مهندسی صنایع و مدیریت (شریف ویژه علوم مهندسی)
سال:1388 | دوره:25 | شماره:47 (ویژه مهندسی و علم مواد) |تعداد مقالات:10

حفاری چاه های نفت و گاز به دلیل مواجهه با خطرها و مشکلات اجرایی همواره خسارت های زیادی به دنبال داشته است. نظام ارزیابی ریسک ابزاری است برای شناسایی خطرهای بالقوه و ارزیابی اثرات آن ها، که در دهه های اخیر در صنایع و رشته های مختلف رواج یافته است. نظام های ارزیابی ریسک موجود که برای مصارف مختلف توسعه یافته اند، فاقد کارآیی لازم در عملیات حفاری چاه های نفت و گاز هستند. در این تحقیق بر اساس تجربیات موجود در عملیات حفاری چاه های نفت و نیز روش های مختلف ارزیابی ریسک، مدل جدیدی متناسب با صنعت نفت ایران توسعه یافته است. مدل تدوین شده شامل چهار مرحله اصلی آغازین، تحلیل اولیه ریسک، تحلیل ثانویه ریسک، و بازنگری است. همچنین جایگاه هر یک از مراحل این مدل و زیر شاخه های آن، از نظر تطبیق زمانی با مراحل عملیات حفاری تعیین شده است. برای توصیف کامل نظام ارزیابی ریسک، ضمن تعیین مدل فرآیند آن، ابزارها و روش های هر گام از مدل مشخص و براین اساس ورودی های و خروجی های آن تعیین شده اند.

در این تحقیق تاثیر افزودنی های اکسیدی لانتانیم و نئودیم بر ریزساختار و خواص الکتریکی پیزوالکتریک های محلول جامد تیتانات زیرکونات سرب با ترکیب در محدوده مرز مورفوتروپیک بررسی شده است. برای این منظور، اکسید لانتانید به مقدار صفر تا 3 درصد مولی به ترکیب پایه Pb1.1 (Zr0.53Ti0.47) O3 اضافه شده که روش ساخت آنها طبق روش معمول ساخت سرامیک ها است. مشاهده شده است که افزودن %2 مولی از افزودنی لانتانیم دار به ترکیب، ضمن بهبود چگالش و زینتر در دمای 1200°C، تاثیر عمده یی در بهینه شدن ریزساختار دارد و علی رغم این که هر دو یون اضافه شونده از خانواده لانتانیدها بوده و خاصیت دهندگی الکترون دارند، تناسب شعاع یونی لانتانیم با سرب و سازگاری بیشتر آن با ساختار پایه حد حلالیت آن را افزایش می دهد. اما با افزایش مقدار یون یا کاهش دمای زینتر فاز ثانویه یی مشاهده می شود و افزایش چهاروجهی بودن شبکه نمی تواند جبران کننده تنش های ناشی از ورود یون اضافه شونده شود. افزودن یون لانتانیم منجر به کاهش اندازه دانه های ساختار می شود. در مورد یون نئودیم نیز این تغییرات از درصدهای کم تری آغاز می شود. نئودیم نیز اندازه دانه ها را کاهش می دهد، اما تاثیر این یون در افزایش چگالی محسوس نیست. نهایتا بررسی خواص الکتریکی و پیزوالکتریکی نمونه های ساخته شده نشان می دهد که بیشترین تغییرات در خواص هنگامی رخ می دهد که %2 مولی یون لانتانیم افزوده شود. پس از آن، روند تغییرات کند و در مواردی حالت عکس به خود می گیرد.

در این پژوهش تاثیر پارامترهای فرایند مذاب ریسی بر ابعاد و کیفیت ظاهری نوارهای نازک تولیدی از آلیاژ مغناطیسی Ni-38Co-8Fe-8Si-2B(wt%) بررسی شد. طی چهار سری آزمایش مذاب ریسی تحت اتمسفر آرگن، پارامترهای سرعت خطی دیسک، فشار تزریق مذاب، زاویه نازل و قطر سوراخ نازل مورد بررسی قرار گرفتند. به منظور فراهم آوردن امکان مقایسه نتایج، در هر سری از آزمایش ها تنها پارامتر مورد بررسی تغییر داده شد و سایر شرایط ثابت نگه داشته شدند. مشخص شد که عرض نوارهای تولیدی با افزایش قطر سوراخ نازل، زاویه نازل و فشار تزریق افزایش می یابد. افزایش سرعت خطی دیسک در سرعت های کم منجر به افزایش عرض نوار می شود، اما در سرعت های بالا تاثیر چندانی بر عرض نوار ندارد. ضخامت نوارها با قطر نازل و فشار تزریق ارتباط مستقیم، و با سرعت دیسک و زاویه نازل ارتباط معکوس دارد. تهیه نواری با ضخامت و عرض مشخص و کیفیت ظاهری مطلوب مستلزم سازگاری کلیه پارامترهای مذاب ریسی است.

