فهرست:
فصل اول.. 1
مقدمه.. 1
مقدمه.. 2
1-1- اهمیت سایش و خوردگی در صنعت... 2
1-2- سایش و خوردگی در صنایع نفت و گاز. 3
فصل دوم.. 7
تئوری تحقیق... 7
2-1- تعاریف سایش و خوردگی... 8
2-2- انواع خوردگی... 10
2-2-1- خوردگی گالوانیک.... 11
2-2-2- خوردگی یکنواخت... 11
2-2-3- خوردگی پیل غلظتی.. 12
2-2-4- خوردگی حفره ای.. 12
2-2-5- خوردگی بین دانه ای.. 12
2-2-6- خوردگی تحت تنشی.. 12
2-2-7- خوردگی سایشی.. 13
2-3- مکانیسم های سایش.... 14
2-4- انواع سایش.... 16
2-4-1- سایش ناشی از دانههای شن و ماسه. 16
2-4-1-1- اثر دبی تولید شن و روش انتقال آن.. 17
2-4-1-2- سرعت، گرانروی و چگالی سیال.. 18
2-4-1-3- شکل، اندازه و سختی ذرات شن.. 20
2-4-1-4- ترکیب و ماهیت اجزای سیال.. 22
2-4-1-5- پیکربندی مسیر جریان نظیر لوله های مستقیم، زانویی یا سه راهی.. 23
2-4-1-6- میزان سختی و مقاومت سطح مورد هدف... 25
2-4-1-7- زاویهی برخورد ذرات شن.. 25
2-4-1-8- دما و فشار. 26
2-4-2- سایش ناشی از قطره های مایع.. 27
2-4-3- خوردگی سایشی.. 29
2-4-4- پدیدهی کاویتاسیون.. 31
2-5- رابطهی تئوری برای محاسبهی نرخ سایش................................................................................32
2-5-1- گزارش نرخ سایش .........................................................................................................................................32
2-6- ارزیابی و محاسبهی نرخ سایش.... 33
2-6-1- اندازه گیری کاهش وزن ناشی از خوردگی و ساییدگی.. 34
2-6-2- پروب های مقاومت الکتریکی.. 37
2-6-3- دستگاه های اندازه گیری اولتراسونیک.... 39
2-6-4- پروب های الکتروشیمیایی.. 40
2-6-5- پرتونگاری با اشعهی ایکس و گاما 40
2-7- راهکارهای کاهش سایش.... 41
2-7-1- کاهش دبی تولید.. 41
2-7-2- طراحی سیستم لوله کشی.. 41
2-7-3- مواد مخصوص مقاوم در برابر سایش.... 42
2-7-4- افزایش ضخامت دیوارهی لوله. 42
2-7-5- ممانعت از تولید شن و جداسازی آن.. 43
فصل سوم.. 44
مروری بر کارهای انجام شده. 44
3-1- مقدمه.. 45
3-2- مدل سازی... 46
3-2-1- دسته بندی مدل های موجود. 47
3-3- مروری بر کارهای گذشته.. 48
3-4- مدل های ارائه شده. 50
3-4-1- مدل فینی.. 50
3-4-2- مدل هاسر - ورنولد.. 51
3-4-3- مدل سالاما- ونکاتش.... 52
3-4-4- مدل سالاما 52
3-4-5- مدل مرکز مطالعات سایش و خوردگی دانشگاه تولسا 55
3-4-6- مدل شیرازی و همکاران.. 55
3-4-7- مدل فیزیکی.. 56
فصل چهارم.. 57
سیستم آزمایشگاهی و نحوهی انجام آزمایش ها. 57
سیستم آزمایشگاهی و نحوهی انجام آزمایش ها. 58
4-1- طراحی سیستم آزمایشگاهی... 58
4-1-1- تجهیزات اصلی.. 58
4-1-2- تجهیزات جانبی.. 59
4-1-3- ذرات شن و ماسه. 63
4-1-4- اندازه گیری وزن.. 63
4-2- نحوهی انجام آزمایش.... 64
4-3- طراحی آزمایش ها. 66
4-3-1- متغیرهای مورد مطالعه در آزمایش.... 67
فصل پنجم.. 68
نتایج و بررسی داده های آزمایش.... 68
نتایج و بررسی داده های آزمایش.... 69
5-1- فرآیند تحقیق... 69
5-2- روند آزمایش.... 70
5-3- طراحی آزمایش با استفاده از نرم افزار. 70
5-4- آنالیز و بررسی داده ها. 72
5-4-1- بررسی سرعت سایش سیال فاقد شن.. 73
5-4-2- بررسی تأثیر سرعت سیال حاوی ذرات شن.. 75
5-4-3- بررسی مکان های مختلف در خط لوله. 77
5-4-4- بررسی اندازهی ذرات شن.. 78
5-4-5- بررسی تأثیر غلظت شن.. 79
5-4-6- تأثیر سختی و دانسیته کوپن.. 80
5-5- آنالیز ظاهری... 83
5-5-1- میکروسکوپ الکترونی.. 84
5-5-2-آنالیز کوپن ها با میکروسکوپ الکترونی.. 85
5-6- مدل سازی... 92
5-6-1- الگوریتم ژنتیک.... 92
5-6-2- روش تفاضل تکاملی (DE). 94
5-6-3- جزئیات پیاده سازی الگوریتم ژنتیک برای مدل سازی.. 94
5-6-4- نتایج مدل سازی.. 96
فصل ششم.. 99
نتیجه گیری و پیشنهادات... 99
نتیجه گیری و پیشنهادات... 100
6-1- نتیجه گیری... 100
6-2- پیشنهادات... 101
منابع 103
منبع:
[1] G. P. Tilly, Sand erosion of metals and plastics: a brief review, National Gas Turbine Eestablishment, Pyestock, Farnbrough, Hants, Gt. Britain, (1969)
[2] Martin E. True, P. D. Weiner, A Laboratory evaluation of sand erosion of oil and gas well producing equipment, Texas A & M University, College Station, Tex as (1987)
[3] E.S. Venkatesh, Erosion Damage in Oil and Gas Wells, Proc. Rocky Mountain Meeting of SPE, Billings, MT (1986) 489–497. May 19-21.
