Прогнозирование несущей способности полимерных армированных труб для нефтегазопроводов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.04, кандидат технических наук Зуйко, Валерий Юрьевич

• Зуйко, Валерий Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Зуйко, Валерий Юрьевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ АРМИРОВАННЫХ ТРУБ

1.1. Конструкция и технология изготовления полимерных армированных труб. Условия нагружения и эксплуатационные требования

1.2. Механические характеристики материалов, используемых в конструкции

полимерных армированных труб

Выводы по главе

2.РЕШЕНИЕ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ РАСЧЕТА НДС И ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ ПОЛИМЕРНЫХ АРМИРОВАННЫХ ТРУБ

2.1. Объемная постановка задачи расчета НДС для ячеек периодичности сетчатого каркаса полимерных армированных труб

2.2. Оценка прочности линейной части полимерных армированных труб

2.3. Исследование влияния адгезионной прочности контакта между матрицей и армирующим каркасом на характер НДС и прочность полимерных

армированных труб

Выводы по главе

3.РЕШЕНИЕ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ РАСЧЕТА НДС СТЫКОВОГО СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ

АРМИРОВАННЫХ ТРУБ

3.1. Двумерная постановка задачи расчета НДС и оценки прочности

стыкового соединения полимерных армированных труб

3.1.1 Оценка прочности стыковых соединений полимерных армированных труб

3.1.2. Исследование влияния геометрических и механических характеристик

законцовок на характер разрушения узлов стыка

3.2. Объемная постановка задачи расчета НДС стыкового соединения

полимерных армированных труб

3.2.1 Оценка осевой прочности стыковых соединений полимерных

армированных труб

3.2.2. Исследование влияния прочности сварных соединений в армирующем каркасе на оссвую прочность стыковых соединений полимерных

армированных труб

Выводы по главе

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ АРМИРОВАННЫХ ТРУБ

4.1. Оценка длительной прочности линейной части полимерных армированных труб при рабочих нагрузках

4.2. Оценка длительной прочности узлов стыка полимерных армированных

труб при рабочих нагрузках

4.3 Оценка длительной прочности полимерных армированных труб при высоком внутреннем давлении с учетом вязкоупругого поведения

полиэтилена

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

134

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогнозирование несущей способности полимерных армированных труб для нефтегазопроводов»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время Россия находится на пороге бурного роста потребления труб из полимерных материалов, предпосылками для которых могут служить сильная изношенность существующих инженерных коммуникаций.

В стране действует протяженная разветвленная система нефте-, газо-, продукто-, водопроводов с суммарной протяженностью более 300 тыс.км. и диаметром от 114 до 1020 мм [1]. Около половины этих трубопроводов было построено 30-50 лет назад, срок их обновления давно истек, срок нормативной эксплуатации стальных трубопроводов без применения противокоррозионных средств защиты в зависимости от условий эксплуатации в лучшем случае не превышает 10-25 лет. Для сравнения в промысловых условиях такие трубопроводы часто эксплуатируются не более 1-2 лет. Известно, что в настоящее время 90% всех аварий на трубопроводах происходит в результате коррозионных разрушений металла труб. Ежегодно на нефтепромысловых трубопроводах происходит 40-70 тыс. отказов. Из-за этого, естественно, значительно сокращается срок их службы (42% их не выдерживают даже пятилетнего срока эксплуатации, а 17% - двухлетнего). На ежегодную замену только нефтепромысловых трубопроводных сетей расходуется 7-8 тыс. км стальных труб.

Большими резервами повышения надежности нефтепромысловых трубопроводных систем, сокращения потребления стальных труб и снижения энерго- и трудозатрат при переукладке трубопроводов является применение пластмассовых труб. С начала второй половины прошлого столетия широкое распространение получили трубы из термопластов: поливинилхлорида и полиэтилена для сооружения низконапорных трубопроводов (до 1,0 МПа).

По оценкам компании СЯЕС^ [2], производство полимерных труб в России с 2000 по 2007 год увеличилось в 5 раз. Наблюдается повышательные тенденции в производстве и применении труб, увеличиваются и импортные

поставки. С 2000 по 2007 год количество импортируемых полимерных труб выросло в 6 раз. Наибольший процент импорта занимают трубы из полипропилена, а самые незначительные продажи осуществляются в отношении труб из полиэтилена. Основными поставщиками являются Германия, Польша, Финляндия. При этом импорт составляет 19,1% от всего российского спроса. Отечественные производители поставляют на рынок 80,9 % всех полимерных труб, при этом доля России в мировом потреблении труб очень незначительна и составляет 2,3%.

По данным компании Sabic Europe, европейский рынок труб из полипропилена достаточно невелик. Однако темпы роста составляют 6-7% в год. Перспективным является и рынок труб из полиэтилена. Спрос на данный вид продукции увеличивается не только в Европе, но и во всем мире. По оценке Sabic Europe, к 2015 году спрос составит 2000 тыс. тонн.

Производство полиэтилена в России в 2007 году составило 1244,7 тыс. тонн, увеличившись почти на 16% по сравнению с 2006 годом. Объем внутреннего рынка достиг 1535 тыс. тонн. Доля импорта в производстве составила 14,4%, доля импорта на внутреннем рынке — 30,6%. Спрос на полиэтилен превысил предложение в 1,2 раза [3]. На 2010 год производство полиэтилена в России составило примерно 1,5 млн. тонн в год при спросе в 1,66 млн. тонн. И несмотря на то, что существующие мощности позволяют производить 1,854 млн. тонн этой продукции, они не позволяют закрыть весь существующий спрос - некоторые производства были введены в 60-ые годы, они не могут работать на полную мощность и обеспечивать спрос по номенклатуре и ассортименту [4]. По прогнозу Минпромторга России, в 2011 году прирост выпуска полиэтилена должен был составить 15,4%, полипропилена - 16,1% к уровню 2009 года. Прогноз роста производства полиэтилена обусловлен вводом в действие первого в России производства линейного полиэтилена в ОАО «Казаньоргсинтез», а также созданием новых мощностей в ОАО «Нижнекамскнефтехим» и ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».

Существующее состояние трубопроводных систем нефтегазовой и инженерной инфраструктуры, преимущества полиэтиленовых труб перед трубами из традиционных материалов (стальными, чугунными) анализируются в работах [5-11]. Отмечается, что полиэтиленовые трубы способны надежно работать в самых сложных условиях. Показано, что аварийность трубопроводов из полиэтиленовых труб находится на самом низком уровне, а эксплуатационная надежность и ремонтопригодность на самом высоком уровне.

Исследованию особенностей проектирования и эксплуатации полиэтиленовых (и полимерных вообще) труб посвящены, в частности, труды [12-22]. Отдельное внимание уделяется особенностям их деформирования в условиях низких температур [23-37].

Комплекс положительных свойств и высокая технологичность монтажа трубопроводов вследствие совершенной технологии сварки труб и наличия сварочного оборудования обеспечивает массовое применение полиэтиленовых труб на нефтегазопромыслах. По объемам применения, на первом месте находится система газоснабжения (межпоселковые газопроводы), на втором - водоснабжение и водоотведение, и далее системы, транспортирующие коррозионно-активные среды нефтегазопромыслов и химических производств [38-41].

Ограничивающим фактором широкого применения коррозионностойких полиэтиленовых труб на нефтепромыслах является их относительно низкая несущая способность (рабочие давления транспортируемой среды не превышают 1,0 МПа). Для расширения областей применения полиэтиленовых труб при более высоких давлениях разработаны и применяются на нефтегазопромыслах комбинированные трубы с рабочим давлением до 4,0 МПа [42]. К числу таких труб относятся полимерные армированные трубы ПАТ (они же - металлопластовые трубы МПТ) [43-46], представляющие собой конструкцию, содержащую двухмерный стальной проволочный каркас и полимерную матрицу.

Основными потребителями полимерных армированных труб на данный момент являются:

• нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность -транспортировка нефтепродуктов на промысловых выкидных и нефтесборных линиях, водоводах системы ППД и водозаборах, нефтепродуктопроводах (нефтяные компании «ЛУКОЙЛ», «ТНК», «Роснефть», ГК «Туркменнефть», НК «Жанкмунай» и др.).

