Виявлено загальні закономірності деформування труб з низьковуглецевої сталі в морських трубопроводах у разі статичного і повторного статичного поступового навантаження чистим згином, які дають змогу прогнозувати деформаційну поведінку тіла труби та зварного з'єднання за реальних умов експлуатації.

Використовуючи вітчизняний і зарубіжний досвід забезпечення надійності та безпеки експлуатації трубопровідних систем, запропоновано методологію управління ресурсом і безпекою на всіх стадіях життєвого циклу. Базуючись на експериментальних даних, уведено ряд додаткових критеріїв оцінки залишкового ресурсу та ризику експлуатації.

Изучено состояние промыслового трубопровода после длительного периода эксплуатации. Определены главные факторы, влияющие на характер и скорость прохождения процессов внутренней коррозии трубопроводов - наличие ощутимых механических напряжений, химический состав и движение коррозионной среды.

За результатами корозійно-втомних випробовувань визначено області низькочастотної втоми та корозійної втоми основного металу та зварних з'єднань нафтогазопроводів. Введено поняття "діаграма живучості" та "коефіцієнт живучості". Визначено найнебезпечніші діапазони експлуатаційних навантажень. Запропоновано методичні підходи до прогнозування живучості.

На базі аналізу результатів втомних випробовувань визначено області низькочастотної втоми для сталі морських нафтогазопроводів. Запропоновано спосіб прогнозування їх живучості у нештатних ситуаціях.

На базі аналізу результатів корозійно-втомних випробовувань визначено області низькочастотної корозійної втоми основного металу та зварних з'єднань морських нафтогазопроводів. Визначено найнебезпечніші діапазони експлуатаційних навантажень. Запропоновано методичні підходи до прогнозування живучості.

Використовуючи вітчизняний та зарубіжний досвід захисту довкілля від аварій та катастроф трубопровідних систем, запропоновано методологію управління їх ресурсом і безпекою на всіх стадіях життєвого циклу. Базуючись на експериментальних даних, введено ряд додаткових критеріїв оцінки залишкового ресурсу та експлуатаційних ризиків.

  Скачати повний текст

Розроблено об'єднану принципову схему оцінювання потенційних небезпек, розрахунку та контролю експлуатаційних ризиків, яка відповідає чинним нормативним документам і містить суттєві вдосконалення, які дають змогу покращити заходи стосовно контролю експлуатаційних ризиків. Доведено необхідність урахування ефекту Баушінгера у разі оцінювання несучої здатності матеріалу морських трубопроводів під час укладання та у процесі експлуатації. Проведено математичну інтерпретацію та введено силовий і деформаційний критерії оцінювання ефекту Баушінгера. Досліджено корозійно-механічну деградацію сталі трубопроводу на повітрі та у 12-ти модельних середовищах та показано, що найбільша небезпека втрати трубопроводом несучої здатності внаслідок корозійно-механічної деградації є у хлоридо-сульфатних і підкислених хлоридо-сульфатних електролітах. Проведено математичну інтерпретацію та розроблено підходи до прогнозування живучості основного металу та зварних з'єднань трубопроводів на повітрі та у корозійних середовищах. Для спрощення інженерних розрахунків введено коефіцієнти живучості. Доведено необхідність суттєвого вдосконалення й оновлення наявної нормативної бази з оцінювання та прогнозування безпеки та надійності трубопроводів. Розвинуто наукові основи Концепції досягнення безпеки трубопровідних систем на всіх стадіях життєвого циклу - від проектування до експлуатації. Проведено гармонізацію європейського стандарту ISO 13703:2000 "Нафтова та газова промисловість. Проектування і встановлення трубопровідних систем на морських експлуатаційних платформах" з урахуванням національної специфіки.

Розглянуто основні причини розгерметизації нафтогазопроводів та наслідки витоків транспортованого продукту для довкілля. Запропоновано загальні підходи до передбачення та попередження виникнення позаштатних ситуацій і мінімізації негативних наслідків для довкілля.

