Investigation of corrosion in oil and pipelines through surface nano-treatment
Petrol boru hatlarındaki korozyonun nano yüzey işlemeleriyle incelenmesi
- Tez No: 618491
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR ERTUNÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Özyeğin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
Korozyon çevresel etkiler sonucu oluşan, malzeme için yıkıcı, petrol ve gaz üretimi ve taşınması için potansiyel risk oluşturan bir etkendir. Uygun mekanik özellikleri ve fiyatı nedeniyle karbon çeliğinden yapılmış boru hatları petrol ve gaz taşınmasında yaygın olarak kullanılır. Ancak, bu tip borular asidik ve tuzlu ortamlarda kullanıldığında iç korozyona yatkındırlar. Korozyon, pek çok alanda sebep olduğu yüksek maliyet sebebiyle önlenmesi konusunda yoğun çalışmalar yapılan ve ürün geliştirilmesinde önemi yüksek bir unsurdur. Korozyon üzerine yapılan çalışmalarda genellikle ürünün uygun teknik özelliklere ve maliyete sahip olması amaçlanmaktadır. Korozyon farklı yüzey iyiliştirme yöntemleri ile önlenebilir. Bu tez çalışmasının amacı kimyasal-mekanik parlatma yönteminin petrol sanayiinde kullanılan karbon jhuh çeliği üzerindeki korozyon dayanımı arttırıcı yönde etkisini araştırmaktır.Karbon çeliğinin korozif ortamlardaki davranışı üç bölümde incelenmiştir. İlk bölümde örnekler, karbon çeliğinin statik korozyon davranışının incelenmesi amacıyla farklı pH değerlerine sahip deiyonize suya bekletilmiştir. Ayrıca, geliştirilen akış düzeniği ile malzemelerin dinamik korozyon davranışı da incelenmiştir. Çeliklerin yüzey morfolojileri Atomsal Kuvvet Mikroskobu vasıtasıyla incelenmiştir. Yüzey kayma gerilmesi ile deiyonize suda bekletilme süresi arasındaki ilişki dinamik korozyon testi vasıtasıyla incelenmişltir. Hem statik hem de dinamik testlerde ki korozyon hızı, örneklerin ağırlık kaybı hesaplanarak hesaplanmıştır. Statik testlerde düşük pH değerlerinde korozyon hızı daha fazla olmuştur ( pH = 6 minimum; pH = 4 maksimum ). Ayrıca, statik korozyon testi esnasında korozyon hızının ilk iki günde yüksek olduğu; artan gün sayısı ile azaldığı gözlemlenmiştir. Artan yüzey kalma gerilmesi, özellikle de pH = 4 iken, korozyon hızını arttırmıştır. İkinci bölümde, örneklerin bir kısmı oksitleyici içeren silika bazlı karışım ve polimerik ped ile bir kısmı ise, yalnızca oksitleyici ve aşındırıcı kâğıt vasıtasıyla kimyasal-mekanik parlatma işlemine tabi tutulmuştur. Parlatma işleminden elde edilen yüzeyler korozyon davranışlarının belirlenebilmesi için farklı akış hızları ve pH değerlerinde test edilmiştir. Akışın yüzey pürüzlülüği üzerindeki etkisi, geliştirilen test düzeneği ile türbülanslı akış ortamında test edilmiştir. Ayrıca, potansiyodinamik analizler ile yüzeylerin elektrokimyasal davranışları da incelenmiştir. Sonuçlar, oksitleyici içeren silika bazlı karışım ile parlatılmış örneklerin korozyona karşı oksitleyici içeren aşındırıcı kağıt ile cilalanmış örneklerden daha dayanıklı olduğunu göstermiştir. Bu durum, malzeme yüzeyinde oluşan ve koruyucu bir tabaka görevi gören oksit katmanı ile açıklanabilir. Ayrıca, silika bazlı karışımda bulunan hidrojen peroksitin ıslanabilirlik, yüzey pürüzlülüğü ve sertliği üzerindeki etkileri temas açısı ölçümü, profilmetre, Taramalı Elektron Mikroskobu ve Mikro Sertlik Ölçüm Cihazı ile incelenmiştir. Son bölümde, mekanik ve kimyasal mekanik parlatma işlemi ile hazırlanan ve sol-gel yöntemi ile kaplanan örneklerin korozyon davranışları incelenmiştir. Yapılan testlerde kaplanmış olan örneklerin, kaplanmamış olanlara kıyasla asidik ortamda korozyona karşı daha dayanıklı olduğu gözlemlendi. Çalışmada statik korozyon testi sırasında yedi gün boyunca, 24 saatte bir yapılan ölçümler sonucunda korozyon hızı ilk 48 boyunca lineer olmultur. Kurulan test düzeneği ile gerçekleştirilen dinamik korozyon testi, aynı akış hızında gerçekleştirilen testlerde korozyon hızının zamanla azaldığı; ancak kritik bir hızın altında akış hızı ile korozyon hızı arasında doğrusal bir korelasyon gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, pH değeri 4 iken kritik akış hızının üstünde dahi korozyon hızı artmıştır. Bu durum, asidik ortamın çelik malzemenin korozyonu üzerinde akış hızından daha etkili olması ile açıklanabilir. Dinamik korozyon için bu vaka dışında ki bütün diğer vakalarda korozyon hızı ve zaman arasında ters bir ilişki gözlemlenmiştir. Aynı bağıntı statik korozyon için de gözlemlenmiş ve bu durum, yapılmış diğer bilimsel çalışmalar ile paralellik göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Corrosion is the unintentional and degradation of a material caused by the reaction of that material with its environment and a natural possible hazard correlated with gas and oil generation and transportation facilities. Steel with low percentage of carbon is utilized in gas and oil industries especially for the pipelines because of its excellent mechanical properties and low cost. However, the pipelines are predisposing to failure with one or more types of corrosion when unprotected to the acidic or salty environments. The financial issues and the high cost of the equipment maintenances after corrosion, in oil and gas industries and several sectors, have increased the need for improvement in corrosion control strategies. Thus, preventing corrosion is often an important part of overall design philosophy. The main motivation behind a corrosion study always lies in the desire to optimize the life cycle cost and ensure the technical integrity of facilities in an