-» химическая промышленность, металлургия, машиностроение -

технологические трубопроводы для транспортировки кислых и щелочных растворов, промышленных вод, в очистных сооружениях и сточных системах («Воскресенские минеральные удобрения», «Белореченские минудобрения», «Уфалейникель», «Полевской криолитовый завод», комбинат «Электроцинк», ОАО «Сода-хлорат», «Усть-Каменогорский титано-магниевый комбинат», ОАО «Алтай-Кокс», Кемеровский «Азот»,

«Кемеровохимпром» и др.).

• предприятия энергетики и ЖКХ - транспортировка агрессивных сред в системах химводоподготовки, холодной и горячей воды (Сургутская ГРЭС-2, Среднеуральская ГРЭС, ТЭЦ Юргинского машзавода, теплосети

г.Екатеринбурга и др.).

• горно-добывающие и обогатительные предприятия - технологические трубопроводы для транспортировки пульпы и шлама, кислых и щелочных растворов, в сточных системах, шахтные водоотливы (Кыштымский ГОК, Учалинский ГОК, Гайский ГОК, Сибайский ГОК, НК «Казатомпром», ОАО

«Сильвинит» и др.).

Механическое поведение полимерных армированных труб изучалось как отечественными, так и зарубежными авторами с 70-х годов XX века.

Под руководством проф. В.И. Агапчева в Уфимском государственном нефтяном техническом университете (УГНТУ) была создана методика расчета на прочность трубопроводов из ПАТ [47, 48], основанная на упругой модели поведения материалов.

Совместно с Институтом проблем транспорта энергоресурсов и АНК "Башнефть" УГНТУ разработан ряд отраслевых нормативно-технических документов [49-60]. Данные инструкции и руководящие документы устанавливают требования к проектированию, монтажу, эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке трубопроводов из ПАТ, контролю качества, испытанию и приемке в эксплуатацию этих трубопроводов, а также их техническому обслуживанию.

_Разработкой расчетных моделей для исследуемых конструкций,

испытаниями занимался также коллектив авторов из ВНИИгаз и ВНИИСТ [61-64]. Были разработаны три основные модели в упругой постановке:

• модель бандажа, в которой рассчитывается прочность полиэтиленовой трубы, подкрепленной снаружи кольцевой арматурой (бандаж) из стальной проволоки;

• модель двуслойного цилиндра, в которой реальная конструкция заменяется внутренней полиэтиленовой трубой с внешним металлическим слоем, равным объему арматуры;

• модель погранслоя, в которой арматура рассчитывается по внутренней прослойке, обеспечивающей подкрепление внутреннего слоя и передачу нагрузки во внешний полиэтиленовый слой.

Институтом механики металлополимерных систем (ИММС) им. В.А. Белого Национальной Академии Наук Республики Беларусь (г. Гомель) проводились исследовательские работы по определению влияния различных технологических приемов и режимов на долговечность полимерной матрицы в ПАТ [65]. Кроме того, с целью определения оптимального полимерного сырья, проводились исследования ПАТ, изготовленных на базе различных марок полиэтилена отечественного и зарубежного производителя.

Головной научно-исследовательский проектный институт по газификации ОАО «ГИПРОНИИГАЗ» исследовал предельную несущую способность ПАТ при гидравлических испытаниях патрубков до разрушения и при статическом растяжении образца-патрубка. Кроме того, исследовалась

прочность сварных стыковых соединений [66]. Образцы были испытаны на действие внутреннего разрушающего давления и на кратковременную прочность при осевом растяжении. Проведенные исследования работоспособности ПАТ позволили разработать ТУ 2248-022-0332149-97 «Трубы полиэтиленовые армированные (металлопластовые) для газопроводов высокого (до 1,2 МПа) давления» [67].

В Перми под руководством проф. Сальникова А.Ф. также проводились экспериментально-теоретические исследования работоспособности данных труб [68-72]. Проведена классификация нагрузок, возникающих в трубопроводах из ПАТ при их эксплуатации, и определены основные типы разрушений данных трубопроводов. Для оценки несущей способности ПАТ при действии квазистатической нагрузки разработана математическая модель, описывающая напряженно-деформированное состояние сварного армирующего каркаса и полимерной матрицы в условиях их идеального контакта. В созданной модели полиэтилен описан как линейно упругий материал, а малоуглеродистая сталь элементов каркаса - как упруго-пластический, поведение которого моделируется с помощью соотношений деформационной теории пластичности и использовании гипотезы единой кривой. Расчет напряженно-деформированного состояния конструкции проводился методом конечных элементов (МКЭ) с помощью специально

созданной программы для ЭВМ.

В работе [73] рассматривалось влияние динамических нагрузок на работоспособность труб ПАТ. Отмечается, что при динамических (ударных) нагрузках характер поведения материала трубы существенно отличается от характера поведения при статических нагрузках. Динамические нагрузки, в том числе колебание скорости нагружения ПАТ, приводят к нерасчетным режимам и, в конечном итоге, к разрушению.

Изучению механического поведения термопластов, армированных стальной лентой, проволокой или арамидными волокнами, сварных соединений в композитных трубопроводных системах, созданию

инженерных методик прочностного анализа полимерных трубопроводов, посвящены, в частности, и работы зарубежных исследователей [74-87].

Однако, проводившиеся исследования не учитывают большинства важных особенностей механического поведения полимерных армированных труб, в частности, упругопластические и реологические свойства материалов, отсутствие адгезии между стальной арматурой и полиэтиленовой матрицей.

Для определения направлений дальнейшего совершенствования полимерных армированных труб, разработки новой номенклатуры и фасонных элементов, анализа отказов и рационального проектирования трубопроводов из ПАТ актуально проведение расчетно-экспериментальных исследований, математического моделирования механического поведения и разработка методик прогнозирования несущей способности полимерных армированных труб и элементов трубопровода при различных условиях нагружения.

Следует отметить, что методы прочностного расчета трубопроводов из однородных материалов [88-96] не применимы для ПАТ в виду их структурной неоднородности. Использование структурно-

феноменологического подхода механики композитов [97-100], который основан на рассмотрении двух уровней, микро- и макроскопического, и успешно используется при расчетах труб, армированных стекло- и органоволокнами [101-107], также некорректно, поскольку размеры армирующих элементов в ПАТ сопоставимы с характерными размерами самих труб.

Поэтому для моделирования механического поведения таких труб необходима разработка новых расчетных схем и математических моделей, описывающих особенности их структуры (схемы армирования), закономерности деформирования используемых материалов, в частности, контактное взаимодействие и нелинейное деформирование арматуры и матрицы и конструктивные особенности элементов трубопровода: узлы соединений, фланцы и т.п.

Целью работы является разработка расчетных схем и математических моделей механики деформируемого твердого тела для исследования основных закономерностей механического поведения полимерных армированных труб при различных условиях нагружения с целью прогнозирования их несущей способности.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие

задачи:

1.—анализ конструктивных особенностей и условий эксплуатации полимерных армированных труб в составе промысловых нефтегазопроводов, выбор расчетных схем, определение системы нагрузок и механических характеристик материалов, применяемых в конструкциях ПАТ, для оценки их несущей способности;

2. постановка краевых задач механики деформируемого твердого тела, соответствующих выбранным расчетным схемам, для прогнозирования несущей способности полимерных армированных труб с учетом их основных особенностей: схемы армирования, нелинейного деформирования и контактного взаимодействия структурных элементов, вязкоупругого поведения матрицы;

3. численное решение сформулированных краевых задач механики деформируемого твердого тела, прогнозирование несущей способности полимерных армированных труб при различных условиях нагружения; исследование влияния конструктивных параметров ПАТ и характеристик материалов, используемых в конструкции труб, на особенности их деформирования и несущую способность.

Научная новизна:

• разработаны двух- и трехмерные нелинейные модели механического поведения полимерных армированных труб, учитывающие параметры структуры, контактное взаимодействие, нелинейное деформирование компонентов; модели позволяют исследовать напряженно-деформированное состояние ПАТ при различных условиях нагружения;

выявлены особенности деформирования армирующего каркаса, обусловленные взаимодействием продольной и кольцевой арматуры, на основании которых предложен критерий предельного состояния для прогнозирования несущей способности полимерных армированных труб;

определены основные закономерности деформирования и механизмы разрушения стыковых соединений полимерных армированных труб, что -позволило объяснить результаты испытаний и предложить методику

прогнозирования прочности стыковых соединений ПАТ при различных условиях нагружения; • получены расчетно-экспериментальные оценки длительной прочности полимерных армированных труб при различных уровнях нагрузок с учетом вязкоупругого поведения полиэтилена и упругопластических свойств арматуры.

