Badanie wpływu kompozytowych rękawów naprawczych na wytrzymałość i stan naprężenia–odkształcenia odcinka rurociągu

• Autorzy: Vytyaz Oleg , Ivasiv Orest , Rachkevych Ruslan , Deynega Ruslan

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2022.10.03

Warianty tytułu

EN

Research on the influence of the repair sleeves on the strength and the stress-strain state of the pipeline section

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Na Ukrainie do transportu ropy i gazu wykorzystuje się tysiące kilometrów rurociągów stalowych. Są one stale narażone na działanie środowiska, zewnętrznych krótko- i długoterminowych obciążeń przesyłanych produktów. Wszystko to powoduje uszkodzenia materiału rurociągów, co skutkuje m.in. ubytkiem metalu na powierzchni, pojawieniem się wgnieceń, rys czy zagłębień. Wady te mogą znacznie skrócić żywotność uszkodzonych odcinków, a w niektórych przypadkach prowadzić do wypadków wiążących się z utratą przesyłanego produktu i szkodami w środowisku. Aby temu zapobiec, w praktyce rozpowszechniły się różne metody naprawy rurociągów w miejscach uszkodzeń, w tym stosowanie specjalnych rękawów naprawczych na rurociągach. Te ostatnie są wykonane zarówno ze stali, jak i z materiałów polimerowych, mają różnorodną konstrukcję i złożoność. Naukowcy i inżynierowie koncentrują się na rozwoju złączy rurowych. Jednocześnie, jak wykazał przegląd osiągnięć naukowych w tej dziedzinie, wymagają one dodatkowej uwagi w zakresie badania stanu naprężenia–odkształcenia uszkodzonych odcinków rurociągów w miejscach montażu rękawów naprawczych. Artykuł poświęcony jest temu problemowi. W szczególności przeprowadzono badania eksperymentalne wytrzymałości rurociągu w dwóch przypadkach: 1) bez istniejących wad; 2) z wadą i rękawem naprawczym. Ponadto, korzystając z podobnych danych początkowych, wykonano obliczenia przy użyciu trójwymiarowego modelowania ciała stałego oraz metody elementów skończonych. W rezultacie ustalono wyraźną korelację między wynikami doświadczeń polowych a modelowaniem matematycznym. Może to wskazywać na możliwość wykorzystania tego ostatniego do celów praktycznych jako prostszej metody realizacji. Ustalono, że montaż rękawa zmniejsza poziom naprężeń normalnych w sąsiedztwie wady o co najmniej 16%, a poziom naprężeń lokalnych przed frontem wady – do 86%. Jednocześnie montaż rękawa naprawczego może zwiększyć naprężenia obok wady nawet o 50%. Należy to uwzględnić podczas wykonywania prac naprawczych.

EN

Thousand kilometers of the steel pipelines are used in the Ukraine for the transportation of oil and gas. The influence of the environment, as well as long-term and short-term loads from piped product, have an effect on the pipelines. All these factors cause the destruction of the pipeline materials. As a result, the pipeline loses steel, becomes dented and scratched, and holes appear. These defects can significantly decrease the time of the exploitation of the damaged sections or can be the reason for emergency situations with the loss of the piped product, causing damage to the environment. There are different methods for the prevention of the above mentioned negative effects, such as using special sleeves for the repairing of the pipelines. These sleeves are made of steel or polymer materials and have different constructions and levels of complexity. The attention of researchers and engineers have been focused on designing the sleeves. But a review of the scientific works in the above mentioned direction shows that the research of the stress-strain state of the damaged sections of the pipelines with sleeves needs to be examined in more detail. This article shows a solution to this problem. Experimental research of the strength of a pipeline was done for two cases: 1) without defects: 2) with a defect and a sleeve. In addition, the calculation using 3D modeling and a finite elements method was done with similar input data. As a result, a clear correlation between the results of an experiment and mathematical modeling is shown. This shows that a method of mathematical modeling can be used for practical needs more simply. The mounting of sleeves decreases the level of the normal stresses around a defect at a 16% minimum; the level of local stresses in front of a defect is decreased by a maximum of 86%. At the same time, the mounting of a sleeve can increase the level of stress near to a 50% minimum. This fact should be considered during the repairing of the pipelines.

