- ماهیت و اهمیت آسیب حرارتی در تجهیزات پالایشگاهی: در پالایشگاه ها، تجهیزات فلزی در معرض شرایط سخت عملیاتی قرار دارند و زمانی که این تجهیزات در اثر آتش سوزی، افزایش ناگهانی دما، خرابی سیستمهای عایق یا تماس مستقیم با شعله دچار حرارت دیدگی میشوند، مجموعهای از تغییرات پیچیده در آنها رخ میدهد. این تغییرات بسیار فراتر از آن چیزی است که به صورت ظاهری قابل مشاهده باشد. گرچه تغییر رنگ، پوسته پوسته شدن سطح یا سوختگی اولیه معمولاً اولین نشانهها هستند، اما تأثیر دما بر فلز معمولاً در لایههای درونی و در سطح ریزساختار بروز میکند، جایی که خواص مکانیکی مانند استحکام، چقرمگی و مقاومت در برابر فشار متأثر میشود. به همین دلیل، در بازرسی فنی تجهیزات آسیب دیده در صنایع نفت و گاز تشخیص آسیب حرارتی از سادهترین مرحله تا پیشرفتهترین آزمایشها اهمیت حیاتی دارد.
- روند شکل گیری تغییرات ظاهری و ریزساختاری در اثر حرارت: وقتی فلز در معرض دمای بالا قرار میگیرد، در لایههای سطحی معمولاً اکسیداسیون شدید رخ میدهد و پوستههای اکسیدی تشکیل میشوند که به تدریج از سطح جدا شده و نشانهای از عبور فلز از محدوده دمای طراحی هستند. اما اصلیترین آسیب در لایههای داخلی اتفاق میافتد. فولادها با افزایش دما دچار تغییراتی مانند رشد دانه ها، تغییر شکل کاربیدها و تحول فازی میشوند که همگی منجر به افت خواص مکانیکی فلز میشود. اگر فلز تحت بار مکانیکی نیز بوده باشد، این فرآیندها به پدیدههایی مانند خزش و تشکیل حفرههای ریز در مرز دانهها منجر میشوند. چنین تغییراتی فقط در بررسیهای دقیق میکروسکوپی قابل مشاهده است و همین امر نشان میدهد که ظاهر سالم هیچ گاه معیار مناسبی برای قضاوت درباره سلامت قطعه نبوده و نیست.
- روشهای تشخیص و تحلیل میزان آسیب: بازرسی فنی تجهیزات آسیب دیده در صنایع نفت و گاز در شرایط پس از حادثه با بررسی چشمی آغاز میشود؛ مرحلهای که در آن محدوده حرارت دیده مشخص شده و نشانههایی مانند دفرمه شدن، انحنا و آثار سوختگی سطحی شناسایی میشود. اما از اینجا به بعد، بخش اصلی کار آغاز میشود و به سراغ روشهایی میرویم که بتوانند عمق آسیب را آشکار کنند. سختی سنجی یکی از اولین ابزارهاست چون کاهش سختی اغلب نشانهای از افت استحکام است. پس از آن، برای بررسی ریزساختار، روش رپلیکا متالوگرافی(Replica Metallography) استفاده میشود تا بتوان بدون بریدن قطعه، تغییرات داخلی فلز را مشاهده کرد؛ تغییراتی که شاخص میزان حرارت دیدگی و مدت اثر آن هستند. در صورتی که نگرانی درباره ترکهای سطحی یا زیرسطحی وجود داشته باشد، روشهای غیرمخرب مانند مایعات نافذ، ذرات مغناطیسی یا فراصوت وارد عمل میشوند تا ترکهایی که با چشم دیده نمیشوند شناسایی شوند. این ترک ها، به ویژه ترکهای ناشی از شوک حرارتی، میتوانند در شرایط عملیاتی آینده خطرساز باشند.
- نتیجه گیری مهندسی و تعیین قابلیت ادامه سرویس تجهیز: پس از گردآوری داده ها، مرحله تحلیل و قضاوت مهندسی آغاز میشود؛ مرحلهای که در آن مهندس با مقایسه وضعیت فعلی تجهیز با دادههای طراحی، استانداردها و معیارهای گذشته، تصمیم میگیرد که آیا تجهیز هنوز برای استفاده ایمن مناسب است یا خیر. گاهی آسیب محدود است و با اقدامات اصلاحی یا کاهش بار عملیاتی میتوان تجهیز را به کار بازگرداند. اما اگر بررسیها نشان دهد که تغییرات متالورژیکی عمیق رخ داده یا ترکهای خزشی گسترده شکل گرفته اند، ادامه کار تجهیز میتواند خطرناک باشد و در چنین وضعیتی، تعویض یا خارج سازی آن از سرویس تنها راه مطمئن خواهد بود. اهمیت این مرحله در این است که بسیاری از آسیبهای حرارتی دیرهنگام بروز میکنند و اگر تصمیم مهندسی با دقت کافی انجام نشود، خطر شکست ناگهانی تجهیز در آینده وجود دارد.
- جمع بندی اهمیت بازرسی حرارتی در واحدهای پالایشگاهی: اهمیت بازرسی تجهیزات حرارت دیده از آنجا ناشی میشود که اثرات حرارت همیشه قابل مشاهده نیست و بسیاری از تغییرات خطرناک در عمق ساختار فلز رخ میدهد. ترکیب بررسی ظاهری، آزمونهای غیرمخرب، روشهای متالورژیکی و تحلیل مهندسی، مجموعهای از ابزارها را تشکیل میدهد که تضمین میکنند تجهیز در شرایط ایمن به کار بازگردد. در چنین فرآیندی، نقش تجربه و تخصص بازرسان بسیار مهم است، زیرا تصمیم نهایی درباره ادامه سرویس تجهیز بر اساس ترکیبی از داده ها، شناخت رفتار مواد و استانداردهای بین المللی اتخاذ میشود.
نویسنده: زهرا شیربند – کارشناس ارتباط بینالملل ISQI
منابع:
1- API 579-1/ASME FFS-1, Fitness-For-Service
2- API 571, Damage Mechanisms Affecting Fixed Equipment in the Refining Industry
3- API 510, Pressure Vessel Inspection Code
4- API 570, Piping Inspection Code
5- ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII
6- ASME PCC-2, Repair of Pressure Equipment and Piping
