Вісник НАН України. 2015. № 1. С. 49-61.
https://doi.org/10.15407/visn2015.01.049

КАМІНСЬКИЙ Анатолій Олексійович –
доктор фізико-математичних наук, завідувач відділу механіки руйнування матеріалів
Інституту механіки ім. С.П. Тимошенка НАН України,  

БАСТУН Володимир Миколайович –
доктор технічних наук, головний науковий співробітник
Інституту механіки ім. С.П. Тимошенка НАН України

ФОМІЧОВ Сергій Костянтинович –
доктор технічних наук, декан зварювального факультету,
завідувач кафедри електрозварювальних установок НТУУ «КПІ»

БЕСПАЛОВА Олена Іванівна –
доктор фізико-математичних наук, провідний науковий співробітник
Інституту механіки ім. С.П. Тимошенка НАН України

УРУСОВА Галина Петрівна –
кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник
Інституту механіки ім. С.П. Тимошенка НАН України

БОГДАНОВА Ольга Станіславівна – 
кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник
Інституту механіки ім. С.П. Тимошенка НАН України

МІНАКОВ Сергій Миколайович –
кандидат технічних наук, старший викладач НТУУ «КПІ» 

КОМПЛЕКСНИЙ ПІДХІД ДО ПРОБЛЕМИ ДІАГНОСТИКИ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ
МАГІСТРАЛЬНИХ ТРУБОПРОВОДІВ ТА УСУНЕННЯ ЇХ ПОШКОДЖЕНЬ

У статті розглянуто комплексний підхід до розроблення засобів експрес-діагностики технічного стану лінійної частини магістральних трубопроводів, який включає застосування експериментальних і розрахункових методів визначення напружено-деформованого стану трубопроводів на небезпечних ділянках, у тому числі за наявності дефектів типу тріщин, та до оцінки ймовірності виникнення аварійної ситуації. Така оцінка дає можливість оперативно приймати обґрунтовані рішення щодо продовження експлуатації трубопроводу або його зупинки для виконання ремонтних робіт. Запропонований підхід ґрунтується на використанні сучасних вимірювальних пристроїв та застосуванні положень теорії тонких оболонок, механіки матеріалів і механіки руйнування. Наведено приклади усунення деяких найпоширеніших пошкоджень у вигляді поздовжніх тріщин.

Ключові слова: магістральні трубопроводи, лінійна частина, діагностика технічного  стану, пошкодження, безпека експлуатації.

Україна є одним із найбільших транзитерів нафти й газу із Сибіру (Російська Федерація) до країн Центральної та Західної Європи. При цьому більша частина магістральних трубопроводів, що пролягають територією України, вже вичерпали розрахунковий термін експлуатації. Разом з тим питання енергетичної безпеки України та виконання транспортних зобов’язань перед країнами Європи потребують забезпечення надійної роботи трубопровідного транспорту за допомогою оперативного контролю та діагностики технічного стану магістральних трубопроводів, а також своєчасного усунення аварійних ситуацій у разі їх виникнення. Одними з головних чинників, що найбільше впливають на безпеку експлуатації магістральних трубопроводів, є високий рівень напружень і деформацій, викривлення лінійної частини внаслідок дії різних факторів, деградація матеріалу, утворення тріщин.

Магістральні газо- та нафтопроводи – це складні інженерні споруди, найважливішим елементом яких є лінійна частина великої протяжності. Під час експлуатації лінійна частина зазнає дії різних навантажень, таких як внутрішній тиск, осьові напруження, спричинені сезонними коливаннями температури, а також згинальні моменти, зумовлені зсувами ґрунту в гірських районах та змінами умов закріплення трубопроводу в місцях водних переходів унаслідок розмивання берегів, порушенням баластування на заводнених територіях. На ділянках з високим рівнем стискальних напружень можуть траплятися випадки втрати поздовжньої або локальної стійкості, які призводять до викривлення лінійної частини трубопроводу у вигляді арок або утворення гофрів, що неприпустимо.

Одним із найпоширеніших видів пошкоджень трубопроводів є тріщини, які виникають в основному металі та зварних швах під час будівництва й експлуатації внаслідок корозії, наявності дефектів труб, порушень режимів експлуатації тощо. У зв’язку з тим, що магістральні трубопроводи, особливо газопроводи, накопичують значну кількість енергії внаслідок високого тиску транспортованого продукту (5–10 МПа) та великого діаметра (1020–1420 мм) труб, можуть виникати протяжні руйнування у вигляді тріщин. У випадку крихких руйнувань тріщина поширюється без зниження тиску газу зі швидкістю 600–1000 м/с, що перевищує швидкість його декомпресії. Найбільша з відомих протяжність крихкого руйнування сягає 2400 м [1]. При цьому тріщина рухається по синусоїдальній траєкторії в осьовому напрямку. Завдяки високій швидкості поширення тріщини можуть виникати її розгалуження з утворенням інших тріщин, які надалі об’єднуються в одну магістральну. Останнім часом завдяки використанню сталевих труб з підвищеною в’язкістю руйнування вдалося значно зменшити протяжність тріщин та швидкість їх поширення. Слід також зазначити, що руйнування нафтопроводів, які супроводжуються витіканням транспортованої речовини, призводять до тяжких екологічних наслідків, суттєво погіршуючи стан навколишнього середовища. Повний текст (PDF) .

 

Additional uncaught exception thrown while handling exception.

Original

PDOException: SQLSTATE[HY000]: General error: 2006 MySQL server has gone away: SELECT 1 AS expression FROM {variable} variable WHERE ( (name = :db_condition_placeholder_0) ); Array ( [:db_condition_placeholder_0] => cron_last ) in variable_set() (line 1240 of /home/visnyk-nanu/www/includes/bootstrap.inc).

Additional

PDOException: SQLSTATE[HY000]: General error: 2006 MySQL server has gone away: SELECT s.lid, t.translation, s.version FROM {locales_source} s LEFT JOIN {locales_target} t ON s.lid = t.lid AND t.language = :language WHERE s.source = :source AND s.context = :context AND s.textgroup = 'default'; Array ( [:language] => uk [:source] => %type: !message in %function (line %line of %file). [:context] => ) in locale() (line 720 of /home/visnyk-nanu/www/modules/locale/locale.module).


Uncaught exception thrown in shutdown function.

PDOException: SQLSTATE[HY000]: General error: 2006 MySQL server has gone away: DELETE FROM {semaphore} WHERE (value = :db_condition_placeholder_0) ; Array ( [:db_condition_placeholder_0] => 3679598995a3368aa342838.47073702 ) in lock_release_all() (line 269 of /home/visnyk-nanu/www/includes/lock.inc).