اثر حضور عامل خورنده بر رشد ترك خستگي در رايزرهاي آب عميق

Effect of Corrosive Environment on Fatigue Crack Propagation in Deep Water Riser

در اين تحقيق به مطالعه عمر شكست خوردگي رايزر پرداخته خواهد شد. به اين منظور ابتدا نيروهاي وارد بر رايزر بررسي شده و مدلي از رايزر كه شامل تمام عوامل تحريك آن باشد به دست خواهد آمد. براي برآورد نيروهاي هيدروليكي وارد بر رايزر از تيوري امواج دامنه كوتاه و رابطه اصلاح شده موريسون استفاده خواهد شد. سپس روابط حاكم بر تعادل ديناميكي رايزر استخراج گرديده و با توجه به نوسان رايزر در اثر نيروهاي وارده، توزيع ممان خمشي و نيز اثرات وزن و حضور سكو در سطح دريا به دست مي‌آيد و تاريخچه بارگذاري در هر مقطع با استفاده از برآيند تنش‌هاي خمشي و محوري محاسبه مي‌گردد. از آنجا كه رايزرها در معرض دو محيط خورنده آب دريا و نيز نفت حاوي سولفيد هيدروژن (نفت ترش) قرار دارند، حضور يك ترك اوليه مي تواند اثرات مخربي داشته باشد و وقوع شكست خوردگي محتمل خواهد بود. به اين منظور با در نظر گرفتن يك ترك اوليه، عمر شكست در طول رايزر و در حضور سيال خورنده تخمين زده مي شود. در نهايت اثر حضور عامل خورنده آب دريا و نيز سولفيد هيدروژن بر رشد ترك و در نهايت عمر شكست رايزر مطالعه خواهد گرديد. به منظور حل معادلات حاكم بر تعادل ديناميكي رايزر از روش‌هاي عددي رانج كاتا و تفاضل محدود استفاده خواهد شد.

The corrosion fracture life of marine riser is investigated. Riser will be modeled as a long beam and the wave and current forces is estimated by short wave theory and modified Morison’s equation. Dynamic equilibrium equations of riser will be obtained on based of Euler theory. After bending stress calculation along the riser that includes effect of riser weight and platform motion, loading history can be obtained in riser cross section. Since risers exposed to seawater and sour crude oil, an initial crack can have destructive effects and corrosion fracture can be occurred. So effect of initial crack in riser cross sections in different depths and at present of corrosive fluid is studied. At the end the effect of seawater and crude oil on crack propagation and corrosion fracture life is investigated. In order to solve riser dynamic equilibrium equation Range-Kutta and finite difference methods will be used.