تحليل ومنع الفشل في فواصل مضخات الطرد المركزي التي تعمل بالوقود الثقيل المستخدمة في محطات الطاقة

الباحث

حسن هادي مسلب عبد زيد الغزالي

المشرف

عبد الرحيم كاظم عبدعلي

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

كلية هندسة المواد / هندسة المعادن

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Failure analysis; Centrifugal separator pump; Heavy fuel oil; Power plants

الفاصل هو اهم جزء في محطات الطاقة التي تستخدم الوقود الثقيل في نظام التشغيل.الفاصل يعمل على تنقية الوقود الثقيل ( الخام)من الجسيماتءالعناصرالمعدنيةءالماء»الاطيان والشوائب بواسطة قوى الطرد المركزي. في هذه الدراسة التحقق على اسباب الفشل لفواصل(منقيات)الوقود الثقيل واقتراح اربع حمامات من الطلاء اللاكهربائي لمنعه.ثلاثة انواع من العينات يتم استخدامها في هذه الدراسة.النوع الاول تمثل باخذ بضعة عينات من القرص المتضرر لتحليل الفشل.النوع الثاني هومجموعة عينات من شفت (الفولاذ المقاوم للصدا) ‎١5‏ "باقطار 5١ملم‏ وسمك ١٠ملم‏ للطلاء اللاكهربائي تم اخذها. النوع الاخير من العينات هو صفائح منحنية على شكل حرف[آمن (الفولاذ المقاوم للصدا“١"‏ ايضا) مختلفة الابعاد استخدمت في فحص تشققات التاكل الاجهادي ونمذجة التحليلات العددية, لتحليل الفشل ع»خصائص المواد: التركيب الكيميائي:الصلادة»المجهر الضوئيءالمجهر الالكتروني مكونات العناصرءحيود الاشعة السينية:والنمذجة العددية لتشققات التاكل الاجهادي بواسطة انسزز7 5,0 ١تم‏ دراستها. الطلاء اللاكهربائي تم اجراءه باربعة انواع مختلفة من الاوساط وهما( نيكل-فسفور) والاخر( نيكل- نحاس- فسفور)(نيكل -خارصين-فسفور)و(نيكل-جسيمات نانوية من كاربيد السليكون- فسفور)(وبفترتين مختلفيتين وهما (١واساعة)‏ على التوالي .فحص الصلادة .خشونة السطوحءالتاكل بفحص تافل والاستقطاب الدوري في محلول 5,"كلوريد الصوديوم تم انجازها. التاكل بالتعرية كذلك تم تنفيذها في وسط فعال(النفط الخام) وبفترات زمنية مختلفة(5١-:٠45-9-‏ 0-9-6 -09١-176و5"‏ ١دقيقة)كذلك‏ فحص تاكل التشققات الاجهادي لاربع عينات على شكل حرف [[المنحنية من الفولاذ المقاوم للصدا في نفس الوسط السابق بثلاث فترات زمنية مختلفة(370-4/80و50 4 ١ساعة)‏ تم اخذها. من نتائج تحليل الفشل التي تم الحصول عليها هي معرفة التركيب الكيميائي للسبيكة المستخدمة في صناعة قرص الفاصل حيث تبين انها مطابقة لسبيكة (الفولاذ المقاوم للصدا5١")‏ وان الصلادة للقرص المتضررانخفضت من ١”"فيكرز‏ في مناطق بعيدة عن موقع الفشل وتحت حمل ٠"غمامايكرومتر‏ الى١٠ ‎٠‏ "فيكرزفي مناطق قرب الضرر. من الفحص البصري وصور المجهر الالكتروني و انخفاض الصلادة وفقدان وزن القرص وقلة متانة القرص ووجود تشققات مايكروية يتبين ان اهم اسباب الفشل هو التاكل بالتعري وتاكل التشققات الاجهادي.تشققات التاكل الاجهادي عبر الحدود الحبيبية يمكن مشاهدتها بصور المجهر الالكتروني. من اهم نتائج الطلاء اللاكهربائي للعينات المطلية والمعاملة حراريا لطلاء(نيكل_-كاربيد السليكون-فسفور).(نيكل-خارصين-فسفور)»ء(نيكل-نحاس-فسفور) و(نيكل-فسفور)بزمن طلاء ساعتين هو (معدل التاكل بالتعري في وسط النفط الخام وبزمن ١٠1دقيقه)انخفضت‏ بنسبة (47,5» 5 , 9017:957و9017,5) على التوالي. في الجانب المقابل بعد المعاملة الحرارية صلادة فيكرز ازدادت بنسبة(5.١9055:9015,77و9055)‏ للعينات المطلية(نيكل_-كاربيد السليكون- فسفور).(نيكل-خارصين-فسفور).:(نيكل-نحاس-فسفور) و(نيكل-فسفور)وبزمن طلاء ساعتين على التوالي .