Достоверность результатов подтверждается сравнением с экспериментальными данными. При использовании метода конечных элементов подтверждена практическая сходимость путем исследования зависимости результатов от степени дискретизации. Практическая ценность.

Практическую ценность составляют результаты исследований напряженно-деформированного состояния и разработанная методика прогнозирования прочности полимерных армированных труб нефтяного и газового назначения. Получены оценки прочности полимерных армированных труб с различными конструктивными вариантами. Разработаны рекомендации по возможным направлениям повышения прочности труб и стыковых соединений. Результаты исследований внедрены в ЗАО «Полимак» (620085, г. Екатеринбург, ул. 8 марта, 212), где они использовались при проектировании новой номенклатуры полимерных армированных труб газового назначения, разработки ТУ 2248-006-54112451-

07, разработки новых типов соединений ПАТ с усиленными муфтами (см. Приложение 1).

Диссертационная работа связана с выполнением ряда госбюджетных и хоздоговорных НИР, в частности, проектов РФФИ № 04-01-81021, РФФИ-урал № 07-01-96075.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались на Всероссийских школах-конференциях молодых ученых «Математическое моделирование в естественных науках» (Пермь, 2002-2006), Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмическая техника и высокие технологии» (Пермь, 2002), XVI сессии международной школы по моделям механики сплошной среды (Казань, 2002), международной молодежной научной конференции «XXIX Гагаринские чтения» (Москва, 2003), международной летней школе-конференции "Актуальные проблемы механики" (Санкт-Петербург, 2003), студенческой научно-технической конференции «Компьютерная механика материалов и конструкций» (Пермь, 2004), 13-ой международной конференции по механики композитных материалов "Mechanics of composite materials" (Рига, Латвия, 2004) международных научно-технических конференциях «Поликомтриб» (Гомель, Беларусь, 2005-2007), Российской научно-технической конференции «Мавлютовские чтения» (Уфа, 2006), П-ой международной конференции «Проблемы нелинейной механики деформируемого твердого тела» (Казань, 2009), Зимних школах по механике сплошных сред (Пермь, 2005, 2007, 2011).

Полностью диссертация обсуждалась на семинарах кафедр «Механика композиционных материалов и конструкций» (рук. д. физ.-мат. н., профессор Ю.В. Соколкин), «Вычислительная математика и механика» (рук. д. тех. н., профессор Н.А.Труфанов) ПНИПУ и Института механики сплошных сред УрО РАН (рук. академик РАН, д. тех. н., профессор В.П. Матвеенко).

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 9 научных статей и 18 тезисов. Основные публикации приведены в списке [108-116], 4 статьи [112, 113, 114, 116] опубликованы в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК.

Объем работы.

Диссертационная работа изложена на 133 страницах, иллюстрированных 74 рисунками и 17 таблицами. Состоит из введения, 4 глав и выводов по результатам исследования. Список цитируемой литературы состоит из 144 наименований.

Первая глава посвящена постановке задачи прогнозирования эксплуатационной прочности полимерных армированных труб. Описывается конструкция и технология изготовления данных труб. Приводятся физико-механические характеристики конструкционных материалов. Анализируются условия нагружения и эксплуатационные требования.

Во второй главе представлены постановка и численное решение задачи об упругопластическом деформировании линейной части полимерной армированной трубы, нагруженной внутренним давлением и осевым усилием. Проведено исследование влияния условий контакта между полимерной матрицей и армирующими элементами на напряженно-деформированное состояние трубы. Поставленные задачи решались методом конечных элементов в пакете ANS YS. Предложена приближенная аналитическая оценка несущей способности ПАТ при нагружении внутренним давлением. На основе полученных решений прогнозируется несущая способность труб различных типоразмеров и проводится сравнение с экспериментальными данными.

В третьей главе приводятся двух- и трехмерные постановки нелинейных задач расчета напряженно-деформированного состояния стыковых сварных соединений полимерных армированных труб под

действием как внутреннего давления, так и осевой нагрузки. Проводится сравнение численных и экспериментальных результатов.

Четвертая глава посвящена прогнозированию длительной прочности

исследуемых труб.

Используя результаты анализа напряженно-деформированного состояния полимерных армированных труб по созданным двумерным и трехмерным математическим моделям и эталонные кривые длительной прочности полиэтилена, проведена приближенная оценка запаса длительной прочности полиэтиленовой матрицы труб при рабочем давлении.

Для оценки длительной прочности ПАТ при высоком уровне нагрузки была разработана аналитическая модель, которая учитывает вязкоупругость полиэтилена и нелинейное деформирование стальной проволоки.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору технических наук, профессору Аношкину Александру Николаевичу за обсуждение результатов, консультации и советы по написанию работы. За постановку темы исследования, за постоянную поддержку работы автор выражает искреннюю признательность кандидату физико-математических наук Иванову Сергею Геннадьевичу. За помощь в проведении экспериментальных работ автор благодарит доктора технических наук, профессора Сальникова Алексея Федоровича.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ АРМИРОВАННЫХ ТРУБ

Глава посвящена постановке задачи прогнозирования несущей способности полимерных армированных труб. Приводятся описание конструкции и технологии изготовления данных труб, а также физико-механические характеристики конструкционных материалов. Анализируются условия нагружения и эксплуатационные требования.

1.1 Конструкция и технология изготовления полимерных армированных труб. Условия нагружения и эксплуатационные требования

Полимерные армированные трубы (ПАТ) представляют собой трубы из полиэтилена низкого давления (ПЭНД), армированные металлическим каркасом из проволоки общего назначения по ГОСТ 3282-74 (рис. 1.1, а). Каркас состоит из продольных и поперечных элементов, сваренных во всех точках пересечения с помощью контактной сварки (рис.1.1, б).

;> л м

ГШ&

а

Рис. 1.1. Полимерная армированная труба (а) и стальной каркас (б).

Для последующего соединения трубы снабжаются торцевыми законцовками под сварное, муфтовое, резьбовое муфтовое, резьбовое раструбное и фланцевое соединения. Законцовки (муфты) выполняются из термопласта, используемого при изготовлении трубы, и соединяются с

основным телом трубы с помощью сварки трением по контактной поверхности: внутренняя поверхность муфты - наружная и торцевая поверхность трубы (рис. 1.2).

а

б

Рис. 1.2. Оформление законцовок под сварное (а) и фланцевое (б) соединения

труб.

Для производства ПАТ в России на предприятиях ООО «Мепос» и ЗАО «Полимак» (все - г. Екатеринбург) разработан технологический процесс (рис. 1.3), обеспечивающий:

армирование полимерной трубы на технологической линии с одним экструдером с зафиксированным расположением армирующего каркаса в расплавленной массе полимерной стенки трубы;

использование сварки трением с целью оформления концов ПАТ под соединительные элементы для последующей сварки встык, а также с целью защиты каркаса от контакта с окружающей и перекачиваемой средами. ___

\

\

\

Ч.Т

4

Рис. 1.3. Технологический процесс производства труб ПАТ.

Трубы, предназначенные для транспортировки природных и нефтяных газов [117] разработаны на рабочее давление до 1,2 МПа, а нефтяные трубы [118] - до 4 МПа. В связи с этим ПАТ нефтяного назначения по сравнению с

газовыми трубами приблизительно соответствующего типоразмера имеют меньший шаг армирования как в продольном, так и окружном направлениях.

В таблице 1.1 приведены конструктивные параметры труб ПАТ основных типоразмеров.

Таблица 1.1

Конструктивные параметры труб ПАТ

Параметр ПАТ газового назначения ПАТ нефтяного назначения

Наружный диаметр, мм 140 160 195 270 140 175 200 225 275

Шаг кольцевых витков, мм 8,0 12,0 10,0 10,0 8,0 8,0 8,0 7,0 7,0

Шаг продольной арматуры, мм 9,0 10,3 9,6 10,1 8,0 8,0 8,0 7,0 7,0

Диаметр проволоки кольцевой, мм 2,5 2,5 2,5 3,0 3,0 3,0 3,0 3,5 4,0

Диаметр проволоки продольной, мм 2,0 2,0 2,0 2,5 3,0 3,0 3,5 3,5 3,5

Число продольных проволок 55 46 60 80 46 62 72 94 116

Толщина стенки, мм 11,0 11,0 11,0 13,0 12,0 12,0 12,0 13,5 14,5

К основным преимуществам ПАТ по сравнению с металлическими трубами можно отнести следующие факторы:

• отсутствие электролитической и гальванической коррозии;

• стойкость к воздействию высокоагрессивных жидкостей и газов;

• незначительные отложения на стенках трубы при транспортировке парафинистой нефти;

• снижение потерь давления благодаря изначально лучшей гладкости ПАТ;

• высокая производительность процесса производства труб и монтажных работ.

