Причины разгерметизации баллона высокого давления
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-3-101-112Ключевые слова:
трещины в металле, концентрация напряжений, остаточные напряжения, разгерметизация баллона, баллон высокого давленияАннотация
Баллоны высокого давления - это сосуды для хранения и транспортировки сжатых газов под высоким давлением, которые необходимы для использования в различных технологических процессах. Данные сосуды преимущественно изготавливаются из стали или алюминия и обладают значительной прочностью, чтобы выдерживать высокое (более 400 кгс/см2) давление. Такие баллоны имеют стенку достаточно большой толщины и применяются в различных отраслях промышленности. Объектом исследований является баллон цельнокованый, выполненный из стали 38ХН3МФА. Целью данного исследования является определение причин разгерметизации баллона, которая произошла во время наполнения баллона гелием при скорости 7,5 м3/ч, рабочем давлении 365кгс/см2. Как известно, при эксплуатации технологического оборудования, работающего под избыточным давлением, могут возникать повреждения, связанные со структурой материала и особенностями его механических свойств. Эти повреждения могут привести не только к выходу из строя самого сосуда, но и к повреждениям других узлов и деталей, находящихся рядом. И если поблизости будут работать люди, то цена такой аварии будет еще выше. Поэтому исследование в данной статье причин разрушения баллона высокого давления является весьма актуальным. Произведен комплекс исследований (визуально-измерительный контроль, фактографический, металлографический и спектральный анализ), которые помогли установить причину разрушения корпуса сосуда у горловины баллона. Главным выводом по причинам разгерметизации рассматриваемого сосуда является наличие концентратора напряжений, а именно впадины складок баллона, которая образовалась при формировании горловины баллона в области перехода от цилиндрической части к горловине. В процессе длительной эксплуатации под действием остаточных технологических напряжений зародилась трещина, которая распространилась от внутренней поверхности баллона к внешней вплоть до сквозного его повреждения, что и привело к разгерметизации.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
Умбетов С. В., Пронин С. П. Классификация и анализ средств контроля коррозийных повреждений внутренних поверхностей подземного металлического трубопровода // Вестник Югорского государственного университета. 2020. № 2 (57). С. 27-38. DOI: 10.17816/byusu20200227-38
Классификация и определение размеров поверхностных дефектов трубопроводов на основе результатов комплексной диагностики ультразвуковым, вихретоковым, визуальным и измерительным методами неразрушающего контроля / Н. В. Крысько, С. В. Скрынников, Н. А. Щипаков, Д. М. Козлов, А. Г. Кусый // Дефектоскопия. 2023. № 12. С. 69-78. DOI: 10.31857/S0130308223120084
Соков В. Н., Шувалова Е. А., Землянко А. С. Коррозия под изоляцией как один из факторов сокращения срока службы промышленных трубопроводов // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2020. Т. 10, № 2 (33). С. 264-273. DOI: 10.21285/2227-2917-2020-2-264-273
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
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
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
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: 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
Анискович Е. В., Москвичев В. В., Черняев А. П. Оценка остаточного ресурса рабочих колес гидротурбин с эксплуатационной дефектностью // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. №. 89(6). С. 62-75. URL: https://doi.org/10.26896/1028-6861-2023-89-6-62-75 (дата обращения: 13.05.2024).
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
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
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
Das S., Talukdar S., Solanki V. (2020) Breakage of Spring Steel During Manufacturing: A Metallurgical Investigation. J. Failure Analysis and Prevent, vol. 20, pp. 1462-1469. Available at: https://doi.org/10.1007/s11668-020-00993-9 (accessed: 13.05.2024).
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
Пирогов С. П., Чуба А. Ю. Развитие теории колебаний манометрических трубчатых пружин // АгроЭкоИнфо. 2022. № 3. URL: https://doi.org/10.51419/202123304 (дата обращения: 13.05.2024).
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).
Zhanfeng Chen, Xuyao Li, Weiping Zhu (2020) Dynamic burst pressure analysis of cylindrical shells based on average shear stress yield criterion. Thin-Walled Structures March 2020. Available at: https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.106498 (accessed: 13.05.2024).
Wu S.S., Dong X.L., Yu X.L. (2021) An investigating on explosive expanding fracture of 45 steel cylinders by SPH method. Explos Shock Waves, no. 41, pp. 67-77. DOI: 10.1186/s13099-021-00464-y
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Виталий Сергеевич Репях, Юрий Александрович Чирков, Сергей Юрьевич Решетов, Галина Александровна Клещарева, Елена Владимировна Кушнаренко
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