با استفاده از آزمایش پیچش گرم، تاثیر نرخ کرنش اعمالی در منطقه بحرانی (a+g) بر رفتار تغییر شکل خمیری و بر سازوکار ریزشدن دانه های فریت در یک فولاد کم کربن میکروآلیاژی دارای Nb-Ti مطالعه شد. از روی منحنی های سیلان گرم فریت و با استفاده از میکروسکوپ نوری و پراش الکترون های برگشتی (EBSD) در میکروسکوپ الکترونی رویشی، فرایندهای نرم شدن دینامیکی در فریت در حین تغییر شکل و تحولات صورت گرفته در ریزساختارها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. مشاهدات نشان می دهند که در حین تغییر شکل در منطقه دو فازی، دانه های ریز و هم محور فریت (EFG) در ریزساختار پدیدار می شوند.شواهد نشان می دهند که این دانه ها در جریان وقوع تبلور مجدد دینامیکی پیوسته (CDRX) در فاز فریت ایجاد شده اند. دیده می شود که افزایش نرخ کرنش بر فرایند ریزشدن دینامیکی دانه های ریز و هم محور فریت با سازوکار CDRX اثر مثبت دارد، به طوری که با افزایش این پارامتر اندازه دانه های فریت حاصل از CDRX کاهش، و کسر حجمی آنها افزایش می یابد. اما با کاهش نرخ کرنش، دانه های اصلی جدید و دانه های فرعی رشد می یابند و امکان دست یابی به ریزساختار نهایی ریزدانه میسر نمی شود.

در این تحقیق فولاد دوفازی فریتی- بینایتی با کسرهای حجمی مختلف فریت از طریق عملیات حرارتی مناسب تهیه شد. این فولاد در محدوده دمایی 500-25 درجه سانتی گراد تحت آزمایش کشش با آهنگ کرنش مختلف قرار گرفت. با تحلیل داده های منحنی های تنش- کرنش برای این نوع فولاد مشاهده شد که تغییر شکل این فولاد در محدوده دمایی ذکر شده را می توان با استفاده از دو معادله هولمن به طور مناسب تقریب زد. علاوه بر این، وجود دو مرحله کارسختی برای این فولاد مشخص شد. همچنین تاثیر کسر حجمی فریت، تغییرات دما و آهنگ کرنش بر پارامترهای معادله هولمن بررسی شده است. نتایج حاصله بیان گر وجود حساسیت منفی به آهنگ کرنش و بیشینه کارسختی در محدوده دماهای متوسط اند که به عنوان نشانگرهای پیرکرنشی دینامیکی شناخته می شوند. همچنین با پیش بینی سازوکار تغییر شکل برای این فولاد مشخص شد که آهنگ کارسختی در مرحله اول کار سختی بیشتر وابسته به کسر حجمی بینایت و در مرحله دوم وابسته به استحکام بینایت یا اختلاف استحکام دو فاز است.

در این تحقیق انتشار امواج حاصل از انفجار در یک توده سنگ گرانیت و اندرکنش امواج با لایه خاک توسط برنامه رایانه یی UDEC شبیه سازی شده است. برای این منظور از موج ضربه یی ناشی از انفجار به صورت تابعی مثلثی با بیشینه دامنه 16.5 گیگاپاسکال و پهنای زمانی 0.01 تا 0.08 میلی ثانیه استفاده شد که این تابع به دیواره یک چال انفجاری به قطر 200 میلی متر وارد شد. مقایسه نتایج تحلیل عددی در امتداد فصل مشترک سنگ- خاک با نتایج حاصل از اندازه گیری های صحرایی و رابطه تجربی دودینگ حاکی از مطابقت خوب مقادیر حاصل از روش عددی و اندازه گیری های صحرایی نشان می دهد.

«تحلیل برگشتی» روش مفیدی است برای ارزیابی پارامترهای ژئومکانیکی سازه های زیرزمینی و سطحی با تکیه بر اندازه گیری های برجای متغیرهای کلیدی- نظیر جابه جایی، تنش و کرنش- که برای تحلیل پایداری و طراحی سیستم نگه داری سازه ها بسیار ضروری اند. در این تحقیق با توجه به طبیعت ناپیوسته توده سنگ در برگیرنده مغار نیروگاه سیاه بیشه از نظر ابعاد بلوک ها و آرایش و فاصله داری درزه ها، به منظور تحلیل عددی سه بعدی از روش اجزای مجزا استفاده شد. در ادامه تحلیل برگشتی مغار نیروگاه با استفاده از روش مستقیم مبتنی بر جابه جایی و بر اساس الگوریتم بهینه سازی تک متغیره انجام شد و پارامترهای ژئومکانیکی بهینه توده سنگ در برگیرنده مغار به دست آمد. مقایسه نتایج حاصل از مدل سازی عددی با نتایج کشیدگی سنج های نصب شده در محدوده مغار نیروگاه روند یکسانی را نشان داده و صحت مدل سازی عددی و نتایج حاصل از تحلیل برگشتی را تایید می کند. سپس تحلیل معمولی مغار نیروگاه در شرایط طبیعی و با استفاده از نتایج حاصل از تحلیل برگشتی انجام شد. نتایج تحلیل ها نشان داد که مغار نیروگاه در شرایط طبیعی پایدار است و سیستم نگه داری موجود کارایی خوبی در کنترل جابه جایی ها دارد. در نهایت، وضعیت پایداری بلندمدت مغار نیروگاه در شرایط اشباع بررسی شد. نتایج تحلیل ها در این شرایط نشان داد که پس از راه اندازی پروژه با توجه به نزدیکی مغار نیروگاه به دریاچه سد پایین دست، میزان فشار منفذی و فشار بلندکننده در سطوح درزه های محدوده مغار نیروگاه افزایش یافته و در نهایت موجب ریزش مغار نیروگاه در محدوده ایستگاه سوم ابزار دقیق می شود. به منظور تضمین پایداری بلندمدت مغار اجرای پرده آب بندی در اطراف مغار نیروگاه پیشنهاد شد.