Преимущества ПАТ по сравнению с трубами из ПКМ на основе термореактивных связующих:

• трубы ПАТ не подвержены гидролитическому разрушению;

• устойчивы к воздействию агрессивных сред, не требуется футеровочных составов при производстве;

• обладают высокой вязкостью разрушения, трещиностойкостью и постударной прочностью;

К недостаткам ПАТ относится ограничение по допустимой температуре эксплуатации. Температура транспортируемого продукта до +95°С при давлении до 1,6 МПа и до +60°С при давлении до 4,0 МПа. Продувка паром трубопроводов из ПАТ категорически запрещается.

Анализ основных отказов, возникающих на трубопроводах из полимерных армированных труб в процессе их эксплуатации, показал, что порядка 80% отказов связано с разрушением тела трубы по образующей от разрыва кольцевой арматуры [69]. Примерно 12% отказов связано с разрушением сварных стыковых соединений, где отсутствует стальной армирующий каркас. Остальные отказы происходят вследствие случайных внешних механических повреждений, гидроударов и т.п. Кроме внутреннего давления на трубопровод могут действовать и другие нагрузки, среди которых преобладают растягивающие осевые усилия.

Исходя из этого, выделены основные направления диссертационных исследований (см. рис.1.4):

• прогнозирование кратковременной статической прочности линейной части полимерных армированных труб в условиях нагружения внутренним давлением с осевой нагрузкой,

• прогнозирование кратковременной статической прочности узлов стыковых соединений в составе подземного трубопровода с осевой разгрузкой, а также при осевом нагружении в отдельности.

прогнозирование длительной прочности полимерных армированных труб при различных уровнях нагрузки.

12% отказов

80% отказов

*

» * :

, »Л „1 . <' ''

*

»

^ б) Рис. 1.4. К выбору направлений исследования: а) - линейная часть ПАТ в условиях нагружения внутренним давлением с осевой силой; б) - узлы стыковых соединений ПАТ под внутренним давлением и при осевом

нагружении.

1.2 Механические характеристики материалов, используемых в конструкции полимерных армированных труб

Рассмотрим основные физико-механические свойства материалов, применяемых при производстве полимерных армированных труб -полиэтилена низкого давления (ПЭНД) и стальной проволоки.

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД).

Полиэтилен - пластический материал с хорошими диэлектрическими свойствами [119-120]. Обладает низкой паро- и газопроницаемостью. Полиэтилен не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами любых солей, карбоновыми, концентрированной соляной и плавиковой кислотами. Устойчив к бензину, воде, маслу. Разрушается 50%-ной азотной кислотой, а также жидкими и газообразными хлором и фтором. Не растворим в органических растворителях и ограниченно набухает в них. Полиэтилен стоек при нагревании в вакууме и атмосфере инертного газа. Но на воздухе деструкторуется при нагревании уже при 80 °С. Устойчив к низким температурам до -70 °С. Практически безвреден, из него не выделяются в окружающую среду опасные для здоровья человека вещества.

Химические, физические и эксплуатационные свойства полиэтилена зависят от плотности и молекулярной массы полимера, а потому различны для различных видов полиэтилена. Сравнительный анализ характеристик полиэтилена низкого давления (ПЭНД) и полиэтилена высокого давления (ПЭВД) показывает, что ПЭНД, вследствие более высокой плотности, имеет более высокие прочностные показатели: теплостойкость, жесткость и твердость, обладает большей стойкостью к растворителям, чем ПЭВД, но менее морозоустойчив. Благодаря более плотной упаковке макромолекул проницаемость ПЭНД ниже, чем у ПЭВД примерно в 5-6 раз. По химической стойкости ПЭНД также превосходит ПЭВД.

При производстве полимерных армированных труб используется полиэтилен трубных марок, выпускаемый такими предприятиями как АО «Ставропольполимер», АО «Казаньоргсинтез», «Solvay Polyolefins» (Бельгия), «ATOFINA» (Франция), «Basell Polyolefins» (Голландия).

В таблице 1.2 приведены основные свойства ПЭНД различных трубных марок. Данные первой строки охватывают весь диапазон выпускаемых базовых марок. Данные в последующих строках отражают наиболее характерные значения показателей для конкретной марки.

Известно, что деформационные и прочностные свойства полиэтилена существенно зависят от скорости нагружения, что может сказываться на работоспособности труб ПАТ, например, при динамических нагрузках, возникающих при эксплуатации трубопроводов. В данной диссертационной работе исследуется механическое поведение труб ПАТ в условиях статического нагружения, поэтому для проведения прочностных расчетов целесообразно использовать механические характеристики полиэтилена, полученные при небольших скоростях нагружения.

На рис. 1.5 приведены типичные диаграммы одноосного растяжения полиэтилена трубных марок, полученные при скоростях нагружения 1 мм/мин и 20 мм/мин: полиэтилена низкого давления марки Во^аг НЕ3470-Ь8 (ПЭ 80) производства фирмы ВогеаШ (Дания) [129] и полиэтилена средней плотности ПЭСП 80Б-275. Последняя диаграмма получена на разрывной машине Р-0,5 в рамках диссертационных исследований.

254

15 10

ст, МПа

10

а, МПа

20

15

10

Б, %

Г п

1

£ %

100.

200

300

400

20 30 40

а б

Рис. 1.5. Диаграммы деформирования ПЭ при одноосном растяжении: а) - Во^аг НЕ3470-Ь8 (скорость нагружения 1 мм/мин), б) - ПЭ 80Б-275

(скорость нагружения 20 мм/мин).

н н

■) н н

в

0

ч _>

5) Э а

J

и 2! л

J

г

Я й ■С

и §

1

э

ай

М Я

Э;

Й =г

-Н

—>

§ -ч

Стойкость к растрескиванию (не менее), ч \ | ! 1 1 1 1 о о СМ 1 1 1 1 1 1000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 \ 1 1

Прочность при разрыве (не менее), МПа 20-30 34 (50 мм/мин) 38(50 мм/мин) 31,0 24,5 29,4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Предел текучести при растяжении (не менее), МПа 20-25 21 (50 мм/мин) 25 (50 мм/мин) СП оС 1—1 21,6 чо С4! 17,0 21,0 22,0 27,0 21,0

Относительное удлинение при разрыве (не менее), % 500-900 600 (1мм/мин) 600 (1мм/мин) 800 (5мм/мин) о о г- О О г- о о о о о чо о о оо о V) со о о чо о о СП

Относительное удлинение при пределе текучести, % 16-20 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ! ■ 1 1 1 1 1 1 1 1 ! оо 1 1 1 1 1

Модуль упругости при изгибе, МПа 550-800 1 1 1 1 1 о 0\ ЧО 1 1 1 1 « г 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Модуль упругости при растяжении, МПа 610-1600 1000 (1 мм/мин) 1300 (1 мм/мин) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ■ I О >о 00 1 1 1 1 1 1

Плотность, кг/м3 950-960 942,5 948,9 <М 0\ 955-962 -1 950-955 0,945-0,953 945-951 оо о\ 00 «п 0\ о\ ю С\

Показатель ПЭНД [1201 2 с? и Й 5 ^ Е-1 г? эр и см ^ 1 «я © о X ^ Й СП НВ Й ЕЬТЕХ®ТиВ1722 (ПЭ 100) [1221231 273-79 (ПЭ 63) [125,1261 273-83 (ПЭ 63) [125,126] ПЭ 80Б-275 (ПЭ 80) [126] о 00 СП чо СП " СО ^ я о ^ 00 со Рч Ю ю ,_ СМ ОО £ч см о. со _ Н 00 о 1-4 4—11 о 00 са 1-Н « и 1—1 о со Рч оо см 1-4 г--О

примечания:

1 - ELTEX®TUB131 - полиэтилен ПЭ-80 (РЕ-80) производства компании «Solvay Polyolefins Europe» (Бельгия);

2 - ELTEX®TUB 125 - полиэтилен ПЭ-100 (РЕ-100) производства компании «Solvay Polyolefins Europe» (Бельгия);

3 - F3802B - полиэтилен ПЭ-80 (РЕ-80) производства ОАО «Ставропольполимер» (Россия);

4 - РЕ4РР25В - полиэтилен ПЭ-80 (РЕ-80) производства ОАО "Ставролен" (Россия);

5 - GM 5010 ТЗ black - полиэтилен ПЭ-80 (РЕ-80) производства концерна Basell (Голландия);

6 - Р301Е BL - полиэтилен ПЭ-80 (РЕ-80) производства KPIC (Корея);

7 - PL 10 - полиэтилен ПЭ-80 (РЕ-80) производства Chemopetrol (Чехия).

В испытаниях на растяжение обычно имеет место падение условного напряжения, а точку вынужденной эластичности определяют как точку максимума нагрузки.

Согласно [130], для труб из полиэтилена низкого давления, транспортирующих вещества с температурой до 40 °С; величины коэффициента Пуассона должны приниматься равными 0,42-0,44. В данной диссертационной работе принято значение v=0,42.

В отличие от металлов, полиэтилен обладает резко выраженной временной и температурной зависимостями механических свойств, необратимыми изменениями этих свойств при старении, наличием кристаллического и трех аморфных состояний (стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее) и другими особенностями [120, 121]. В данной работе механическое поведение рассматриваемых труб с полиэтиленовой матрицей исследуется при нормальной температуре. Реологические свойства полиэтилена используются для оценки длительной прочности ПАТ, приведенной в главе 3.

Классификация трубных марок полимеров по долговременной механической прочности осуществляется в соответствии с Международными стандартами ISO 12162 и ISO 9080 и определяет минимальную длительную прочность полимерных труб (MRS) (Minimum Required Strenqth) [131]. В соответствии с указанными стандартами, образцы труб при различных температурах нагружают внутренним давлением с фиксацией возникающего напряжения и времени до их разрушения. Стандарт устанавливает требования к количеству испытываемых образцов, предельным значениям температур испытания, диапазонам напряжений и распределению получаемых времен разрушения образцов. При этом максимальное время разрушения хотя бы одного образца должно превышать 9000 часов для каждой температуры испытания. Стандартом предписан способ статистической обработки данных и правила их экстраполяции на требуемый срок службы.

В результате проведенных испытаний и их статистической обработки должны быть получены:

1) уравнения длительной прочности вида

Igt = Ci +С2/Т+ С3 (lgа) + C4(lga)/T, (1.1)

где t - время разрушения, ч;

Т - температура, °К;

с - кольцевое напряжение, МПа;

Ci - С4 - коэффициенты уравнения;

2) среднее значение длительной гидростатической прочности (TLTHS(Mean) для заданной температуры и времени;

3) нижний доверительный предел длительной гидростатической прочности aLPL = o(T,t,o,975) с 97,5 % уровнем вероятности при заданной температуре Т и времени экстраполяции t.

На рисунке 1.6 приведены характерные кривые длительной прочности полиэтилена низкого давления [132].

время, ч

Рис. 1.6. Кривые длительной прочности полиэтилена низкого давления.

Пример результатов испытаний полиэтилена марки CRP 100, выполненных фирмой Bodycote, показан на рис.1.7. На основе статистической обработки полученных данных рассчитаны значение OLTuswean), равное 11,3 МПа, и значение aLPL для температуры 20 °С и срока службы 100 лет, равное 10,9 МПа.

се

20

Ф 10

ф *

w о.

Е=

«

X

ф

о

m

ф

ал с;

о ii

Standard method: ISO/TR 9080 Molhod), Model HI

С- Tfio symbol corresponds to a terminated r ■ pipe specimen. Mo pspe fafure ebserved

WO «ГС WTC WC «<№/ м Witei» vimii

•■ftf Mrjlhrf water *M»f

1W °Möan =11.3 MPa years, CTLCL =10.9 MPa

о •

□ ■

Д A

о ♦

о

D &

О

♦

Duct»'« mode Brittle -mode Mixed mode Under test

Заключение диссертации по теме «Механика деформируемого твердого тела», Зуйко, Валерий Юрьевич

Основные результаты, полученные в диссертации:

1. Сформулированы постановки краевых задач механики деформируемого твердого тела и предложены расчетные схемы для прогнозирования несущей способности полимерных армированных труб при различных условиях нагружения.

2. Разработаны двух- и трехмерные нелинейные модели механического поведения полимерных армированных труб, учитывающие параметры структуры, контактное взаимодействие, нелинейное деформирование компонентов. С помощью разработанных моделей проведено исследование напряженно-деформированного состояния полимерных армированных труб при различных условиях нагружения.

3. На основе анализа напряженно-деформированного состояния армирующего каркаса и матрицы полимерных армированных труб предложен критерий, позволяющий прогнозировать их несущую способность. Получены оценки кратковременной статической прочности линейных участков трубопроводов и узлов стыкового соединения полимерных армированных труб при различных вариантах нагружения.

4. Обнаружен эффект перераспределения напряжений в армирующем каркасе в окрестности стыковых соединений полимерных армированных труб при нагружении внутренним давлением, при котором витки окружной арматуры в основном теле трубы, будучи менее нагруженными на первых этапах нагружения, по мере повышения давления начинают воспринимать нагрузку в большей мере по сравнению с проволокой в законцовке. Это позволяет частично разгрузить неармированную часть стыка по мере роста внутреннего давления и в ряде случаев исключить возможность его разрушения.

5. Выполнен анализ напряженно-деформированного состояния узлов стыка полимерных армированных труб при осевом нагружении, определен механизм разрушения стыковых соединений в составе линейных участков трубопроводов, а также механизм разрушения стыковых соединений при лабораторных испытаниях. Предложена методика расчетного определения осевой прочности стыков полимерных армированных труб.

6. На основе исследований напряженно-деформированного состояния различных конструктивных вариантов полимерных армированных труб с модифицированными узлами стыка разработаны рекомендации по возможным направлениям повышения прочности стыковых соединений, обеспечения заданных запасов прочности новой номенклатуры труб газового назначения. Результаты исследований внедрены в ЗАО «Полимак» (г. Екатеринбург), где они использовались при проектировании новой номенклатуры полимерных армированных труб газового назначения, разработки ТУ 2248-006-54112451-07, разработки новых типов соединений ПАТ с усиленными муфтами.

7. Разработана аналитическая модель длительной прочности полимерных армированных труб при высоких уровнях нагрузки, учитывающая вязкоупругое поведение полиэтилена и нелинейное деформирование стальной проволоки и позволяющая оценить потерю несущей способности трубы вследствие разрушения арматуры за счет перераспределения напряжений между полиэтиленом и каркасом.

8. Получены расчетно-экспериментальные оценки длительной прочности полимерных армированных труб при различных уровнях нагрузок с учетом вязкоупругого поведения полиэтилена и упругопластических свойств арматуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Зуйко, Валерий Юрьевич, 2012 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горбатиков В.А. Новые составляющие в проектах обустройства нефтяных месторождений региона // Нефтяное хозяйство. - 2003.-№11.-63-65.

2. II Московская международная конференция «Полимерные Трубы 2008»: отчет о конференции. - Режим доступа: www.newchemistry.ru

3. V Международная конференция «Полиэтилен 2008»: отчет о конференции. - Режим доступа: www.newchemistry.ru.

4. Международная конференция "Переработка полимеров: рынки, проблемы, возможности", 21.06.2011- Режим доступа: www.newchemistry.ru.

5. Глухова О.В., Салагаева Е.В., Ращепкин А.К., Князев И.Н., Фаттахов М.М. Эксплуатационная надежность и ремонтопригодность полиэтиленовых трубопроводов // Нефтегазовое дело, 2006. - Режим доступа: http://www.ogbus.ru

6. Глухова О.В., Фаттахов М.М. Эффективность применения трубопроводов из полиэтиленовых труб // Нефтегазовое дело, 2006. -Режим доступа: http://www.ogbus.ru

7. Виноградов Д. А. Особенности сооружения полиэтиленовых трубопроводов в сложных инженерно-геологических условиях // Нефтегазовое дело, 2005. - Режим доступа: http://www.ogbus.ru

8. Сощенко А. Е. Развитие методов и технических средств обеспечения эксплуатационной надежности линейной части трубопроводного транспорта нефти: Автореф. дис. д.т.н.: 07.00.10, 25.00.19. - Уфа-2005.

9. Зайцев К.И. О проблеме сооружения пластмассовых трубопроводов в нефтяной и газовой промышленности // Строительство трубопроводов.

1995. - №5.-С. 14-18.

