Повреждения кольцевых волнистых пружин специального назначения под воздействием сероводородсодержащих сред
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-3-70-78Ключевые слова:
раствор NACE, металлографические исследования, кольцевые волнистые пружины, сероводородное коррозионное растрескивание под напряжением (СКРН)Аннотация
Кольцевые волнистые пружины достаточно широко применяются в нефтегазовой отрасли и чаще всего служат либо компенсаторами температурных деформаций, либо для торцевых уплотнений различных стыков в оборудовании, транспортирующем нефтегазовые среды. Эти пружины обеспечивают высокую грузоподъемность при относительно малой осадке, что придает конструкции компактность. Чаще всего такие пружины изготавливаются методом штамповки из тонколистовой стали. При эксплуатации технологического оборудования, которое транспортирует сероводородсодержащие нефтегазовые среды, довольно часто возникает сероводородное коррозионное растрескивание под напряжением, которое может привести к выходу из строя промышленного оборудования. В частности, повреждения кольцевых волнистых пружин могут вызвать разгерметизацию элементов промышленного оборудования и нанести существенный вред не только окружающей среде, но и обслуживающему персоналу. Объектом исследований являются кольцевые волнистые пружины из стали типа Х15Н7М2Ю. Цель исследования - определение стойкости материала пружин к коррозионному растрескиванию под напряжением. В данной статье рассматриваются результаты испытаний кольцевых волнистых пружин специального назначения в агрессивной сероводородсодержащей среде, искусственно приготовленной по рекомендациям ANSI/NACE TM 0177. Приведены результаты исследований твердости, расчетов на прочность и металлографических исследований повреждений волнистой пружины. Химический состав металла пружины полностью соответствует заявленному предприятием составу стали типа Х15Н7М2Ю. Согласно проведенным исследованиям в средах, содержащих сероводород, волнистая пружина не рекомендована к использованию в нефтегазовом оборудовании, так как она является не стойкой к сероводородному растрескиванию под напряжением.Библиографические ссылки
Фрактография и атлас фрактограмм : справочник / под ред. Дж. Феллоуза ; пер. с англ. Е. А. Шура. М. : Металлургия, 1982. 489 с.
Ботвина Л. Р. Основы фрактодиагностики : монография. М. : Техносфера, 2022. 394 с. ISBN 978-5-94836-637-1
Методы исследования процессов коррозионно-механического разрушения и наводороживания металлов (обзор) Ч. 2. Образование пассивных пленок и сероводородное растрескивание сталей / А. Б. Лаптев, Л. И. Закирова, О. А. Загорских, М. Р. Павлов, М. А. Горбовец // Труды ВИАМ. 2022. № 5 (111). С. 138-146. DOI: 10.18577/2307-6046-2022-0-5-138-146
Исследование металла, работающего в средах, вызывающих сероводородное растрескивание / Н. И. Габельченко, Е. Ю. Карпова, А. И. Габельченко, А. П. Рыжко // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2020. № 7 (242). С. 28-33. DOI: 10.35211/1990-5297-2020-7-242-28-33
Анализ и выбор методов испытания сталей на стойкость к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением в H2S-содержащих средах / А. В. Кравченко, С. Н. Мольцен, Ю. Н. Симонов, Р. М. Полежаев, Е. В. Погорелов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2021. Т. 23, № 2. С. 43-54. DOI: 10.15593/2224-9877/2021.2.06
Das S., Talukdar S., Solanki V. (2020) Breakage of Spring Steel During Manufacturing: A Metallurgical Investigation. J Fail. Anal. and Preven, vol. 20, pp. 1462-1469. Available at: https://doi.org/10.1007/s11668-020-00993-9 (accessed: 16.05.2024).
