Причины повреждения манометра, установленного на технологическом трубопроводе
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-1-63-72Ключевые слова:
коррозионные язвы, питтинги, трещины, спектральный анализ, фрактографические исследования, разрушение, визуально-измерительный контроль (ВИК)Аннотация
При эксплуатации технологических трубопроводов и оборудования, транспортирующих и перерабатывающих среду, содержащую агрессивные компоненты, такие, например, как сероводород, растворенный в пластовой воде, нередко возникают повреждения, вызывающие значительные проблемы материального характера, такие как сероводородное растрескивание, водородное охрупчивание, расслоения, язвы, питтинги и др. Причем подобные повреждения могут наблюдаться не только на основном, но и на вспомогательном и контролирующем оборудовании, выход которого из строя может привести к существенным потерям как материального, так и экологического характера. В частности в данной статье рассматриваются основные причины разрушения манометрической пружины, приводящие к выходу из строя манометра, контролирующего технологический процесс подачи углеводородного сырья на технологическом трубопроводе. Приведены результаты исследований повреждений трубчатой манометрической пружины с целью определения причин ее разрушения. В связи с этим проведены следующие мероприятия: визуально-измерительный контроль (ВИК); фрактографические и металлографические исследования, измерение микротвердости металла пружины, а также спектральный анализ химического состава металла манометрической пружины. Проведенные исследования позволили сформулировать основные выводы о причинах разрушения манометрической пружины, имеющей плоскоовальное сечение: во-первых, химический состав материалов пружины и держателя манометра полностью соответствует заявленным предприятием, эксплуатирующим его; во-вторых, микротвердость материала самой пружины не соответствует требованиям стандарта NACE MR0175; и, в-третьих, исходя из первых двух выводов и руководствуясь результатами фрактографических исследований, можно утверждать, что причиной разрушения исследуемой манометрической пружины являются концентраторы напряжений, а именно коррозионные язвы, которые при эксплуатации манометрической пружины в условиях сложного напряженного состояния и воздействия сероводородсодержащей рабочей среды приводят к зарождению микротрещин и сероводородному растрескиванию металла манометрической пружины, имеющего повышенную твердость и чувствительность к концентрации напряжений.Библиографические ссылки
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
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Виталий Сергеевич Репях, Сергей Юрьевич Решетов, Галина Александровна Клещарева, Елена Владимировна Кушнаренко
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
