Vestnik of Don State Technical UniversityVestnik of Don State Technical UniversityВестник Донского государственного технического университета1992-59801224010.12737/20224Машиностроение и машиноведениеMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEМашиностроение и машиноведениеMain pipeline repair by steel welding socketsРемонт магистральных трубопроводов стальными сварными муфтамиЛукьяновВиталий ФедоровичLukyanovVitaliy Федоровичvfl1@bk.ruЛукьянов Антон АлексеевичLukyanov Anton Алексеевич21062016210620161633945https://zh-szf.ru/en/nauka/article/12240/view
Целью работы является исследование конструкций, применяемых для восстановления несущей способности участков магистрального трубопровода в случае коррозионного повреждения. Показано, что наиболее часто используемая для ремонта сварная обжимная муфта может эффективно снижать напряжение в стенке трубы только при сборке без зазора. Для повышения эффективности ремонтной конструкции предложено разместить между трубой и муфтой эластичный слой, который заполняет пространство и передает часть нагрузки от трубы к муфте. Материал эластичного слоя должен, во-первых, быть достаточно мягким, чтобы более полно заполнить зазор между трубой и муфтой с учетом неровности поверхности трубы. Во-вторых, данный материал должен характеризоваться достаточно большим модулем упругости (в диапазоне 1000 МПа < Е < 3000 МПа), чтобы передавать нагрузку от трубы к муфте. Таким образом, оптимальными представляются эластические прослойки из полимерных материалов: полиэтилен низкого давления, полипропилен и поливинилхлорид.
The presented study discusses the structures used for restoring the bearing capacity of the main pipeline sections in case of the corrosion damage. It is shown that a welded crimping socket the most frequently used in repair can efficiently reduce stress in the pipe walls only in close joints. To increase the repair structure efficiency, it is proposed to place an elastic layer between a pipe and a socket which can fill the space and transfer a part of load from the pipe to the socket. The elastic layer material must be, first, soft enough to completely fill a gap between the pipe and the socket considering the pipe surface irregularity. Secondly, the material must be characterized by a sufficiently large elastic modulus (in the range of 1000 MPa <E <3000 MPa) to transmit the load from the pipe to the socket. Thus, the optimum elastic interlayer should be made from polymeric materials: low-pressure polyethylene, polypropylene, and polyvinylchloride.
ремонт магистральных трубопроводовобжимные муфтыкоррозионные поврежденияполимерные муфтыметод конечных элементов.repair of main pipelinescrimping socketscorrosion damagepolymeric socketsfinite-element method.
Россия обладает развитой сетью трубопроводного транспорта природного газа, нефти и продуктов их переработки. Общая протяженность магистральных трубопроводов превышает 200 тыс. км.Общая протяженность трубопроводов различного назначения в 120 странах мира составляет около 3,5 млн. км [1]. По прогнозам Межгосударственной Ассоциации природного газа Америки (INGAA), к 2035 будут дополнительно построены трубопроводы для транспортировки нефти и газа протяженностью более чем полмиллиона миль (804 тыс. км).Магистральные и промысловые трубопроводы представляют собой технические устройства, разрушение ко-торых способно вызвать экологические катастрофы и привести к человеческим жертвам. Таким образом, монтаж, ре-монт, реконструкция и эксплуатация трубопроводов требуют особого внимания с точки зрения безопасности.