10. Гориловский М.И. Состояние и перспективы развития трубопроводов в России // Трубопроводы и экология. 2003, -№4.

11. Ращепкин А.К., Салагаева E.B. Новые отечественные технологии при изготовлении и монтаже трубопроводных систем нефтегазовой инфраструктуры из комбинированных труб на основе термопластов. // Нефтегазовое дело. - 2005. - Режим доступа: http://www.ogbus.ru

12. Каган Д.Ф. Трубопроводы из пластмасс. М.: Химия, 1980.

13. Каган Д.Ф. Исследование свойств и расчет ПЭ труб, применяемых в водоснабжении. - М.: Госстройиздат, 1964. -223 с.

14. Ромейко B.C., Бухин В.Е. и др. - Под редакцией Ромейко B.C. Трубы и детали трубопроводов из полимерных материалов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ТОО «Издательство ВНИИМП», 2002.-132с.

15. Агапчев В.И., Виноградов Д.А., Мартяшева В.А. Проектирование, строительство и эксплуатация трубопроводов из полимерных материалов: Учебное пособие. - Уфа: УГНТУ, 2002, -74 с.

16. Агапчев В.И. Конструирование, расчет и применение полимерных и металлополимерных материалов и соединений. - Уфа: УНИ, 1985, -79 с.

17. Каргин В.Ю., Ставская Т.В. К вопросу сварки полиэтиленовых труб ПЭ 63, ПЭ 80 и ПЭ 100 // Полимергаз, 1999, -№2. - с.40-42.

18. Успенский JI.K., Кауфман М.Н. Причины разрушения сварных соединений ПЭ-трубопроводов // Пластические массы, 1980. -№ 9. -С. 18-20.

19. Бабенко Ф.И., Коваленко H.A., Кузьмин С.А., Митин A.A. Эксплуатационная надежность сварных соединений полиэтиленовых трубопроводов / Труды международной конференции «Физико-технические проблемы Севера». Дополнение части III. - Якутск:2000. -С.1-8.

20. Родионов А.К., Бабенко Ф.И., Коваленко H.A., Кузьмин С.А. Трещиностойкость сварных стыковых соединений полиэтиленовых труб // Материалы. Технологии. Инструменты. 2003. Т. 8, № 3. - С. 19.

21. Бабенко Ф.И., Коваленко H.A., Родионов А.К., Сухов A.A. Долговечность сварных стыковых соединений полиэтиленовых труб //

Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных конденсирвоанных сред ЭМФ 2001. Т.1: Полимеры, полимерные композиционные материалы: Тр. Второй Междунар. научно.-техн. Конф./ Под ред. О.В. Старцева. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2001, С. 263266.

22. Стручков A.C., Бельчусова H.A., Колодезников И.Н. Исследование сварных соединений газовых полиэтиленовых труб. // Тезисы докл. 5-ой Междунар. конф. «Химия нефти и газа». - Томск: Институт химии

нефти СО РАН, 2003.

23. Филатов И.С. Климатическая устойчивость полимерных материалов. -

М.: Наука, 1983, -213 с.

24. Аношкин А.Н., Поспелов А.Б., Комаровских Д.Н. Моделирование механического поведения и оценка работоспособности комбинированных стеклопластиковых труб при низких температурах // Тезисы докл. 12-ой Всероссийской конф. молодых ученых «Математическое моделирование в естественных науках». - Пермь:

ПГТУ, 2003. - С. 33.

25. Anoshkin A.N., Larionov A.F., Pospelov A.B., Yakushev R.M. A study on the strength of biplastic pipes at low temperatures// Mechanics of Composite Materials. - May 16-20, 2004, Riga, Latvia - Book of Abstr. - Riga, 2004. -P. 21.

26. Лавров И.Г. Напряженно-деформированное состояние полиэтиленовых трубопроводов при бестраншейной прокладке в условиях отрицательных температур: Автореф. дис. к.т.н.: 25.00.19/ Тюм. гос. нефте-газ. ун-т. — Тюмень: Изд-во «Нефтегазовый университет», 2007 .— 16 с.

27. Данзанова Е.В. Вопросы контроля качества сварных соединений полиэтиленовых труб для газопроводов // Нефтегазовое дело, 2009. -Режим доступа: http://www.ogbus.ru

28. Бабенко Ф. И., Сухов А. А., Родионов А. К. Сравнительная оценка стойкости полиэтиленового и стального трубопроводов к морозобойной трещине // ИФЖ, т.75, №5, 2002.

29. Бабенко Ф.И., Сухов A.A., Федоров С.П. Деформационно-прочностные свойства и механизм разрушения дисперсно-армированных пластмасс при старении в холодном климате // Тезисы докл. IV-ой Евразийской научно-практической конф. «Прочность неоднородных структур». - М.: МИСиС, 2008.

30. Федоров Ю.Ю., Лапий Т.П., Архипов A.A. Исследование методом продольного изгиба деформационно-прочностных характеристик стеклопластиковых стержней в условиях холодного климата // Тезисы докл. IV-ой Евразийской научно-практической конф. «Прочность неоднородных структур». - М.: МИСиС, 2008.

31. Федоров Ю.Ю., Саввина A.B. Напряженно-деформированное состояние подземных газопроводов в условиях многолетней мерзлоты // Нефтегазовое дело, 2008. - Режим доступа: http://www.ogbus.ru

32. Бабенко Ф.И., Коваленко H.A., Родионов А.К., Рябец Ю.С. Транспортировка и монтаж полиэтиленовых труб в условиях холодного климата // Тезисы докл. 5-ой Междунар. конф. «Химия нефти и газа». -Томск: Институт химии нефти СО РАН, 2003.

33. Бабенко Ф.И., Коваленко H.A., Попов С.Н. Использование полиэтиленовых труб для транспорта газа в регионах холодного климата // Тезисы докл. 5-ой Междунар. конф. «Химия нефти и газа». - Томск: Институт химии нефти СО РАН, 2003.

34. Стручков A.C., Родионов А.К., Лапий Т.П. Хладостойкость бипластмассовых труб, преднадзначенных для транспортировки нефти // Тезисы докл. 5-ой Междунар. конф. «Химия нефти и газа». - Томск: Институт химии нефти СО РАН, 2003.

35. Стручков A.C., Федоров С.П., Колодезников И.Н. Температурные напряжения в газовых полиэтиленовых трубах при низких

климатических температурах // Тезисы докл. 5-ой Междунар. конф. «Химия нефти и газа». - Томск: Институт химии нефти СО РАН, 2003.

36. Стручков A.C., Иванов В.И., Федоров Ю.Ю. Поведение полиэтиленовых труб из ПЭ80 при нагружении внутренним давлением в низких климатических температурах // Пластические массы, 2001, №9, С. 36-38.

37. Стручков A.C., Колодезников И.Н., Федоров С.П., Иванов В.И. ^Температурные перемещения газовых полиэтиленовых труб в диапазоне

низких климатических температур // Труды I Евразийского симпозиума «EURASTRENCOLD- 2002». - Якутск: ЯНЦ СО РАН, 2002, часть II, -с.181-188.

38. Пермяков Н.Г., Агапчев В.И. Применение пластмассовых труб на нефтепромыслах // Нефтяное хозяйство. - 1995. -№9. - С. 18-20.

39. РД 39Р-00147105-037-04. Инструкция по применению пластмассовых труб на нефтепромыслах. - Уфа: ИПТЭР, 2004. - 72 с.

40. РД 39-077-91. Инструкция по применению пластмассовых труб на объектах Миннефтегазпрома. - Уфа: ИПТЭР, 1991.

41. РД 39-0147103-331-86. Инструкция по применению пластмассовых труб на нефтегазопромыслах. - Уфа: ИПТЭР, 1986.

42. Аношкин А.Н., Ташкинов A.A., Ларионов А.Ф., Поспелов А.Б. Бипластмассовые трубы для внутрипромысловых нефтепроводов высокого давления// Механика композит, материалов - 2000. - Т.36, No 3. - С.407-418.

43. Агапчев В.И., Виноградов Д.А. Металлопластовые трубы в нефтегазовой инфраструктуре // Полимергаз, № 3, 2007, с.34-36.

44. Агапчев В.И., Виноградов Д.А. Металлопластовые трубы - перспектива транспорта нефтепродуктов // Нефтяное хозяйство, № 2, 2005, с. 106-107

45. Изосимов A.M., Голованов А.Г. ООО «Реммаш-Сервис» внедряет гибкие полимерно-металлические трубы // Бурение и нефть, № 5, 2007, с. 50-52.