industry. The mitigation of corrosion can be achieved by employing various types of surface treatments. This study investigates the chemical mechanical polishing (CMP) as a novel surface treatment technique for corrosion inhibition of carbon steel used in petroleum industry. The behavior of corrosion phenomenon of carbon steel has been investigated in three phases. In the first phase the samples were immersed in DIW having different pH values in order to study static corrosion behavior the steel. Moreover, the dynamic corrosion behavior was investigated, with the flow setup developed for this purpose. Atomic Force Micrography (AFM) was utilized to observe the morphology of surfaces after in steel pipelines. The effect of wall shear stress and time of immersion was evaluated under the dynamic corrosion test. Under the dynamic and static condition, the rate of corrosion of the steel samples was calculated through the weight loss measurements. The scientists reported that rate of corrosion in steel samples under static condition is higher at lower pH values where the minimum and maximum corrosion rates were obtained at pH = 6 and pH = 4. Also the static corrosion tests suggest that the corrosion rate was high throughout the first 48 h and decreases with the increasing time of tests. The results suggest that increased wall shear stress results in increased the corrosion rate specially at pH=4. In the next phase of the current work, CMP applied to the samples by polishing with polymeric pad using the oxidizer in silica based slurry and abrasive paper with only oxidizer. The surfaces obtained are tested under range of flow velocities at different pH values for their corrosion behavior. The influence of the fluid flow on the surface roughness are evaluated in the developed experimental set up under turbulent conditions. Potentiodynamic analyses are also conducted to understand the electrochemical behavior of the produced surfaces. The results suggest that the corrosion rate of steel samples polished with oxidizer in the silica based slurry is lower as compared to samples polished using abrasive paper in the presence of oxidizer only which can be attributed the formation of oxide film on the surface. This oxide layer formed act as a protective shield against corrosion. Furthermore, the influence of hydrogen peroxide in silica slurry on the wettability, surface roughness and hardness of steel has been investigated using contact angle measurement, profilometry, Scanning Electron Microscopy and Micro Hardness Tester. In the final phase the surfaces prepared with MP and CMP were coated with a set of coating prepared using sol-gel method. These coated samples upon corrosion investigation in an acidic medium offered advanced corrosion resistance characteristic comparing with uncoated samples. The present study conclude the static corrosion rates measured after every 24 hours for seven days show an almost linear decrease with time after 48 hours. The dynamic corrosion rates obtained utilizing the developed setup show that for the same velocity the corrosion rate drops with time. Although the corrosion rates increase with increasing velocity until critical velocity after which the corrosion rate decreases. However, at pH=4 beyond critical velocity an increase in the corrosion rate was observed, which can be liked with more pronounced influence of the acidic environment on steel corrosion as compared to the momentum of the flowing fluid inside the pipe. All the other cases of dynamic corrosion show an inverse relation between corrosion and time. This relationship has also been observed in static corrosion presented above and also proven in other studies.
Benzer Tezler
- Petrol sahalarındaki karakteristik boru hatlarında 5LX42 VE 5LX52 malzeme yüzeyine kaplama yöntemleri uygulanarak korozyon etkilerinin elektrokimyasal metotlarla araştırılması
Investigation of corrosion effects by electrochemical methods by using 5LX42 and 5LX52 material surface coating methods on characteristic pipelines in oil fields
KAMALEDDİN ISMAEIL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENAİ YALÇINKAYA
- Synthesis,characterization, and evaluation of gemini polymeric surfactants for crude oil treatment and anti-corrosio
Ham petrol işleme ve korozyon önleyici için gemini polimerik yüzey aktif maddelerinin sentezi, karakterizasyonu ve değerlendirilmesi
ALI ABDULLAH NEAMAH AL-TALAB
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
KimyaÇankırı Karatekin ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RUKEN ESRA DEMİRDÖĞEN
- Zemine gömülü boruların sismik etkiler altındaki davranışının numerik analizler ile incelenmesi
Investigation of the behavior of buried pipelines under seismic loading by numerical analysis
İREM TOPRAK GÜLNERGİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERRAK TEYMÜR
- Petrol tubing çeliğinin mikrobiyal korozyon davranışının incelenmesi
Investigation of microbial corrosion behavior of petroleum tubing steel
DUYGU ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mikrobiyolojiİstanbul ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA SUNGUR
- 2024 alüminyum alaşımının korozyonunu önlemek için kahve atıklarının(ekstraktı) kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the availability of spent coffee to prevent corrosion of 2024 aluminum alloys
ABDOULLAHI MOHAMADOU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
KimyaManisa Celal Bayar ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET SADRETTİN ZEYBEK