مقدمه مولف
خط لوله در پیوند با اقتصاد ملی، نگرانیهای رو به رشد محیط طبیعی و زیرساختهای انرژی جهانی قرار دارد. فاجعههای زیستمحیطی مانند انفجار تراژیک دکل حفاری دپ واتر هورایزان باعث کاهش تحمل عمومی در فعالیتهای انسانی میشود که منجر به انتشار هیدروکربن ها در محیط طبیعی میشود. پس از گذشت چندین دهه خارج از افکار عمومی، صنعت خط لوله در حال حاضر در مرکز یک بحث جامع جهانی که شامل منافع چندگانه میشود، ظاهر میشود.
اولین بار در سالهای ۱۹۶۰ در خطوط لوله در ایالات متحده مشاهده شد و بعداً در دهه ۱۹۸۰ در خطوط لوله کانادایی گزارش شد. ترک خوردگی تنشی به عنوان یک چالش برای صنعت که به طور فزایندهای با استفاده از عملیات ایمنی خطوط لوله و همچنین منبع انگیزه علمی برای محققان که در تلاش برای درک مکانیزمهای دقیق این فرآیند پیچیده هستند میباشد. هدف اصلی در نوشتن این کتاب، ارائه خلاصه و مهمتر، تاریخچهای از وضعیت کنونی درک علمی و عملی مهندسی مربوط به ترک خوردگی تنشی خط لوله است. علاوه بر این، تهیه این کتاب در نظر گرفته شده تا از محققان و مهندسین متعدد که در زمینه ترک خوردگی تنشی خط لوله کمک کردهاند قدردانی شود.
این نه فصل برای پاسخگویی به نیازهای دانشمندان، مهندسین، مدیران، تکنسینها، دانشجویان و همه کسانی که نیاز به دانش در این زمینه دارند طراحی شده است. این کتاب، خطوط لوله، توسعه صنعت خط لوله جهانی و اثرات خطرناک ترک خوردگی تنشی را بر روی یکپارچگی این سیستم ها معرفی می کند. فصل دوم به بررسی اصول ترک خوردگی تنشی در فلزات میپردازد. به طور مشخص، توجه به ترکیبات فلزی و محیطی که باعث ترک خوردگی تنشی میشوند،جنبه های متالورژیکی، مکانیکی و زیستمحیطی آن و مکانیزمهای مختلفی که نشان دهنده شروع و انتشار ترک خوردگیهای تنشی در فلزات هستند، توضیح داده میشود. علاوه بر این، وقوع و ویژگیهای خسارت ناشی از هیدروژن و خستگی خوردگی با ترک خوردگی تنشی مقایسه میشود. نقش فعالیت میکروبیولوژیکی در فرآیندهای ترک خوردگی تنشی نیز مورد بحث قرار گرفته است.
فصل ۳ تا ۶ ترک خوردگی تنشی را به عنوان یک پدیده و مکانیزم منحصر به فرد معرفی میکند که میتواند به شکست در خط لوله منجر شود. همچنین مباحث طیف گستردهای از شرایط محیطی را که مربوط به عملیات خط لوله هستند، شامل pH تقریباً خنثی، الکترولیت اشباعشده با pH بالا و محیط خاک اسیدی را پوشش میدهد. علاوه بر این، ویژگیهای اصلی و عوامل مرتبط با ترک خوردگی تنشی خط لوله خلاصه میشود. این تصویر از ترک خوردگی تنشی شامل هر دو حالت نظری و عملی فعلی دانش در اطراف سینتیک انتشار، روشهای پیشبینی و مکانیزم راه اندازی ترک است.
فصل ۷ بر خوردگی و ترک خوردگی تنشی متمرکز است که در جوش های خط لوله، با اتصالات نزدیک به متالورژی فولاد محلی و ویژگیهای الکتروشیمیایی رخ میدهد. فنآوری فولاد خطوط لوله با استحکام بالا و متالورژی فولادهای خط لوله با استحکام بالا در فصل ۸ بحث شده است. به عنوان خط لوله پیشرفته، فولادهای با استحکام بالا از فولادهای معمولی با ویژگیهای متالورژیکی، مکانیکی و میکروالکتروشیمیایی منحصر به فرد هستند. همه اینها باعث وقوع آسیب هیدروژن، خوردگی و ترک خوردگی تنشی میشود. به طور خاص، کرنشهاي پيچيده بر روي خطوط لوله فولادي با استحکام بالا و پيامدهاي مربوط به خوردگي فولادها و استفاده از نظريه مكالکتروشيميايي براي پيشبيني انتشار نقص و ارزيابي مقاومت باقيمانده فولاد معرفي ميشوند. این گفتمان ها به عنوان یک پایه قابل اعتماد برای طراحی خطوط لوله بر روی سیستمهای ضدخوردگی و جلوگیری از ترک خوردگی تنشی خدمت میکنند. فصل ۹ بررسی شیوه های صنعتی فعلی در مدیریت ترک خوردگی تنشی خط لوله، از جمله پیشگیری، نظارت و تکنیکهای کاهش آن است. علاوه بر این، نشان داده شده است که چگونه مدیریت ترک خوردگی تنشی با برنامه های مدیریت یکپارچگی گسترده در استفاده از سیستم های خط لوله مدرن به کار گرفته شده است.