Проведено корозійно-механічні випробовування матеріалу магістральних трубопроводів. Досліджено низькотемпературну корозійну повзучість (НТКП) сталі трубопроводу на повітрі та у 12-ти модельних середовищах і показано, що найбільші ризики втрати несучої здатності є у хлоридно-сульфатних і підкислених хлоридно-сульфатних електролітах. Вперше запропоновано використовувати як один із параметрів оцінки експлуатаційних ризиків кут нахилу завершальної ділянки кривої НТКП. Вперше зафіксовано стрибкоподібну зміну деформації повзучості у підкислених хлоридних електролітах, що свідчить про розвиток локальних корозійних дефектів і підвищену небезпеку утворення стрес-корозійних тріщин.

Проведено корозійно-втомні випробовування матеріалу морських підводних трубопроводів. Вперше на гладких зразках-моделях в області низькочастотного (0,8 Гц) малоциклового навантаження виявлено аномальну деформаційну поведінку матеріалу трубопроводу (текстурованої сталі 20) у морській воді з утворенням характерних деформаційних піків. З метою подальшого розвитку теорії низькочастотної корозійної втоми вперше кінетичні криві деформації та електродного потенціалу подано в об'єднаному вигляді. Показано, що швидкоплинні процеси на початкових стадіях корозійної втоми добре простежуються за кінетичними кривими деформації, а процес нагромадження та розвитку пошкоджень, коли відбувається стабілізація деформації або незначна її зміна, краще інтерпретувати за кінетичними кривими електродного потенціалу.

Експериментально апробовано на ділянці трубопроводу "Шебелинка - Полтава - Київ" та підтверджено ефективність запропонованих методичних підходів визначення областей підвищеної корозійної активності вздовж трас пролягання магістральних газонафтопроводів.

Проведено критичний аналіз математичних моделей напружено-деформованого стану (НДС) конструкції трубопроводу під час його укладання на дно моря за допомогою S- та J-методів. Розроблено удосконалені математичні моделі для визначення параметрів НДС трубопроводу в процесі укладання.

Проведено моделювання процесу укладання трубопроводу за допомогою S- та J-методів з метою виявлення впливу передексплуатаційного навантаження в циклі укладання на деформаційну поведінку основного металу та зварного з'єднання трубопроводу в процесі експлуатації, його втомну довговічність та ресурс безпечної експлуатації. За результатами втомних випробовувань за схемою навантаження чистим згином з частотою навантаження 0,8 Гц побудовано криві низькочастотної втоми зразків з основного металу та зварного з'єднання морського трубопроводу з переднавантаженням та без нього. Встановлено деякі закономірності впливу рівня механічних напружень та передексплуатаційних навантажень на ресурс безпечної експлуатації основного металу та зварного з'єднання морського трубопроводу та доведено необхідність урахування передексплуатаційних навантажень під час встановлення ресурсу роботи та залишкового ресурсу безпечної експлуатації морських трубопроводів.

У зв'язку зі старінням газотранспортної мережі та недосконалістю державного контролю за її безпекою, в останні роки спостерігається збільшення кількості аварій на газопроводах України (розрив труб через просідання грунту; утворення корозійних тріщин; деформація трубопроводів, спричинена зсувами і повенями; електрохімкорозія на ділянках підтоплення тощо). Також зростає вплив на ГТС факторів глобальної зміни клімату: потепління, збільшення кількості та нерівномірності опадів, частота повеней тощо. Вивчено закономірності зміни несучої здатності матеріалу тривалоексплуатованих газопроводів. Показано, що найнебезпечнішими є хлоридно-сульфатні та підкислені хлоридно-сульфатні електроліти. Розроблена геоінформаційна комп'ютерна система екологічної безпеки (ГіС КСЕБ) для зони впливу магістральних газопроводів "Союз" і "Прогрес" на територій Чортківського і Борщівського районів, яка задовольняє основним вимогам щодо екологічної безпеки та надає змогу визначати небезпечні ділянки траси та вчасно проводити заходи з ремонту та обслуговування газопроводів для попередження аварійних ситуацій. В подальшому потрібно продовжити розробку та впровадження таких геоінформаційних систем з метою підвищення екологічної безпеки газотранспортного комплексу України.