. Separator is the most important part in power plant that used heavy fuel oil in operation system. Separator works on purification the crude oil from particles, mud, mineral elements, water, and any contaminations by centrifuge force. In this study, investigation on reasons of failure in heavy fuel separator and suggestions four baths of electroless plating to prevent it have been studied Three types of specimens are used in this study. The first type is presented by taken several specimens from damage disc to analyze the failure.The second type is several specimens from shaft of SS316L in 15mm diameters ×10mm thickness for electroless plating have been taken.The last type is U-bend sheets from SS316L at different dimensions are used in test of stress corrosion cracking and numerical modeling. For analysis the failure, material characterizations ;chemical composition, hardness, light optical microscope, X-ray diffraction, scanning electron microscope, X-ray fluorescence, heavy fuel analysis and numerical modeling of stress corrosion cracking by ANSYS15.07 have been studied. Electroless nickel plating has been done in four different baths (Ni-P),(Ni-Cu-P), (Ni-Zn-P) and (Ni-SiC-P) nano composite coating at (1and 2 hours) respectively have been studied. Micro-hardness, surface roughness have been carried out. Corrosion with Tafel extrapolation and cyclic polarization in 3.5%NaCl solution have been accomplished. The erosion-corrosion has also been carried out in one active environment (heavy crude oil )at nine different periods:15, 30, 45,60,75,90,105,120and 135 minutes). Also stress corrosion cracking test for four U-bend specimens in the same media at three different times(480,960and1440 hours) has been taken. From the failure analysis results, the chemical composition of disc separator material is identical with 316SS alloy, the hardness of failed disc separator has been decreased from 331HV300 at far away damage position to 220HV300 near the damage position. From visual test , SEM images ,reduction in hardness , disc weight loss, decreasing toughness of disc and presence of several micro cracks so the most important causes to failure are erosion-corrosion and stress corrosion cracking. Intergranular stress corrosion cracking(IGSCC) can be seen by SEM images. The best results of electroless plating tests for heat treated specimens which coating by (Ni-SiC-P),(Ni-Zn-P),(Ni-Cu-P)and(Ni -P) at (2 hours' time of coating) showed that (erosion-corrosion rate at 90 minutes in heavy crude oil) have been decreased by (47.5%,42.4%, 13%and 12.5) respectively. On the other hand after heat treated the Vickers hardness has been increased by (70%,64.7%,65% and 64%) for coated specimens by (Ni-SiC-P),(Ni-Zn-P),(Ni-Cu-P)and(Ni-P) at (2 hours' time of coating) respectively. From results of polarization tests; the corrosion rate after heat treated for coated specimens by (Ni-SiC-P),(Ni-Zn-P),(Ni-Cu-P)and(Ni-P) at (2 hours' time of coating) have been decreased by 91.6%,96% ,87% and 81% respectively.In cyclic polarization examinations the difference between pitting potential and protect potential for(Ni-SiC-P),(Ni-Cu-P), (Ni-Zn-P), and(Ni-P) at (2 hours' time of coating) have been improved by 63%,39.1%,36 and 21.7%respectively. However the average surface roughness of all four coating layers in(2 hours' time of coating) have been increased after heat treated than them in (1 hour time of coating) as(73%,36.5%,60%and65%)respectively. The results of SEM images for stress corrosion cracking test in U-bend specimens in heavy crude oil at 480,960 and 1440 hours show that stress corrosion cracking take the intergranular form especially for bare specimens. The stress corrosion cracking don’t appear in all four coating layers which have high thickness.Finally the results of finite elements analysis give clear picture about the regions which subjected to high and low stresses and strains.Minimum equivalent stress and strain in all four samples were 0.0310Pa and 2.5657x10-10 respectively.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب