Причины повреждения манометра, установленного на технологическом трубопроводе

V S Repyakh; S Yu Reshetov; G A Kleshchareva; E V Kushnarenko

doi:10.22213/2413-1172-2024-1-63-72

Authors

V. S. Repyakh Orenburg State University
S. Y. Reshetov Orenburg State University
G. A. Kleshchareva Orenburg State University
E. V. Kushnarenko Orenburg State University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-1-63-72

Keywords:

corrosion ulcers, pittings, cracks, spectral analysis, Fractographic Studies, fracture, visual and measuring control

Abstract

During the operation of technological pipelines and equipment the transporting and processing media contain aggressive components, such as hydrogen sulfide dissolved in reservoir water, damage often occurs causing significant material problems, such as hydrogen sulfide cracking, hydrogen embrittlement, delamination, ulcers, pitting and others. Moreover, such damage can be observed not only on the main, but also on auxiliary and monitoring equipment, which failure can lead to significant material and environmental consequences. In particular, this article discusses the main causes of pressure gauge spring destruction, leading to failure of pressure gauge control the technological process of supplying hydrocarbon raw materials on the process pipeline. The results of damage studies of a tubular pressure gauge spring are presented in order to determine the causes of its destruction. To this end, the following measures were carried out: visual and measuring control (VIC); fractographic and metallographic studies, microhardness measurement of the spring metal, as well as spectral analysis of the chemical composition of the manometric spring metal. The conducted research allowed us to formulate the main conclusions about the destruction causes of a pressure gauge spring having a plane-oval cross-section: firstly, the chemical composition of the spring and pressure gauge holder materials fully comply with the declared by the enterprise operating it; secondly, the microhardness of the spring material itself does not meet the requirements of the NACE MR0175 standard; and thirdly, based on the first two conclusions and guided by the results of fractographic studies, it was found that stress concentrators are the cause of the destruction of the manometric spring under study, namely corrosion ulcers, which, during operation of the manometric spring in a complex stress state and exposure to hydrogen sulfide-containing working medium, led to the nucleation of microcracks and hydrogen sulfide cracking of the manometric spring metal, which has increased hardness and sensitivity to stress concentration.

Author Biographies

V. S. Repyakh, Orenburg State University

PhD in Engineering, Associate Professor

S. Y. Reshetov, Orenburg State University

PhD in Engineering, Associate Professor

G. A. Kleshchareva, Orenburg State University

PhD in Engineering, Associate Professor

E. V. Kushnarenko, Orenburg State University

PhD in Engineering

References

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

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.

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.

Дефекты и повреждения деталей и конструкций: монография / В. М. Кушнаренко [и др.]. Оренбург: Руссервис, 2012. 531 с. ISBN 978-5-904627-16-4

Ravibharath R., Muthupandi V., Bala Srinivasan P., Devakumaran K. (2020) Characterization of Solidification Cracking in 304HCu Austenitic Stainless Steel Welds, The Indian Institute of Metals - IIM, pр. 2345-2353l.

Khayatazad M., De Pue L., De Waele W. (2020) Detection of corrosion on steel structures using automated image processing. Developments in the Built Emvironment, no. 3, p. 100022.

Das S., Taukdar S., Solanki V., Kumar A., Mukhopadhyay G. (2020) Breakege of spring steel during manufacturing: A Metallurgical investigation. Journal of Failure Analysis and Prevention, no. 20, pp. 2462-1469.

Потапкин Д. В., Чуба А. Ю. Классификация трубчатых пружин переменного поперечного сечения // Мир инноваций. 2021. № 3. С. 7-13.

Пирогов С. П., Устинов И. И. Математическая модель напряженно-деформируемого состояния манометрической трубчатой пружины с переменной по периметру сечения толщиной стенки // Вестник ТюмГУ. Физико-математические науки. Информатика. 2012. № 4. С. 119-124.

Тыжнов Г. И. Методика исследования остаточных напряжений в трубчатых манометрических пружинах // Известия ТПИ им. С. М. Кирова. 1963. Т. 107. С. 126-133.

Атлас дефектов стали / пер. с нем. Е. Я. Капуткина; под ред. М. Л. Берштейна. М.: Металлургия, 1979. 188 с.

Фрактография и атлас фрактограмм: справочное издание / под ред. Дж. Феллоуза; пер. с англ. Е. А. Шура. М.: Металлургия, 1982. 489 с.

Методы исследования процессов коррозионно-механического разрушения и наводороживания металлов (обзор) / А. Б. Лаптев, Л. И. Закирова, О. А. Загорских, М. Р. Павлов, М. А. Горбовец. Ч. 2. Образование пассивных пленок и сероводородное растрескивание сталей // Труды ВИАМ. 2022. № 5 (111). С. 138-146.

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.

Ботвина Л. Р. Основы фрактодиагностики: монография. М.: Техносфера, 2022. 394 с. ISBN 978-5-94836-637-1

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: 10.35211/1990-5297-20-4-242-28-33

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.

Вагапов Р. К. Коррозионное разрушение стального оборудования и трубопроводов на объектах газовых месторождений в присутствии агрессивных компонентов // Технология металлов. 2021. № 3. С. 47-54.

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.

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.

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.

Ольховский А. Н. Метод бездемонтажного контроля метрологических характеристик манометров с упругими чувствительными элементами в процессе эксплуатации // Вестник метролога. 2021. № 1. С. 27-29.

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

Жирнов Б. С., Махмутов Р. А., Ефимович Д. О. Нефтегазовое технологическое оборудование: справочник ремонтника. М.; Вологда: Инфра-Инженерия, 2021. 356 с.

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