Field listing: Pipelines [Электронный ресурс] // The World Factbook / Central Intelligence Agency. - Режим доступа: https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/fields/2117.html (дата обращения : 25.11.15).Field listing: Pipelines. The World Factbook. Central Intelligence Agency. Available at: https://www.cia.gov/library /publications/ the-world-factbook/fields/2117.html (accessed: 25.11.15).Булавинцева, А. Д. Динамика аварий по причиненному ущербу на линейной части магистральных нефте-проводов ОАО «АК “Транснефть” / А. Д. Булавинцева, П. М. Мазуркин // Современные наукоемкие технологии. - 2011. - № 4 - С. 64-67.Bulavintseva, А.D., Mazurkin, P.M. Dinamika avariy po prichinennomu ushcherbu na lineynoy chasti magis-tral´nykh nefteprovodov OAO «AK “Transneft´”. [Dynamics of caused damage emergencies at the linear part of “Transneft” main pipelines.] Modern High Technologies, 2011, no. 4, pp. 64-67 (in Russian).Вопросы защиты от коррозии в проектно-сметной документации на объектах нефтегазового комплекса / В. М. Мезенов [и др.] // Журнал нефтегазового строительства. - 2015. - № 1 - С. 24-29.Mezenov, V.M., et al. Voprosy zashchity ot korrozii v proektno-smetnoy dokumentatsii na ob´´ektakh nefte-gazovogo kompleksa. [The protection against corrosion in design and estimate documentation for oil and gas facilities.] Jour-nal of Oil and Gas Construction, 2015, no. 1, pp. 24-29 (in Russian).Вышемирский, Е. М. Сварочное производство ОАО «Газпром». Новые требования нормативных докумен-тов / Е. М. Вышемирский // Журнал нефтегазового строительства. - 2015. - № 1 - С. 30-39.Vyshemirsky, Е.М. Svarochnoe proizvodstvo OAO «Gazprom». Novye trebovaniya normativnykh dokumentov. [Welding production of OJSC Gazprom. New reqiurements in statutory documents.] Journal of Oil and Gas Construction, 2015, no. 1, pp. 30-39 (in Russian).Hopkins, P. Pipelines: Past, Present, and Future / P. Hopkins // The 5th Asian Pacific IIW International Congress. - Sydney, 2007. - 27 p.Hopkins, P. Pipelines: Past, Present, and Future. The 5th Asian Pacific IIW International Congress. Sydney, 2007, 27 p.Лукьянов, В. Ф. Ремонт конструкций и восстановления деталей сваркой и наплавкой: учеб. пособие / В. Ф. Лукьянов, Ю. Г. Людмирский, Н. Г. Дюргеров. - Ростов-на-Дону : Изд. центр ДГТУ, 2011. - 220 с.Lukyanov, V.F., Lyudmirskiy, Y.G., Dyurgerov, N.G. Remont konstruktsiy i vosstanovleniya detaley svarkoy i naplavkoy: ucheb. posobie. [Structural repair and parts restoration by welding and surfacing: textbook.] Rostov-on-Don: DSTU Publ. Centre, 2011, 220 p. (in Russian).Bruce, W.-A. Advantages of Steel Sleeves over Composite Materials for Pipeline Repair / W.-A. Bruce, W.-E. Amend // Evaluation, Rehabilitation & Repair of Pipelines : conferences. - Berlin, 2010. - P. 32-34.Bruce, W.-A., Amend, W.-E. Advantages of Steel Sleeves over Composite Materials for Pipeline Repair. Evalua-tion, Rehabilitation & Repair of Pipelines: conferences. Berlin, 2010, pp. 32-34.Kiefner, J.-F. A Study of Two Methods for Repairing Defects in Line Pipe / J.-F. Kiefner, A.-R. Duffy // Final Re-port to the Pipeline Research Committee of the American Gas Assotiation : Catalog № L22275. - 1974. - October 31. - 3 p.Kiefner, J.-F., Duffy, A.-R. A Study of Two Methods for Repairing Defects in Line Pipe. Final Report to the Pipe-line Research Committee of the American Gas Assotiation: Catalog no. L22275. 1974, October 31, 3 p.Классификация дефектов и методы ремонта дефектов и дефектных секций действующих магистральных нефтепроводов : руководящий документ РД 23.040.00-КТН-090-07 [Электронный ресурс] / ОАО «АК “Транснефть”». - Режим доступа: http://www.ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/54/54762/ (дата обращения : 20.07.16).Klassifikatsiya defektov i metody remonta defektov i defektnykh sektsiy deystvuyushchikh magistral´nykh nefteprovodov: rukovodyashchiy dokument RD 23.040.00-KTN-090-07. [Classification of failures and repair techniques of failures and defective sections of active main pipelines: RD 23.040.00-KTN-090-07 regulatory document.] OJSC “Gazprom”. Available at: http://www.ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/54/54762/ (accessed: 20.07.16) (in Russian).