ویژگی منحصر به فرد این کتاب در حقیقت این نیست که این کتاب اولین کتابی است که درباره ی ترک خوردگی تنشی خط لوله مشارکت میکند، اما شامل آخرین نتایج تحقیق و اطلاعات مربوط به ترک خوردگی تنشی خط لوله است. برای کمک به خواننده در درک جنبه های علمی مرتبط با پدیده ترک خوردگی تنشی خط لوله، تعدادی از مدل های نظری و مفاهیم توسعه یافته اند. علاوه بر این، نتایج مفهومی و مدلسازی بر اساس اندازهگیری های الکتروشیمیایی میکروسکوپی پیشرفته پشتیبانی میشود. به نوبه خود، ادغام موثر الکتروشیمیایی، میکروالکتروشیمیایی، علم مواد و تکنیکهای تجزیه و تحلیل سطح کمک میکند، تا به یک پیشرفت درک اساسی در مورد این پدیده برسیم. علاوه بر این، مفاهیم و مدلهای علمی که در بحثهای بعدی مورد بررسی قرار میگیرند، روشهای معتبر و دقیق را برای صنعت پیشبینی، نظارت و مدیریت ترک خوردگی تنشی خط لوله ارائه میدهند.
من بسیار خوشحال هستم که عمیق ترین قدردانی را به دکتر وینستون ویری ابراز میکنم، که مقدمه را برای این کتاب نوشت. در هفت سال گذشته، من با خوشحالی از تعاملات مکرر با وینستون در مسائل متنوع در زمینه مهندسی خط لوله برخورد کردم. راهنماییهای او، تشویق و سرپرستی او در شکلگیری و تکامل حرفهای من ارزشمند بوده است.
از دکتر رون هوگو برای حمایت متمرکز از کار دانشگاهی من در دانشگاه کالگری تشکر میکنم. نقش او در توسعه مرکز مهندسی خط لوله در دانشگاه و در جامعه محلی میتواند بیش از حد مورد تاکید قرار گیرد. این تلاشها برای ایجاد یک محیطکار ایدهآل برای تحقیقات من در خط لوله کمک کرده است.
من چندین بار به خاطر بحث و گفتگوهای پرباری که با دکتر بیل شاو، جینگلی لو، فریزر کینگ و بسیاری از همکاران و دوستان دیگر داشتهام قدردانی میکنم. همچنین به کمکهای اختصاص داده شده و بیپایان دانشجویان و شاگردان فوق دکترایی که در گروه تحقیقاتی من حضور داشتند، مدیون هستم.
من از آقای مایکل لونتال جان والی و پسران برای صبر و درک درستی که از مدت زمان لازم برای تهیه این کتاب داشتند، سپاسگزاری میکنم. در واقع، رویدادهای مکرر غیرمنتظرهای در فرآیند کلی وجود داشته، که پشتیبانی مایکل در تکمیل این پروژه بسیار مهم بود.
کمکهای تحقیقاتی از کانال تحقیقات صندوقهای ملی کانادا، شورای پژوهشی علوم طبیعی و مهندسی کانادا (NSERC)، بنیاد نوآوری کانادا (CFI) مرکز مهندسی خط لوله دانشکده فنی شولیک، دانشگاه کالگری و تعدادی از سازمانهای صنعتی که شرایط مطلوبی برای حمایت از یک محیط تحقیقاتی فعال ایجاد کرد نوشتن این کتاب را میسر کرد.
من از کمکهای ارائه شده توسط این برنامه ها و سازمان ها سپاسگزار هستم.
بالاخره من از همسر و پسرم تشکر می کنم که از بسیاری جهات مرا تشویق کرده و در نوشتن این کتاب مرا حمایت کرده اند.
فرانک چنگ
کلگری،آلبرتا،کانادا