Газові гідрати та внутрішня корозія вважаються основними факторами, що відповідають за виникнення аварійних ситуацій на підводних трубопроводах. Аварії на таких об'єктах можуть спричинити забруднення водного середовища, зруйнувати біологічні складові екосистеми та заподіяти шкоди здоров'ю людей. Гідратоутворення підсилюється під впливом турбулентності, яка призводить до полегшення утворення центрів зародків та приєднання незв'язаної води. Накопичення газових гідратів на внутрішніх стінках каналу має немонотонний характер. Спочатку газогідратний шар вносить додаткову теплоізоляцію, що веде до деякої стабілізації інтенсивності гідратовідкладень. При зниженні температури грунту газогідратних шар розташовується ближче до вхідного перетину трубопроводу, при цьому протяжність гідратних відкладень знижується. В подальшому необхідно провести дослідження взаємозв'язку між кінетикою утворення та росту газових гідратів та процесами внутрішньотрубної корозії.

Наведено переваги безтраншейної технології прокладання трубопроводів порівняно з існуючими траншейними способами. Подано опис технології та етапів організації робіт при спорудженні переходів трубопроводів через природні і штучні перешкоди та будівництві підземних інженерних комунікацій міського призначення способом мікротунелювання. Розглянуто особливості проведення технологічних операцій на кожному з етапів виконання робіт. Наведено технологічні схеми, номенклатура і технічні характеристики мікротунельних прохідницьких комплексів провідних світових виробників з гідравлічним, механічним шнековим та пневматичним транспортом розробленого грунту із вибою.

За сучасних систем транспортування нафти, газу і конденсату, в установках регазифікації зрідженого природного газу, у технологічних апаратах, застосовуваних у хімічній і нафтопереробній промисловості, енергетиці та інших галузях, все більшу роль відіграють двофазні потоки. Усі наявні дослідження з газогідратоутворення були зосереджені здебільшого на їх здатності закупорювати труби по всій довжині, в той час як їх здатність викликати (ініціювати) корозію залишається практично не дослідженою. Тому для підвищення ефективності роботи промислових трубопроводів потрібно вивчити сумісний вплив гідратоутворення та напружень тертя на корозію трубопроводу. Дістала подальший розвиток математична модель корозії трубопроводів шляхом урахування впливу газогідрату. Проведено оцінку впливу тиску, температури на швидкість корозійних процесів і показано, що за найнесприятливіших умов швидкість корозії під дією газогідратів може зростати у декілька разів.

Останнім часом виникла необхідність у проведенні робіт із заглиблення трубопроводу (підсаджування) на окремих ділянках, де була виявлена невідповідність глибини його залягання проєкту та відповідним нормам. Тобто, трубопроводи під час експлуатації можуть бути частково розкриті внаслідок ерозії грунтів, а також вони мають властивість втрачати стійкість під дією різних факторів (тиск, температура, водонасиченість грунту та ін.) і підніматись вгору (випинатися чи спливати). Також відомими є факти прокладання трубопроводів не на проєктні позначки через "низьку культуру" ведення будівництва, тобто, коли трубопровід на окремих ділянках укладався в траншею, глибина якої не відповідала проєкту. Подальша експлуатація таких трубопроводів загрожує виходом трубопроводу на поверхню й механічним пошкодженням ізоляції та тіла труби. З метою забезпечення надійної роботи такого трубопроводу підняті ділянки необхідно опустити на проєктні позначки. Для цього необхідно розробити техніку та технологію виконання відповідних ремонтних робіт. Розглянуто два варіанти підсаджування трубопроводів: опускання під власною вагою без підтримування та опускання з утримуванням трубопроводу підтримуючою машиною. Для обидвох методів підсаджування проведено моделювання напружено-деформованого стану трубопроводу під час опускання його на проєктну позначку на створеній математичній моделі. Наведено алгоритм розрахунку геометричних параметрів виконання робіт, визначено напружений стан та проведено перевірку міцності трубопроводу.