در این مقاله، روشی نوین جهت ارزیابی غیرمخرب نوع و شدت خرابی در لوله های ریفرمر بخار از جنس HP40Nb بر پایه روش جریان گردابی ارائه شده است. این روش فراتر از تشخیص ساده نقص ها، انواع مختلف آسیب های ریزساختاری را به صورت عددی ارائه می کند. بازرسی به صورت میدانی و آزمایشگاهی روی لوله هایی از سه واحد ریفرمر یک واحد صنعتی پتروشیمی ایران با عمرهای بهره برداری اسمی 5، 13 و 16 سال انجام شد. بازرسی جریان گردابی به روش روبش نقطه ای و با حسگر الکترومغناطیسی با هسته ای به شکل T در فرکانس 60 کیلوهرتز توسط یک دستگاه قابل حمل دستی انجام شد. بررسی های ریزساختاری نمونه هایی از این لوله ها با میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی مجهز به پردازش عنصری انجام شد. نتایج مطالعات آزمایشگاهی ریزساختاری نشان داد که آسیب های اصلی در لوله های آسیب دیده شامل تغییرات در مقدار و نوع کاربیدها، کاهش مقدار کروم زمینه، کربوره شدن، اکسیداسیون و ریزترک ها است. ارزیابی های جریان گردابی نشان داد که تغییرات ریزساختاری و تغییرات داده های آزمون جریان گردابی را می توان با شاخصهای مناسبی مشخص کرد. آسیب ذاتی (DI) ناشی از کربوریزاسیون و اکسیداسیون را با استفاده از شاخص تغییرات زاویه فاز جریان گردابی و آسیب ناشی از خزش (DII) که با ایجاد حفره ها و ترک ها نمایان می شود را با استفاده از شاخص تغییرات امپدانس می توان ارزیابی کرد. مشاهده شده است که با افزاش میزان کربوره شدن و تبدیل کاربیدهای M23C6 به M7C3 و کاهش مقدار کروم فاز زمینه، شاخص زاویه فازی از عدد 18.7 به حداکثر 63.2 درجه افزایش می یابد. همچنین همزمان با افزایش عمر لوله ها و جوانه زنی و رشد ترک های خزشی، شاخص امپدانس از مقدار بدون بعد 655 به مقدار 1064 افزایش می یابد. در پایان، با ترکیب دو شاخص الکترومغناطیس با یکدیگر و ارائه یک رابطه تجربی، شاخص میزان خرابی کل (Dtotal) هر لوله ارائه شده است.

ارزیابی غیرمخرب به روش بازرسی جریان گردابی برای برآورد عمر کارکردی لوله های فولاد زنگ نزن آستنیتی ریختگی مربوط به واحد ریفورمر احیا مستقیم سنگ آهن بررسی شد. این ارزیابی تحت فرکانس kHz 60 و بر اساس نقشه امپدانسی و به صورت بازرسی نقطه ای انجام شد. از لوله های مرجع با ریزساختار و عمر کارکرد مشخص برای کالیبراسیون استفاده شد. از میکروسکپ های نوری و الکترونی روبشی برای بررسی های ریزساختاری استفاده شد. بررسی های میکروسکپی نشان داد که ریزساختار ریختگی این فولاد شامل زمینه آستنیت به همراه سل های یوتکتیک حاوی کاربیدهای غنی از کروم و نیوبیم است. همچنین مشاهده شد که با افزایش زمان کارکرد و افزایش شدت پیری، تغییرات ریزساختاری با شدت بیشتری رخ می دهد. این تغییرات شامل اکسید شدن و کربوراسیون سطحی، ایجاد رسوبات مخرب، کم شدن مقدار کروم محلول در زمینه آستنیت، تغییر مورفولوژی سل های یوتکتیک و ایجاد میکروترک های خزشی است. نتایج ارزیابی جریان گردابی نشان داد که تغییرات ریزساختاری ناشی از افزایش عمر کارکردی بر پاسخ الکترومغناطیسی لوله تأثیر معنی داری دارد. با افزایش عمر لوله ها، شاخص مقاومت خودالقایی با افزایش شدید و شاخص مقاومت اهمی با کاهش همراه است. در نقشه امپدانسی دستگاه جریان گردابی، نمایش برهمکنش این دو شاخص برای هر لوله به صورت نقطه مشخص شده است. مقایسه موقعیت این نقاط در نقشه امپدانسی نشان دهنده وجود تغییرات خطی بین رفتارهای الکترومغناطیسی و پیری است. بنابراین می توان از روی پاسخ های الکترومغناطیسی در روش جریان گردابی، عمر کارکردی لوله های ریفورمر را برآورد کرد.

یکی از اجزاء مهم خط تولید آهن اسفنجی در فرآیند میدرکس، سامانه بازیافت حرارت (ریکوپراتور) است. ریکوپراتور میدرکس نقش تبادل حرارت بین محصولات احتراق خروجی از ریفورمر و سه جریان مستقل هوای احتراق، گاز طبیعی و گاز تغذیه را دارا است. عملکرد بهینه این ریکوپراتور از جهات مختلف حائز اهمیت بوده و کسب دانش فنی طراحی حرارتی ریکوپراتور با دو هدف اصلی طراحی و همچنین پیش بینی رفتار حرارتی- هیدرولیکی آن ضروری است. پژوهش حاضر به محاسبات حرارتی-هیدرولیکی این نوع ریکوپراتور پرداخته و در همین راستا برای اولین بار اقدامات متعددی شامل توسعه روابط خواص ترموفیزیکی به صورت توابع چند جمله ای از دما برای جریان های تشکیل دهنده ریکوپراتور، استخراج و استفاده از روابط انتقال حرارتی و هیدرولیکی مناسب (از میان تعداد بسیار زیاد روابط ارائه شده در منابع) و تدوین الگوریتم حل با احتساب برهم کنش دسته لوله ها انجام شده است. همچنین فرآیند محاسبات حرارتی به کمک داده های موجود اعتبارسنجی شده است. در همین راستا و در قالب مطالعات موردی، برای یک مجموعه شرایط فرآیندی مشخص دو طرح مختلف ارائه و نتایج مربوطه مقایسه شده است.