[4] Ken Jordan, Erosion in multiphase production of oil and gas, Shell Offshore Incorporated, One Shell Square, P.O. Box 61933, New Orleans, LA 70161, (1998)
[5] T. Bourgoyne, Experimental Study of Erosion in Diverter Systems. SPE/IADC
18716, Proc SPE/IADC Drilling Conference, New Orleans, 28 February - 3 March,
pp. 807–816, 1989.
[6] A.V. Levy, Erosion and Erosion-Corrosion of Metals, Lawrence Berkeley Laboratory, Berkeley, CA, 94720, (1995)
[7] S.A. Shirazi, SPE, U of Tulsa; B.S. McLaury, U of Tulsa; E.Sow, BG Group; M. Butter, Rashpetco; A. Folefac, Rashpetco; S.A. Hassaballa, SPE, Rashpetco, Sand Settling and Locations of High Erosion in Subsea Production System, Trinidad, 27-30 june (2010)
[8] Chong Wong, Jie Wu, Amir Zamberi, Chris Sornordal, Lachlan Graham, Sand Erosion Modelling, SPE 132920, Australia, October (2010)
[9] M.M. Salama, E.S. Venkatesh, Evaluation of API RP 14E erosional velocity limitation for offshore gas wells, in: proceedings of offshore Technology Conference, Houston, TX, 1983, OTC 4485.
[10] IPS, IPS - E – PI -140, Iranian Petroleum of Society, Engineering Standard for Onshore Transportation Pipelines
[11] API, API RP 14E Recommended Practice for Design and Installation of Offshore Production Platform Piping System, 3rd edition, American Petroleum Institute (1981)1981;22
[12] Amin Nabipour, Brian Evans, Mohammad Sarmadivaleh, Methods for Measurement of Solid Particles in Hydrocarbon Flow Streams, SPE, Curtin University, Chris Kalli, SPE, Chevron ETC, Australia, October 2012.
[13] N.A. Barton, Erosion in elbows in hydrocarbon production systems: Review ducument, TUVNEL limited, Scottish Enter Prise Technology Park, East kilbride, glasgow, G75 QU, 2012
[14] Mehdi Azimian, Hans-Jörg Bart, Investigation of Hydroabrasion in Slurry Pipeline Elbows and T-junctions, Chair of Separation Science and Technology, University of Kaiserslautern, Kaiserslautern D-67663, Germany, January 2014.
[15] S.A. Shirazi, B.S. McLaury, J.R. Shadley, E.F. Rybicki, Generalization of the API RP 14E Guideline for Erosive Services, SPE28518, Journal of Petroleum Technology, August 1995 (1995) 693–698.
[16] R.D. Russell, S.A. Shirazi, J. Macrae, A new computational fluid dynamics model to predict flow profiles and erosion rates in downhole completion equipment, in: SPE Annual Technical Conference/Exhibition, Houston, Texas, SPE Paper No. SPE90734, 2004.
[17] A. Huser, O. Kvernvold, Prediction of Sand Erosion in Process and Pipe Components, Proc. 1st North American Conference on Multiphase Technology, Banff, Canada, pp. 217–227 (1998).
[18] B.S. McLaury, S.A. Shirazi, Is API RP 14E reliable for predicting an erosional production velocity when sand production is anticipated?, in: Proceedings of ETCE/OMAE Joint Conference, New Orleans, LA, Feb. 14-17, 2000.
[19] M.M. Salama, An alternative to API 14E erosional velocity limits for sand laden fluids, ASME J. Energy Res. Tech. 122 (2000) 71-77.
[20] X.Chen, B.S.McLaury, S.A.Shirazi, A comprehensive procedure to estimate erosion in elbows for gas / liquid / sand multiphase flow, J.Energy Resour. Technol. 128(2005)70–78.
[21] DNV, Recommended Practice RP 0501 Erosive Wear in Piping Systems, Revision 4.2-2007, Det Norske Veritas, 2011.
[22] B.S. McLaury, J. Wang, S.A. Shirazi, J.R. Shadley, E.F. Rybicki, Solid Particle Erosion in Long Radius Elbows and Straight Pipes, SPE 38842, SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, 1997.
[23] Finnie I., (1960). "Erosion of Surface by Solid Particles", Wear, 3, 87-103
[24] Yong, Bai. Qiang, Bai. (2012). Subsea Engineering Handbook, first edition. Houston, Texas, Gulf Publishing Company.
[25] S.J. Svedeman, K.E. Arnold, Criteria for Sizing Multiphase Flow Lines for Erosive/ Corrosive Service, SPE 26569, 68th Annual Technical Conference of the Society of Petroleum Engineers, Houston, Texas, 1993.
[26] J.G.A. Bitter, A study of erosion phenomena, Part I, Wear, 6 (1963). 5-21
[27] G. L. Sheldon and I. Finnie, J. Eng. Ind., 88 (1966) 387 - 392.
[28] Wang J, Shirazi S, Shadley J, Rybicki E. Application of flow modeling and particle tracking to predict sand erosion rates in elbows. ASME FED 1996;236:725–34.
[29]. ساعتچی، احمد (1365). مهندسی خوردگی. چاپ اول. اصفهان: جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی اصفهان