند رخ دهد و زمان بین شروع ترک و شکست به نسبت کوتاه است.

در هر ارزیابی ریفرمرتیوب، مهم است که تکامل آسیب و کرنش پیش‌بینی شود تا امکان تفسیر صحیح داده‌های بازرسی و پیش‌بینی قابل اعتماد عملکرد فراهم شود. برآورد ساده از ساعات سرویس باقیمانده برای مدیریت عمر ریفرمرتیوب کافی نیست (بررسی کرنش خزشی در ریفرمرتیوب ها).

2-2-6- آرایه های ترک تعبیه شده

شکل‌های 9 و 10 اجزای اولیه و ثانویه تنش حلقه­ ای الاستیک اولیه را برای یک آرایه ترک ادغام ‌شده نشان می‌دهند. هندسه و شرایط مانند قبل باقی می ماند. تکامل کل تنش حلقه ­ای الاستیک اولیه با طول ترک در شکل 11 دیده می­شود. این به وضوح تغییر پل ه­ای تنش را نشان می دهد که با شکستن سطح داخلی ترک­ ها رخ می­دهد و شروع کرنش خزشی در ریفرمرتیوب ها را در پی دارد).

به طور معمول، این ریفرمرتیوب­ های تولید شده با ریخته گری گریز از مرکز دارای ساختار دانه­ های ستونی برای قسمت اعظم دیواره، با مقدار کمی از عناصر بین­نشین هستند. معمولاً ترک ­ها در مرز بین این مناطق ریزساختاری یا نزدیک به آن شروع می­شوند. سپس به سمت هر دو سطح رشد می­کنند و در مراحل اولیه تحت میدان تنش شدید کششی که در آنجا وجود دارد به دیوار داخلی می رسند. پس از آن، رشد مانند ترک­های سطحی است که در بالا توضیح داده شد.

3-6- اعتبار سنجی

از آنجایی که برخی از نتایج فوق بلافاصله شهودی نیستند، اعتبارسنجی این راه‌حل‌های جبری در برابر نتایج تحلیل اجزای محدود ضروری است. شکل 12 مقایسه بین محاسبه جبری تنش حرارتی الاستیک و نتایج تجزیه و تحلیل اجزای محدود را برای یک آرایه ترک سطحی نشان می­دهد ( کرنش خزشی در ریفرمرتیوب ها) . توافق خوبی دیده می شود. بررسی تأثیر متغیرهای محاسباتی بر نتیجه اجزای محدود انجام شد و نتیجه‌گیری شد که راه‌حل‌های به‌دست‌آمده صحیح و پایدار هستند.

شکل 13 و 14 نتایج جبری و اجزای محدود را برای آرایه­های ترک ادغام شده مقایسه می­کند. باز هم توافق خوبی وجود دارد. این مقایسه مفروضات ایجاد شده در مورد تأثیر تداوم مواد آسیب دیده بر تکامل تنش­های اولیه و ثانویه و کرنش خزشی در ریفرمرتیوب ها را تأیید می­کند. به ویژه، کمترین راه حل جبری بصری، برای تنش های حرارتی در حضور یک آرایه ترک ادغام شده، صحیح دیده می شود.

نتیجه­ گیری

1. در مسیر بررسی کرنش خزشی در ریفرمرتیوب ها واکنش ریفرمرتیوب­ های در سرویس پیچیده است، همین موضوع بیانگر میزان آسیب آن از تحت شرایط بارگذاری مکانیکی و حرارتی ناشی از فرآیند است.
2. تجزیه و تحلیل ساختاری مدرن با موفقیت برای پیش‌بینی واکنش ریفرمرتیوب ­ها در سرویس اصلاح‌کننده استفاده شده است.
3. نشان داده شد که استفاده از روش‌های انتشار آسیب از جلو، روشی مناسب برای رسیدگی به رشد آرایه‌های ترک در این اجزا است.
4. به طور خاص، فرضیه «تداوم» کاچانوف را می­توان برای تعریف خواص مواد آسیب دیده استفاده کرد و بنابراین امکان محاسبه صحیح انتقال گرما، بار و جابجایی را فراهم کرد که تکامل تنش اولیه و ثانویه را کنترل می کند.

شرکت ویستا آسمان به عنوان تنها دفتر هماهنگی شرکت TOPICN در ایران، تامین کننده انواع ریفرمر تیوب های مصرفی در صنایع پالایشگاهی و احیا مستقیم. جهت ثبت سفارش و کسب اطلاعات بیشتر با ما در تماس باشید