Влияние внутренних напряжений на интенсивность коррозионных процессов конструкционной стали / Р. А. Соколов, К. Р. Муратов, А. Н. Венедиктов, Р. А. Мамадалиев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2023. Т. 25, № 4. С. 167-179. DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25-4-167-179
Тупицин М. А., Тришкина И. А., Сторожева Е. И. К вопросу о причинах преждевременного разрушения пружин предохранительных клапанов на установках первичной переработки нефти // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89, № 7. С. 51-60. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-7-51-60
Moyle M.S., Haghdadi N., Luzin V., Salvemini F., Liao X.Z., Ringer S.P., Primig S. (2024) Correlation of microstructure, mechanical properties, and residual stress of 17-4 PH stainless steel fabricated by laser powder bed fusion. Journal of Materials Science & Technology, vol. 198, pp. 83-9. Available at: https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.01.080 (accessed: 16.05.2024).
Пирогов С. П., Чуба А. Ю. Развитие теории колебаний манометрических трубчатых пружин // АгроЭкоИнфо: Электронный научно-производственный журнал. 2022 № 3. DOI: https://doi.org/10.51419/202123304
Причины повреждения манометра, установленного на технологическом трубопроводе / В. С. Репях, С. Ю. Решетов, Г. А. Клещарева, Е. В. Кушнаренко // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2024. Т. 27, № 1. С. 63-72. DOI: 10.22213/2413-1172-2024-1-63-72
Que Z., Ahonen M., Virkkunen I., Nevasmaa P., Rautala P., Reinvall H. (2022) Study of cracking and microstructure in Co-free valve seat hardfacing. Nuclear Materials and Energy, vol. 31, p. 101202. Available at: https://doi.org/10.1016/j.nme.2022.101202 (accessed: 16.05.2024).
Филистеев В. Г., Стеклова Е. О. Дуплексные стали для транспорта агрессивных сред, содержащих сероводород и двуокись углерода // Экспозиция Нефть Газ. 2023. № 1. С. 82-87. DOI: 10.24412/2076-6785-2023-1-82-87
Cui P., Xing G., Nong Z., Chen L., Lai Z., Liu Y., Zhu J. (2022) Recent Advances on Composition-Microstructure-Properties Relationships of Precipitation Hardening Stainless Steel Materials, vol. 15, p. 8443. Available at: https://doi.org/10.3390/ma15238443 (accessed: 16.05.2024).
Ravibharath R., Muthupandi V., Bala Srinivasan P., Devakumaran K. (2020) Characterization of Solidification Cracking in 304HCu. Trans Indian Inst Met 73, pp. 2345-2353. Available at: https://doi.org/10.1007/s12666-020-02028-1 (accessed: 16.05.2024).
Xing X.Q. (2021) Effect of environment-assisted cracking on the premature fatigue failure of high-strength valve springs. Engineering Failure Analysis, vol. 126, p. 105466. Available at: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105466 (accessed: 13.05.2024).
Причины повреждения муфт насосно-компрессорных труб / В. М. Кушнаренко, В. С. Репях, И. Ш. Тавтилов, С. Ю. Решетов // Известия высших учебных заведений. Технические науки. 2020. № 4 (56). С. 122-134. DOI: 10.21685/2072-3059-2020-4-10
Митрофанов А. В., Ломанцов В. А., Воронин С. П. Анализ причин поврежденности длительно эксплуатируемого трубопровода влажного сероводородсодержащего природного газа // Нефтегазовое дело. 2023. № 6. С. 109-133. DOI: 10.17122/ogbus-2023-6-109-133
Совершенствование способа пожарной безопасности трубопроводного транспорта сероводородсодержащих нефтегазовых сред / Р. Ф. Мамбетов, Ф. Ш. Хафизов, В. М. Кушнаренко, И. Ф. Хафизов, Л. В. Сорокина // Нефтегазовое дело. 2023. № 1. С. 84-106. DOI: 10.17122/ogbus-2023-1-84-106
Вагапов Р. К. Коррозионное разрушение стального оборудования и трубопроводов на объектах газовых месторождений в присутствии агрессивных компонентов // Технология металлов. 2021. № 3. С. 47-54. DOI: 10.31044/1684-2499-2021-0-3-47-54
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Юрий Александрович Чирков, Александр Сергеевич Кириленко, Сергей Юрьевич Решетов, Галина Александровна Клещарева, Елена Владимировна Кушнаренко
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
