sbornik_FTT_2015_1__1

260

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ГОСТ Р 53324-2009 «Ограждения резервуаров. Требования пожарной безопасности».

2.ПБ 03-605-03 «Правила устройства вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов».

3.Резервуары для нефти и нефтепродуктов. Том 1. Конструкция и оборудование. Мустафин Ф.М., Жданов Р.А., Каравайченко М.Г., Ахметов Ф.Ш., Боднарчук Д.А., Лукьянова И.Э.: Учебник для вузов. - СПб.. «Недра», 2010. - 480 с.

УДК 620.193.47

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ В НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Д.А. Белолапотков, Е.А. Любин, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-Петербург

Одной из ключевых проблем трубопроводных систем в стране является их подверженность сбоям из-за коррозии, вызванной взаимодействием материала трубы и агрессивной среды. По статистике около 90% всех чрезвычайных ситуаций с трубопроводами происходит из-за коррозионных процессов. Использующиеся защитные средства (средства электрохимической защиты, химикаты для предотвращения коррозии (ингибиторы коррозии), изоляционные материалы и т.д.), в основном, оказываются неэффективными.

В связи с этим остро стоит проблема поиска альтернативных путей модернизации системы нефте - и газопроводов в стране, особенно при транспортировке агрессивных сред. Применение труб из высокопрочных и коррозионностойких композиционно-волокнистых армированных материалов (CFP) считается, очевидно, продвинутой и современной тенденцией.

Стеклопластик представляет собой вид композиционного материала, состоящий из стекловолокнистого наполнителя (стеклянного, кварцевого или другого) и связующего вещества (термореактивных и термопластичных полимеров).

261

Переход к использованию стеклянных армированных пластмассовых

труб вместо стальных труб определяется следующими преимуществами:

-Высокая удельная прочность;

-Высокая коррозионная стойкость;

-На ней не откладываются парафиновые отложения, что снижает сопротивление потоку, тем самым увеличивая производительность и уменьшает потребление энергетических ресурсов;

-Увеличение срока службы (по разным оценкам - от 25 лет и более);

-Возможность формирования трубчатых структур с заданными свойствами из-за анизотропии свойств композиционных материалов;

-Низкая теплопроводность (снижение стоимости изоляционных материа-

лов);

-Легкость в производстве, (сеточки используют легкий набор грузоподъемных машин во время погрузки-разгрузки и установки розлива);

-Легкость установки и демонтажа.

Из стеклопластика изготавливают насосно-компрессорные и линейные (систем ППД) трубы диаметром до 130 мм на рабочие давления до 30 МПа, трубы для нефтесборных трубопроводов диаметром до 300 мм на рабочие давления до 5 МПа, трубы магистральные диаметром до 1200 мм на рабочие давления до 2,5 МПа.

Существенным недостатком стеклопластиковых труб является их гигроскопичность и влагопоглощение, что существенно снижает их работоспособность, особенно в зонах с температурой колебания при их эксплуатации в отрицательном диапазоне температур (замерзание воды в теле материала приводит к накоплению и разрастанию микротрещин, что снижает время эксплуатации трубопровода). Для устранения трещин на поверхности трубопровода из стеклопластика требуется специальная защита внутренних и наружных поверхностей стенки трубы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Сальников А.Ф. Отчет НИР лаборатории диагностики Пермского

263

За счёт использования ЭХЗ, во-первых, стабилизация переходного сопротивления изоляции достигается на месяц быстрее, т. е. ток катодной защиты увеличивает скорость снижения Rnep во время эксплуатации. Средняя скорость снижения Rnep во время проведения эксперимента составляла 9,26-1010

значение скорости в таблице представляет собой среднее из нескольких значений. Таким образом, использование катодной поляризации, примерно, на 20,4% увеличивает скорость снижения Rnep или в абсолютной выражении на величину 1,57-1010Ом-м2/д.

Во-вторых, среднее значение в зоне "с" становится относительно ниже. Опытом подтверждено, что при использовании катодной защиты, значение Rnep

во время эксплуатации трубопроводов стало меньше, чем без применения ЭХЗ. Начальное значение Rnep всех экспериментальных образцов составляло

13 2

примерно - 1,3-10 Ом-м . Но за год среднее переходное сопротивление для труб без использования ЭХЗ уменьшилось до 1,17-106Ом-м2, а для труб с катодной защитой - 1,16-104Ом-м . Таким образом, использование катодной поляризации, примерно, в 100 раз уменьшает значение переходного сопротивления защитных покрытий трубопроводов.

