Большинство трубопроводов страны находятся в эксплуатации в течение времени, превышающего расчетный срок эксплуатации. Актуальность работы заключается в необходимости обеспечения бесперебойного и надежного процесса перекачки нефти, в связи с чем особое внимание уделяется технологиям ремонтно-восстановительных работ.
Протяженность линейной части объектов транспорта более 55 000 км [1]. Фонд по большей части имеет значительный износ, который растет под действием технологических факторов, например, смены режима перекачки, остановок и запусков перекачки. Эти режимы сопровождаются переменно-циклическими нагрузками на трубопровод ввиду изменения внутреннего давления.
Воздействия нагрузок приводят к снижению надежности нефтепровода, растет вероятность выхода оборудования из работоспособного состояния. Аварии на нефтепроводе сопровождаются значительным вредом экологии и приводят к экономическим потерям, поэтому важно снизить вероятность возникновения такой ситуации.
Согласно статистическим данным аварии на нефтепроводе напрямую связаны со сроком их эксплуатации [2]. Наиболее распространенными причинами аварий на сегодняшний день считаются коррозионный износ металла трубы и последствия усталостного разрушения.
История эксплуатации нефтепроводов показывает, что эффективной мерой для обеспечения безопасной и непрерывной перекачки является локальный ремонт трубопровода с учетом его технического состояния. При локальном ремонте широкое распространение получили ремонтные конструкции, называемые муфтами.
Целью работы является анализ эффективности локального ремонта нефтепроводов с применением муфт из полимерного материала.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Рассмотреть основные типы дефектов и технологии ремонта нефтепроводов с применением ремонтных конструкций;
2. Изучить рынок современных ремонтных конструкций;
3. Рассмотреть технологии ремонта нефтепроводов с применением ремонтных конструкций;
4. Разработать модель нефтепровода с полимерной муфтой в программном комплексе Ansys;
5. Проанализировать изменение напряжения в стенках трубопровода, сравнить муфты из полимерного материала и стали;
6. Сделать выводы о технологической и экономической эффективности применения полимерных муфт при ремонте нефтепроводов.
В ходе работы были рассмотрены основные типы дефектов и технологии ремонта нефтепроводов с применением ремонтных конструкций, которые включают композитно-муфтовую технологию с применением стальных муфт, а также технологию с применением современных муфт из полимерных материалов.
Можно отметить широкое разнообразие современных ремонтных конструкций, которые обладают высокими прочностными характеристиками и представляют собой конкурентоспособные разработки. Для анализа взята муфта из гибкого анизотропного рулонированного стеклопластика, которая является перспективной для применения на объектах трубопроводного транспорта.
Для оценки эффективности муфты была построена модель нефтепровода с полимерной муфтой в программном комплексе Ansys. Анализ напряженно-деформированного состояния нефтепровода с дефектом показал, что муфта ГАРС снижает напряжения в нефтепроводе на 40 %, тогда как стальная муфта снижает на 48 %, однако перемещения в обоих случаях приблизительно равны. При этом предел прочности материала ГАРС в 2 раза выше, чем для стальной муфты. Кроме того, материал обладает коррозионной стойкостью, увеличивает межремонтный период и, как следствие, снижает затраты на будущую эксплуатацию нефтепровода.
что эффективность снижения напряжения с применением стальной муфты выше на 8 %, чем при технологии ремонта с муфтой из ГАРС. При этом перемещения отличаются незначительно и ниже с применением стеклопластиковой муфты.
Таким образом, сравнительный анализ муфт из гибкого анизотропного рулонированного стеклопластика ГАРС доказывает высокую эффективность применения данного материала при локальном ремонте трубопроводов.