Инструкция по технологиям сварки при строительстве и ремонте промысловых и магистральных газопро-водов : стандарт организации СТО Газпром 2-2.3-137-2007. Часть II [Электронный ресурс] / ООО «ВНИИГАЗ»; ОАО «Газпром». - Режим доступа : http://www.skonline.ru/doc/59438.html (дата обращения : 20.07.16).Instruktsiya po tekhnologiyam svarki pri stroitel´stve i remonte promyslovykh i magistral´nykh gazoprovodov: standart organizatsii STO Gazprom 2-2.3-137-2007. Chast´ II. [Instructions for welding technologies in the construction and repair of commercial and main gas pipelines: Gazprom Standards 2-2.3-137-2007. Part II.] LLC “VNIIGAZ”; OJSC “Gaz-prom”. Available at: http://www.skonline.ru/doc/59438.html (accessed: 20.07.16) (in Russian).Лукьянов, А. А. Анализ напряженно-деформированного состояния ремонтных конструкций магистраль-ных трубопроводов / А. А. Лукьянов // Сварка и контроль - 2013 : мат-лы Междунар. науч.-техн. конф. - Пермь : Изд. ПНИПУ, 2013. - С. 181- 188.Lukyanov, А.А. Analiz napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya remontnykh konstruktsiy magistral´nykh truboprovodov. [Analysis of stress-strain state of repair constructions of main pipelines.] Svarka i kontrol´ - 2013: mat-ly Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf.[Welding and Control - 2013: Proc. Int. Sci.-Tech. Conf.] Perm: PNIPU Press, 2013, pp. 181- 188 (in Russian).Куркин, А. С. Особенности ремонтных конструкций и технологий их сварки при ремонте магистральных трубопроводов без замены / А. С. Куркин, В. В. Бровко, П. А. Пономарев // Журнал нефтегазового строительства. - 2015. - № 1 - С. 40-43.Kurkin, А.S., Brovko, V.V., Ponomarev, P.A. Osobennosti remontnykh konstruktsiy i tekhnologiy ikh svarki pri remonte magistral´nykh truboprovodov bez zameny. [Features of repair structures and technologies of welding during the re-covery of main pipelines without pipe substitution.] Journal of Oil and Gas Construction, 2015, no. 1, pp. 40-43 (in Russian).Технология ремонта трубопроводов с применением чопов, патрубков и тройников : руководящий доку-мент РД-91.200.00-КТН-119-07 [Электронный ресурс] / ОАО «АК “Транснефть”» ; ОАО ВНИИСТ. - Режим доступа: http://www.complexdoc.ru/ntdpdf/532551/tekhnologiya_remonta_truboprovodov_s_primeneniem_chopov_patrubkov_i_troinik.pdf (дата обращения : 20.07.16).Tekhnologiya remonta truboprovodov s primeneniem chopov, patrubkov i troynikov: rukovodyashchiy dokument RD-91.200.00-KTN-119-07. [Technology of pipeline repair using fids, nipples, and T-bends: regulatory document RD-91.200.00-KTN-119-07.] OJSC “Transneft”; OJSC VNIIST. Available at: http://www.complexdoc.ru/ntdpdf/532551/tekhnologiya_remonta_truboprovodov_s_primeneniem_chopov_patrubkov_i_troinik.pdf (accessed: 20.07.16) (in Russian).Fawley, N.-C. Development of Fiberglass Composite Systems for Natural Gas Pipeline Service. Final Report, January 1987 - March 1994 / N.-C. Fawley. - Alexandria : National Technical Information Service, 1994. - 110 p.Fawley, N.-C. Development of Fiberglass Composite Systems for Natural Gas Pipeline Service. Final Report, Jan-uary 1987 - March 1994.Alexandria: National Technical Information Service, 1994, 110 p.Stephens, D.-R. Field Validation of Composite Repair of Gas Transmission Pipelines / D.-R. Stephens, T. Kilinski // Annual Report to the Gas Research Institute GRI-94/0139. - 1994. - 86 p.Stephens, D.-R., Kilinski, T. Field Validation of Composite Repair of Gas Transmission Pipelines. Annual Report to the Gas Research Institute GRI-94/0139, 1994, 86 p.Шарыгин, Ю. М. Повышение прочности дефектных труб, усиленных композитными муфтами с болтовым соединением / Ю. М. Шарыгин, С. В. Романцов, А. М. Шарыгин // Транспорт и подземное хранение газа. - 2002. - № 3. - С. 104-107. .Sharygin, Y.М., Romantsov, S.V., Sharygin, A.M. Povyshenie prochnosti defektnykh trub, usilennykh kompozitnymi muftami s boltovym soedineniem. [Increasing strength of defective pipes reinforced by composite bolt cou-plings.] Transport and Underground Gas Storage, 2002, no. 3, pp. 104-107 (in Russian).Устройство ремонта трубопровода : патент 80530 Рос. Федерация : F16L1/024 / В. В. Юдин, В. В. Лещенко, В. И. Винокуров. - № 2008141387 ; заявл. 21.10.08 ; опубл. 10.02.09, Бюл. № 4. - 3 сYudin, V.V., Leshchenko, V.V., Vinokurov, V.I. Ustroystvo remonta truboprovoda : patent 80530 Ros. Federatsi-ya : F16L1/024. [Pipeline repair device.] Patent RF, no. 2008141387, 2009 (in Russian).