عبدالمجيد اسلامي
پدید خزش یکی از مهم ترین و درعین حال پنهان ترین مکانیزم های تخریب در تجهیزات تحت فشار به ویژه در شرایط دمای بالا به شمار می رود. عدم وجود نشانه های ظاهری قابل تشخیص در مراحل اولیه این پدیده، موجب می شود تا خرابی ناشی از خزش اغلب به صورت ناگهانی و بدون هشدار قبلی رخ دهد؛ مسئله ای که می تواند منجر به خسارات مالی، جانی و زیست محیطی گسترده گردد. از سوی دیگر، ارزیابی دقیق میزان خزش و تخمین طول عمر باقی مانده تجهیزاتی نظیر مخازن تحت فشار برای تداوم بهره برداری ایمن و اقتصادی در صنایع حیاتی همچون نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاه ها امری ضروری است. روش های کلاسیک آزمون خزش، اگرچه اطلاعات مفیدی از رفتار طولانی مدت مواد ارائه می دهند، اما به دلیل نیاز به زمان بسیار طولانی، هزینه های بالا و نمونه های حجیم، در بسیاری از موارد با محدودیت های عملیاتی و اقتصادی مواجه اند؛ به ویژه زمانی که تجهیزات در سرویس بوده و امکان تهیه نمونه کافی و مشابه وجود ندارد. در این راستا، روش فرورونده نانومتریک (Nanoindentation Creep Test) به عنوان یکی از تکنیک های نوین آزمایشگاهی، قابلیت بالایی در بررسی رفتار خزشی مواد در مقیاس کوچک و با صرف زمان کمتر فراهم کرده است. از جمله مزایای کلیدی روش نانومتریک می توان به امکان تحلیل رفتار خزشی فازهای مختلف ریزساختار فولاد به صورت مجزا، نیاز به حجم بسیار کم از نمونه، کاهش قابل توجه مدت زمان آزمون (از چند ماه به چند ساعت) و قابلیت اجرای آزمون بر روی نمونه های سرویس دهنده اشاره کرد. این ویژگی ها، روش فروروند نانومتریک را به گزینه ای مناسب برای پایش سلامت و ارزیابی صلاحیت بهره برداری از تجهیزات حساس صنعتی بدل ساخته است. همچنین این روش نه تنها امکان بررسی خواص مکانیکی موضعی در مقیاس نانو را فراهم می کند، بلکه قادر است پارامترهای مرتبط با خزش نظیر ضریب حساسیت به تنش و انرژی فعال سازی را از طریق مدل سازی دقیق استخراج کند. در پژوهش حاضر، با استفاده از روش فروروند نانومتریک، رفتار خزشی فولاد ساده کربنی ASME SA-516 Gr.70 که یکی از پرکاربردترین مواد در ساخت مخازن تحت فشار در صنایع حرارتی است، مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی، تحلیل مکانیزم های خزش این فولاد در دماهای بالا، استخراج پارامترهای مدل رفتاری خزش و پیش بینی طول عمر باقی مانده مخزن پیش از وقوع گسیختگی بوده است. در ادامه، تطابق داده های به دست آمده از روش نانومتریک با نتایج آزمون های سنتی خزش مورد ارزیابی قرار گرفت و نشان داده شد که نتایج به دست آمده از این روش دارای دقت بالا و همبستگی مناسب با داده های کلاسیک دارد. در پایان، یک مدل تحلیلی برای رفتار خزشی فولاد کربنی بر اساس نتایج به دست آمده از آزمون نانومتریک توسعه داده شد که می تواند به عنوان ابزار پیش بینی دقیق عمر باقیماند تجهیزات تحت فشار در شرایط سرویس واقعی مورد استفاده قرار گیرد. نتایج این تحقیق می تواند مبنای مناسبی برای جایگزینی تدریجی آزمون های پرهزینه و زمان بر کلاسیک با روش های نوین و سریع در ارزیابی های دوره ای تجهیزات صنعتی فراهم سازد.