Słowa kluczowe

PL

odcinek; rurociąg; rękaw naprawczy; wytrzymałość; naprężenia; odkształcenia

EN

pipeline; section; repair; sleeve; strength; stress-strain state

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 78, nr 10
• Strony: 733--739
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Vytyaz Oleg

• Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ukraine

autor

Ivasiv Orest

• SPC TD „Tekhdiagas” JSC „Ukrtransgas”, Ukraine

autor

Rachkevych Ruslan

• Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ukraine

autor

Deynega Ruslan

• Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ukraine

Bibliografia

• Clock-Spring. <https://www.cs-nri.com/case_study/clock-spring-repairs-24-inch-crude-oil-pipeline> (dostęp: 03.04.2022).
• Ivasiv V., Deynega R., Faflei O., Mikhailyuk V., Bui V., Govdyak R., 2020. Dalsze badania defektów korozyjnych dotyczących trwałości głównych rurociągów naftowych. Energia Nafto-hazu, 2(26): 67–74. DOI: 10.31471/1993-9868-2020-2(34)-67-74.
• Jakowlew A., Romantsev S., Sharygin V., Sharygin A., Kazankov S., 2016. Złącza metalowo-szklane do naprawy rurociągów – zalety i perspektywy zastosowania. Territoriya Neftegaz, 12: 30–33.
• Kryzhanivs’kyi E.I., Hrabovs’kyi R.S., Fedorovych I.Y., Barna R.A., 2015. Evaluation of the Kinetics of Fracture of Elements of a Gas Pipeline After Operation. Materials Science, 51(1): 7–14. DOI: 10.1007/s11003-015-9804-1.
• Kryzhanivs’kyi E.I., Hrabovs’kyi R.S., Mandryk O.M., 2013. Estimation of the serviceability of oil and gas pipelines after long-term operation according to the parameters of their defectiveness. Materials Science, 49(1): 117–123. DOI: 10.1007/s11003-013-9590-6.
• Kryzhanivs’kyi E.I., Hrabovs’kyi R.S., Vytyaz’ O.Y., 2018. Consideration of the geometry of corrosion-fatigue cracks in assessing residual life of long-term operation objects. Materials Science, 54(5): 647–655. DOI: 10.1007/s11003-019-00229-8.
• Mazel A., Gobarev L., Golovin S.V., 1996a. Skuteczność muf spawanych do naprawy uszkodzeń rurociągów pod ciśnieniem. Budowa rurociągów, 1: 16–22.
• Mazel A., Gobarev L., Nagornov K., Rybakov A., 1996b. Złącza spawane do naprawy rurociągów. Gazownictwo, 9–10: 55–57.
• Akty prawne i dokumenty normatywne
• Patent nr 100455, Ukraina, F16L 55/16. Przystawka do opieczętowania i uszczelniania rurociągu / Kryzhanivs’kyi E.I., Ivasiv V.M., Nogach M.M., Slobodyan V.I., Deinega R.O. Nr a201106740; data wniosku: 30 maja 2011 r.; data wydania 25 grudnia 2012, Bull. nr 24.4 pkt.
• Patent nr 89225, Ukraina, F16L 55/00. Przystawka do uszczelniania wad rurociągu / Kryzhanivs’kyi E.I., Slobodyan V.I., Dzhus A.P., Ivasiv O.V., Nogach M.M., Kutenets V.O., Basarab R.M., Deinega R.O. Nr u201313777; data wniosku: 27.11.2013; data wydania: 04.10.2014, Bull. nr 7. 4 pkt.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).