Использование катодной поляризации оказывает значительное влияние на качество защитных покрытий, а именно, примерно, в 100 раз уменьшает значение Rперза первый год эксплуатации трубопровода. Таким образом, ещё раз предлагается рассмотреть вопрос о необходимости применения катодной защиты на магистральных трубопроводах. При эксплуатации промысловых трубопроводов особых проблем с внешней коррозией не отмечается[2]. Альтернативой ЭХЗ магистральных трубопроводов может служить применение анодных заземлителей, устанавливаемых согласно патентов № 125673 и № 146246 вдоль всего трубопровода в наиболее опасных местах после соответствующих изысканий.

264

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. РД 39-00147105-048-2014. Методика определения долговечности

защитных покрытий трубопроводов по параметрам катодной защиты / Мустафин Ф.М.[и др.]. Уфа: УГНТУ, 2014. 34 с.

2.Защита трубопроводов от коррозии. Мустафин Ф.М., Быков Л. И., Гумеров А. Г.: Том II: Учеб. пособие - СПб.: ООО «Недра», 2007. - 708 с., ил.

УДК 622.692.4-036.5

ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ НА ОБЪЕКТАХ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА НЕФТИ И ГАЗА

И.Ф. Галина, А. С. Глазков, УГНТУ, г. Уфа

Впоследние десятилетия при строительстве трубопроводных систем строительного назначения с целью повышения эксплуатационной надежности и срока службы широко используются трубы полимерные. Однако в процессе эксплуатации таких трубопроводов выявляются многочисленные проблемы, связанные с обеспечением их надежности и безопасности.

Существенное влияние на эксплуатационную надежность трубопроводов оказывает выбор материалов, используемых в производстве труб.

Проблема обеспечения мониторинга состояния трубопроводов является одной из наиболее важных в практике строительства и эксплуатации нефтегазопромысловых трубопроводных систем. Трубы с низкой продольной жесткостью (полиэтиленовые и гибкие полимерно-металлические) в процессе эксплуатации в подвижных, обводненных грунтах под воздействием циклических нагрузок (внутреннего давления) меняют свое первоначальное местоположение

ввертикальной и горизонтальной плоскостях. Это проявляется в изменении глубины залегания и даже в выходе участка трубы на поверхность.

Трубы полимерно-металлические очень часто имеют скрытые дефекты на внутренней поверхности, что приводит к проникновению транспортируемой среды до арматуры, миграции ее вдоль трубы и капельного проявления на наружной поверхности трубы.

265

Проблемы, возникающие при эксплуатации трубопроводов, использующих в своей конструкции полимерные материалы, указывают на необходимость учета целого ряда эксплуатационных факторов при выборе материала труб и технологий для их монтажа.

Кроме того,у полимерных труб отсутствует надежное неразъемное соединение. Применяемые в настоящее время разъемные соединения (резьбовые, раструбные с уплотнительными элементами) зачастую не обеспечивают необходимой герметичности и долговечности, предъявляемой к коммуникациям для зданий и сооружений повышенной эксплуатационной надежности.

Успешное использование полимерных труб в трубопроводных системах невозможно без создания равнопрочных с телом трубы соединительных узлов. В нефтегазовой отрасли к соединениям труб предъявляются наиболее жесткие требования. Нужны надежные, удобные в монтаже и при ремонте, соединения.

Массовое применение труб из полимерных материалов сдерживается отсутствием методов и средств как входного контроля труб перед монтажом трубопроводов, так и мониторинга состояния трубопроводов в процессе эксплуатации: определения их местоположения, глубины залегания, мест утечек транспортируемой среды. Особенно это касается трубопроводов из комбинированных труб на основе термопластов (металлопластовых, гибких полимернометаллических, бипластмассовых), которые конструктивно более сложны, чем пластмассовые.

Безопасное применение труб на основе полимерных материалов для строительства трубопроводов требует рационального выбора материалов, учета качества изготовления труб, возможных дефектов, связанных с технологией производства труб и проведением монтажных работ, учета условий эксплуатации трубопроводов, а также создания и повсеместного применения средств и методов технической диагностики трубопроводов из полимерных материалов.

В целом, требуется комплексная проработка вопросов применения полимерных труб на основе термопластов при строительстве трубопроводов в нефтегазовом комплексе.

266

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Патент «Комбинированный трубопровод из пластмассовых труб». За-

явка 0165387, ЕПВ, F16 9/14, 59/14.

2.Защита трубопроводов от коррозии: Учеб. пособие / Ф.М. Мустафин, М.В. Кузнецов, Г.Г. Васильев и др. - СПб.: ООО «Недра», 2005. - Том 1. - 620 с.