وجود ترک در بتن مسلح و نفوذ عوامل خورنده احتمال وقوع خوردگی حفره یی در آرماتورها را شدیدا افزایش می دهد. استفاده از بازدارنده های خوردگی یکی از موثرترین روش ها برای کنترل این موضوع است. در این تحقیق، قدرت بازدارندگی و توانایی کنترل خوردگی حفره یی دو بازدارنده آلی- دی اتانول آمین (DEA) و تری اتانول آمین (TEA)- با کمک روش های الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که TEA در 0.4 درصد حجم و DEA در 0.2 درصد حجم به بهترین شرایط بازدارندگی خود می رسند. قدرت بازدارندگی کم تر، پایداری بیشتر لایه مضاعف و انحراف ضریب یکنواختی سطح از حالت ایده آل در مدل ارایه شده برای DEA نشان می دهد که این بازدارنده نمی تواند همانند TEA سطح را در برابر خوردگی حفره یی حفاظت کند.

عملکرد ماشین حفر تونل (TBM) تا حدی به عملکرد تیغه های آن بستگی دارد؛ این در حالی است که بسیاری از عوامل زمین شناسی و نیز شرایط توده سنگ در عملکرد تیغه ها موثرند. در این نوشتار دو مدل عددی دوبعدی و سه بعدی بر پایه روش اجزای مجزا، به منظور بررسی اثرات شیب و فاصله دارای دسته درزه ها بر فرایند برش سنگ به وسیله تیغه های TBM معرفی شده اند. متغیرهای مورد مطالعه شامل زاویه شیب متغیر درزه در حالت فاصله داری ثابت ، و نیز فاصله داری متغیر در حالت شیب ثابت درزه هستند. نتایج حاصله از این دو مدل نشان می دهند که: اولا زاویه بحرانی شیب دسته درزه بین 45 تا 60 درجه خواهد بود، که در آن احتمال بیشترین پیش روی وجود دارد؛ ثانیا فاصله داری بحرانی که در آن تاثیر فاصله داری بر میزان تنش بحرانی کاهش چشم گیری می یابد فاصله یی 200 میلی متری است.

در نوشتار حاضر، سنتز نانومیله های هیدروکسی آپاتیت با استفاده از عامل فعال سطحی کاتیونی ستیل تری متیل آمونیوم برمید (CTAB) و کمک عامل فعال سطحی غیریونی پلی اتیلن گلیکول (PEG 400) به عنوان عوامل تنظیم کننده جوانه زنی و رشد بلور، در شرایط گرمابی (هیدروترمال) گزارش شده است. علاوه بر آن، تاثیر دمای عملیات گرمابی بر ترکیب شیمیایی، مورفولوژی، اندازه ذرات و تغییرات فازی نانوذرات هیدروکسی آپاتیت حاصله با استفاده از شیوه های مشخصه یابی نظیر پراش پرتوایکس (XRD)، طیف سنجی فروسرخ (FTIR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان داد در شرایط گرمابی و با بهره گیری از عمل الگو مانند و کمک الگو مانند CTAB وPEG ، می توان مورفولوژی و اندازه ذرات هیدروکسی آپاتیت را به خوبی کنترل کرد. به علاوه، دمای عملیات گرمابی نقش بسیار مهمی در کنترل مورفولوژی و اندازه ذرات هیدروکسی آپاتیت دارد. از سنتز در دمای 90 درجه سانتی گراد، ساختار صفحه یی در کنار تعداد معدودی ذرات میله یی به دست می آید و در دمای 120 درجه سانتی گراد، محصول سنتز میله هایی با نسبت طول به قطری در محدوده 8 تا 10 است. افزایش دمای گرمابی به 150 درجه علاوه بر افزایش نسبت طول به قطر نانومیله ها در محدوده 16 تا 20، منجر به افزایش بلورینگی و نیز پیدایش فاز خالص هیدروکسی آپاتیت می شود. همچنین، نانومیله های سنتز شده در دمای گرمابی بالاتر، مقاومت حرارتی بیشتری در حفظ ترکیب شیمیایی و مورفولوژی میله ای از خود نشان می دهند.