46. Айдуганов В.М., Волкова Л.И., Лаптева Т.И. Опыт строительства и эксплуатации трубопроводов из металлопластмассовых труб // Нефтегазовое дело, 2006. - Режим доступа: http://www.ogbus.ru

47. Виноградов Д.А., Фаттахов М.М., Сергеев С.М., Салагаева Е.В., Юнусова А.И. Моделирование процесса разрушения металлопластовых труб. // Нефтегазовое дело. - 2006. - Режим доступа: http://www.ogbus.ru

48. Агапчев В.И. Методика расчета на прочность и устойчивость трубопроводов из металлопластовых труб. - Уфа: УГНТУ, 2000,

49. РД 39Р-00147105-019/1-00. Инструкция по проектированию, монтажу, эксплуатации и ремонту трубопроводов из комбинированных (бипластмассовых) труб нефтяного сортамента, Уфа, ИПТЭР, 2000.

50. РД 39Р-00147105-030-03. Инструкция по проектированию, монтажу, эксплуатации и ремонту трубопроводов из комбинированных (бипластмассовых) труб нефтяного сортамента, Уфа, ИПТЭР, 2003.

51. Технологический регламент на восстановление изношенных трубопроводных коммуникаций путем введения в них секций полиэтиленовых труб, Уфа, УГНТУ, 2004.

52. Инструкция по применению пластмассовых труб на нефтегазопромыслах, Уфа, ИПТЭР, 2004.

53. РД 03-00147275-048-2002. Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов в коррозионностойком исполнении в АНК "Башнефть", Уфа, БашНИПИнефть, 2002.

54. РД 39Р-00147105-021-01. Инструкция по монтажу трубопроводов из металлопластовых труб со сварными соединениями, Уфа, ИПТЭР, 2000;

55. РД 39Р-00147105-022-01. Инструкция по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке трубопроводов из металлопластовых труб, Уфа, ИПТЭР, 2000;

56. РД 39Р-00147105-023-01. Инструкция по проектированию трубопроводов из металлопластовых труб, Уфа, ИПТЭР, 2000;

57. РД 03-00-147275-052-02. Инструкция по монтажу и эксплуатации трубопроводов из металлопластовых труб, Уфа, БашНИПИнефть, 2002.

58. ТУ 3667-192-00135645-01. Трубы гибкие полимерно-металлические, Уфа, БашНИПИнефть, 2001.

59. ТУ 2290-001-12333095-01. Металлопластовые трубы и соединительные детали к ним, Екатеринбург, МЕПОС, 2001;

60. ТУ 3667-051-00135645-01. Трубы металлопластовые, Уфа, БашНИПИнефть, 2001.

61. Рябец Ю.С., Антонов В.Г., Сорокина Н.В. Preliminary analisys of bering strenght and durability of plastic pipes reinforced with metal elements. Тезисы 10-ой международной конференции по механике композиционных материалов. - Рига, 1998, с. 175.

62. Антонов В.Г., Зайцев К.И., Рябец Ю.С., Фуки Б.И., Сорокина Н.В. Работоспособность металлопластовых труб. Газовая промышленность, М., 1998, №6, с. 36.

63. Зайцев К.И., Антонов В.Г., Рябец Ю.С., Сорокина Н.В. Применение полиэтиленовых труб, армированных металлическими каркасами.

Полимергаз, 2000, №1, с. 17-19.

64. Антонов В.Г., Рябец Ю.С., Сорокина Н.В., Абашкин Б.И., Семенов В.И. Оценка несущей способности и долговечности пластмассовых труб, армированных металлическими элементами. М., Современные проблемы трубопроводного транспорта газа. 1998, с. 347.

65. Корецкая J1.C. Обзор и сравнительные характеристики свойств полимерных трубопроводов. ИММС им. В.А. Белого HAH РБ.

66. Заключение об испытаниях сварных соединений и определении условий свариваемости полиэтиелновых армированных труб, предназначенных для строительства газопроводов на давление до 1,2 МПа // ОАО «ГИПРОНИИГАЗ», Саратов, 1996.

67. ТУ 2248-022-0332149-97 «Трубы полиэтиленовые армированные (металлопластовые) для газопроводов высокого (до 1,2 МПа) давления».

68. Сальников А.Ф., Сыпачева Е.С. Моделирование напряженно-деформированного состояния полиэтиленовых армированных труб. // Динамика машин и рабочих процессов: Сб. докл. Всероссийской научно-технической конференции. Челябинск: 2002. - С. 143-146.

69. Сальников А.Ф., Сыпачева Е.С. Оценка несущей способности полимерно-армированных труб различных типоразмеров // Вестник ИжГТУ / ИжГТУ. - Ижевск, 2003. - №4. - С.20-23.

70. Сыпачева Е.С.,— Сальников А.Ф. Математическая модель работоспособности полиэтиленовых армированных труб // Молодежная наука Прикамья / ПермГТУ. - Пермь, 2004. - Вып.4. С.68-72.

71. Сыпачева Е.С., Сальников А.Ф. Исследование работоспособности полимерно-армированных труб в процессе эксплуатации // Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование. Т.4: Сборник трудов Второй международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» / Под ред. А.П. Кудинова, Г.Г. Матвиенко, В.Ф. Самохина. СПБ.: Изд-во Политехи, ун-та, 2006. С.216-220.

72. Сальников А.Ф. Экспериментально-теоретическое исследование работоспособности полимерных армированных труб / А. Ф. Сальников, Е. С. Нечаева (Сыпачева), А. Н. Аношкин // Газовая промышленность .— 2008 .— № 3(615).— С. 88-91 .

73. Сальников А.Ф., Словиков C.B., Аношкин А.Н., Вильдеман В.Э. Влияние динамических нагрузок на полимерные армированные трубы // Газовая промышленность, 2010, №6, С. 38-40.

74. Addiego F., Dahoume A., G'Sell С., Hiver J.-M. Characterization of volume strain at large deformation under uniaxial tension in high-density polyethylene // Polymer. - 2006. - V. 47. - P. 4387-4399.

75. Marines Wolters, Werner Wessing, Bert Dalmolen, Robert Eckert, Juergen Wuest. Reinforced thermoplastic pipeline (rtp) systems for gas distribution. Book of abstracts. 23rd World Gas Conference, Amsterdam, 2006

76. D. von Ameln and W.Wessing. Aramid-reinforced Plastic Pipes, High-strength Pipes for Gas Transport. Proc. Int. Gas Res. Conf., Vancouver, Canada, 2004.

77. W.Wessing et al. Novel PE Gas Supply System for a Maximum Operating Pressure of 16 bar. Proc. Int. Gas Res.Conf., Vancouver, Canada, 2004.

78. R.Tidball et al. Third Party Damage Behaviour of Reinforced Thermoplastic Pipe (RTP). Symp. Natural Gas Technologies, Orlando, USA , 2004.

79. Helmut Liihrsen. Reinforced Thermoplastic Pipe (RTP). State of development, situation on the World market and system introduction in Germany // 3R International, 2001, №40, Special Plastic Pipes.

80. Chihdar Yang. Design and Analysis of Composite Pipe Joints under Tensile Loading. Journal of Composite Materials, 2000, Vol. 34, No. 4, 332-349.

81. Chihdar Yang, Hai Huang, Zhidong Guan. Stress Model of Composite Pipe Joints under Bending. Journal of Composite Materials, 2002, Vol. 36, No. 11, 1331-1348.

82. Kruijer, M.P. Modelling the time-dependent mechanical behaviour of steel Reinforced Thermoplastic Pipes. PhD Theses. University of Twente, 2006.

83. R.R. Rizzo, A.A. Vicario. A Finite Element Analysis of Laminated Anisotropic Tubes. Journal of Composite Materials, 1970, Vol. 4, No. 3, 344359.

84. C.M.S. Wong, F.L. Matthews, A Finite Element Analysis of Single and Two-Hole Bolted Joints in Fibre Reinforced Plastic. Journal of Composite Materials, 1981, Vol. 15, No. 5,481-490.

85. Jaroslav Mackerle. Finite element analysis and simulation of polymers—an addendum: a bibliography (1996-2002) // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng., 2003, No. 11,195-231.

86. M. Farshad. AD АР: A New Software for Automated Design and Structural Analysis of Plastic Pipelines. Journal of Thermoplastic Composite Materials,

Vol. 16, No. 2,171-181,2003.