УДК 621.642.39.03

РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ- ЕМО-РАЗДАТОЧНОГО ПАТРУБКА С ДЕФЕКТОМ С ЦЕЛЬЮ ОБОСНОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО ДАЛЬНЕЙШЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

А.А. Грученкова, ФГБОУВПОТюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень, Е.В. Кузовников, А.Е. Шарков,С.С. Соколова,

ОООНПП «Симплекс», г. Тюмень

Врезультате проведения диагностики резервуара РВСПК-100000, выполненной ООО НПП «Симплекс», в околошовной зоне технологического трубопровода ПРП-900 был обнаружен дефект типа «вмятина». Согласно РД 08-95- 95 (АК «Транснефть»), допускается выполнять уточняющие расчеты по результатам диагностики металлоконструкций, поэтому было принято решение подтвердить расчетами возможность эксплуатации патрубка с вмятиной.

Значения и характер распределения напряжений в дефектном участке трубопровода предлагается определить с помощью расчета НДС модели трубопровода с дефектом методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS Mechanical Workbench 12.1. НДС дефекта вида «вмятина» определяется пространственной работой расчетной модели под действием сочетаний эксплуатационных нагрузок. Дефект типа «вмятина вовнутрь» смоделирован в соответствии с данными замеров в ходе диагностики. При анализе мембранных напряжений в ПК ANSYS для моделирования оболочки использованы конечные элементы из библиотеки ANSYS типа SHELL181. Для этого, импортированная трехмерная модель из программного комплекса Autodesk AutoCAD, обрабатывается и оптимизируется в препроцессоре Design Modeller с целью получения поверхностных элементов. Конечно-элементная модель состоит из пяти

267

оболочечных объектов, связанных между собой связанным контактом типа «bonded», т.е. обеспечивается полная зависимостью перемещений во всех узлах. Решение нелинейной модели произведено методом итераций.

Эквивалентные напряжения, возникающие в дефектном трубопроводе от эксплуатационных нагрузок, составили 3,98% от расчетного сопротивления стали, следовательно, прочность трубопровода обеспечивается и можно говорить об отсутствии существенного влияния выявленного дефекта на эксплуатационную пригодность исследуемого трубопровода.

Таким образом, конечно-элементная модель патрубка с дефектом металла стенки типа «вмятина», разработанная в программном комплексе ANSYS, позволяет произвести анализ напряженно-деформированного состояния трубопровода с любыми геометрическими параметрами и с идентичным дефектом металла стенки различных размеров.

УДК 622.692.4.07(252.6)

КОНСТРУКЦИЯ ВАКУУМНОГО АНКЕРА

Д.А. Гулин, Р.Р. Хасанов, С.М. Султанмагомедов, УГНТУ, г. Уфа

Использование средств закрепления трубопровода, например, винтовых анкерных устройств (ВАУ), использующих несущую способность грунта, имеет свои преимущества, среди которых выделяют компактность и наилучшее отношение удерживающей способности к массе. Однако, отраслевые регламенты ОАО «АК «Транснефть» [2] применение ВАУ для закрепления нефтепроводов не предусматривает, по этому факту можно судить о том, что операции по производству и монтажу конструкции трудозатратны и нерентабельны.

Авторами предлагается специальная конструкция вакуумного анкера, которая позволит удерживать трубопровод не только за счет несущей способности грунта, но и дополнительного сцепления, возникающего между анкерным устройством и грунтом. Схема анкера представлена на рисунке 1.

269

-снижение затрат на изготовление анкеров посредством использования бывших в употреблении труб;

-вовлечение в процесс закрепления трубопровода дополнительного усилия присоса и липкости грунта.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Бугров А.К., Голубев А.И. Расчетная оценка усилия отрыва от во-

донасыщенного грунта сооружения с неплоской подошвой // Интернет-журнал «Реконструкция городов и геотехническое строительство» №5. 2002. С. 86-91.

2. РД 91.200.00-КТН-044-11. Регламент применения балластирующих устройств при проектировании и строительстве магистральных трубопроводов. - М.: ОАО «АК «Транснефть», 2011. - 36 с.

УДК 622.692.4.07(252.6)

ОПРИМЕНЯЕМЫХ СРЕДСТВАХ БАЛЛАСТИРОВКИ

ИЗАКРЕПЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Д.А. Гулин, Р.Р. Хасанов, С.М. Султанмагомедов, УГНТУ, г. Уфа

Для обеспечения проектного положения трубопровода применяются различные балластирующие устройства и средства закрепления трубопровода. Их конструкция определяется проектной документацией, исходя из конкретных условий строительства, материалов инженерно-геологическихизысканий и расчетных нагрузок.

Обобщая все использующиеся конструкции балластирующих устройств и средств закрепления трубопровода, можно составить классификацию, выделив 2 основные группы:

1) устройства, воздействующие собственным весом: чугунные (кольцевые), железобетонные (кольцевые, охватывающего и седловидного типов) и использующие грунт засыпки (полимерконтейнерные грунтозаполненные утяжелители и габионного типа);

2) устройства, использующие несущую способность грунта (например, винтовые анкерные устройства).