87. M. Farshad. New Automated Long-term Extrapolation Method for Plastic Pipes under Hydrostatic Pressure. Journal of Thermoplastic Composite Materials, Vol. 19, No. 5, 569-574 (2006). Бабин Л.А. Типовые расчеты при сооружении трубопроводов : Учеб. пособие / Л.А.Бабин, П.Н.Григоренко, Е.Н.Ярыгин .— М.: Недра, 1-995-.— 246 с

88. Агапкин В.М., Борисов С.Н., Кривошеин Б.П. Справочное пособие по расчетам трубопроводов. - М.:Недра, 1987. - 192 с.

89. Айнбиндер А. Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость : справочное пособие / А.Б.Айнбиндер .— М.: : Недра, 1991 .— 287 с. : ил. — Прил.: с. 269-283 .— Библиогр.: с. 284.

90. Гумеров А.Г., Гумеров Р.С., Гумеров К.М. Безопасность длительно эксплуатируемых магистральных нефтепроводов. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. 310 е.: ил.

91. Проектирование, строительство и эксплуатация трубопроводов из полимерных материалов: Справочник проектировщика / А.Н. Шестопал, B.C. Ромейко, В.Е. Бухин и др.; Под ред. А.Н. Шестопала и B.C. Ромейко. - М.: Стройиздат, 1985. - 304 е., ил.

92. ГОСТ Р 52134-2003. Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления. Общие

технические условия

93. ГОСТ 24157-80 Трубы из пластмасс. Метод определения стойкости при

постоянном внутреннем давлении.

94. ГОСТ 29325-92 (ИСО 3126-74) Трубы из пластмасс. Определение

размеров.

95. ГОСТ 18599-2001 Трубы напорные из полиэтилена. Технические условия.

96. ТУ 2248-005-54112451-04. Трубы и соединительные детали полимерные армированные (ПАТ и ПАСД), ООО «ПермНИПИнефть»

97. Вильдеман В.Э., Соколкин Ю.В., Ташкинов A.A. Механика неупругого деформирования и разрушения композиционных материалов.— М.: Наука, 1997 .— 288 с.

98. Сидоренко Ю.Н. Конструкционные и функциональные волокнистые композиционные материалы. Учебное пособие, Томск, Изд-во Томского государственного университета, 2007 г., 139 стр.

99. Кристенсен Р. Введение в механику композитов: Пер. с англ. А.И. Бейля и Н.П. Жмудя / Под ред. Ю.М. Тарнопольского. М.: Мир, 1982.

100. Механика композиционных материалов / Под ред. Дж. СенДецки: Пер. с англ. под ред. A.A. Ильюшина и Б.Е. Победри. М.: Мир, 1978

Ю1.Аношкин А.Н. Теория и технология намотки конструкций из полимерных композиционных материалов: Учеб. пособие для вузов / Перм. гос. техн. ун-т. — Пермь : ПГТУ, 2003 .— 117 с.

102. Козодоев J1.B., Якубовская C.B., Красников М.А., Перов В.К., Красовская Н.И. Экспериментальные исследования многослойных армированных полиэтиленовых труб // Газовая промышленность, 2002, №11.

103. Пепеляев B.C., Тараканов А.И. Полиэтиленовые трубы, армированные синтетическими нитями для нефтепромысловых трубопроводов// Интервал. Передовые нефтегазовые технологии, №9, 2006, с. 33-37.

104. Пепеляев B.C., Тараканов А.И. Полиэтиленовые армированные трубы для газопроводов с рабочим давлением свыше 1,2 Мпа // Полимергаз, № 4, 2006, с. 14-18.

105. Пепеляев B.C., Тараканов А.И. Выбор методики испытаний промысловых трубопроводов из полиэтиленовых армированных синтетическими нитями труб // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса, № 3, 2007, с 78-80.

106. Пепеляев B.C. Полиэтиленовые армированные трубы высокого давления для обустройства нефтяных скважин и нефтесборных трубопроводов // Нефтяное хозяйство, 2008.

107. РД 003-55038886-05 «Проектирование, строительство, эксплуатация и ремонт нефтепромысловых трубопроводов из полиэтиленовых труб, армированных синтетическими нитями»

108.3уйко В. Ю., Гуляева М. А., Иванов С. Г. Моделирование напряженно_____деформированного состояния металлопластовых труб при Испытаниях //

Труды Математического центра им. Н.И.Лобачевского. Т. 16. Модели механики сплошной среды. Материалы XVI сессии междунар. школы по моделям механики сплошной среды, 27 июня - 3 июля 2002 г., Казань. -Казань: Изд-во Казанск. матем. об-ва, 2002. - С. 179-185.

109. Иванов С.Г., Стриковский Л.Л., Гуляева М.А., Зуйко В.Ю. Моделирование механического поведения металлопластовых труб под действием внутреннего давления // Механика композитных материалов,

2005, Т. 41, № 1, С. 57-70.

110. Зуйко В.Ю., Аношкин А.Н., Иванов С.Г. Исследование нелинейного деформирования металлопластовых труб // Мавлютовские чтения: Российская научно-техн. конференция: сб. трудов. Т. 3. - Уфа: УГАТУ,

2006. - С. 287-292.

111. Зуйко В.Ю. Численные модели в оценке осевой прочности полимерных армированных труб // Зимняя школа по механике сплошных сред (пятнадцатая): Сборник статей. 4.2. - Екатеринбург: УрО РАН, 2007.- С. 84-87.

112. Аношкин А.Н., Зуйко В.Ю., Иванов С.Г. Расчет напряженно-деформированного состояния и прогнозирование прочности полимерных армированных труб газового назначения // Вестник Самарского государственного университета - Естественнонаучная серия, 2007, №6(56), С.419-426.

113. Аношкин А.Н., Зуйко В.Ю., Иванов С.Г. Компьютерное моделирование и прогнозирование прочности сварных соединений полимерных армированных труб нефтегазового назначения // Нефтяное хозяйство,

2011, №11. С.95-97.

114. Иванов С.Г., Аношкин А.Н., Зуйко В.Ю. Вязкоупругое поведение и долговечность при высоком уровне нагрузки полиэтиленовых труб, армированных стальной проволокой // Механика композитных материалов, 2011, Т. 47, № 2, С. 277-288.

115. Зуйко В.Ю., Аношкин А.Н. Математические модели нелинейного деформирования полимерных армированных труб при сложном нагружении. Труды 17-й Зимней школы по механике сплошных сред. -Пермь, 2011,-1 электрон, опт. диск.

116. Аношкин А.Н., Зуйко В.Ю. Сравнительный анализ осевой прочности сварных стыковых соединений полимерных армированных труб нефтяного и газового назначения// Нефтяное хозяйство, 2012, №2. С.94-97.

117. ТУ 2248-006-54112451-07. Трубы полимерные армированные (ПАТ) // ЗАО «Полимак».

118. ТУ 2248-005-54112451-04. Трубы и соединительные детали полимерные армированные (ПАТ и ПАСД) // ЗАО «ПОЛИМАК».

119. Поляков A.B., Дунтов Ф.И., Софиев А.Э. и др. Полиэтилен высокого давления: Научно-технические основы промышленного синтеза. - JL:

Химия, 1988.-200 е., ил.

120. Архипова З.В., Григорьев В.А. , Веселовская Е.В. и др. Полиэтилен низкого давления: Научно-технические основы промышленного синтеза. - JL: Химия, 1980.-240 е., ил.

121. Терентьев В.И., Лебедева O.A. Структура полиэтилена и длительная прочность изготовленных из него труб // Пластические массы, 1990, № 9, С. 39-42.

122. Интернет-сайт компании «Solvay Polyolefins».- Режим доступа: www.solvay.com

123. Полиэтилен-100 фирмы «Сольвей». Обзор. // Пластические массы, 1999, № И, С. 7-9.

124. ГОСТ 16338-85. Полиэтилен низкого давления. Технические условия.

125. Интернет-сайт «Полимерные материалы. Изделия, оборудование, технологии».- Режим доступа: www.polymerbranch.com

126. Интернет-сайт ООО «Экопластикс». - Режим доступа: www.ecpl.ru

127. Интернет-сайт компании LyondellBasell Industries. - Режим доступа: https://polymers.lyondellbasell.com

128. Интернет-сайт «Торговый дом «Евротрубпласт». - Режим доступа: http://etp.com.ua

129. R. Withnall, A. Ahmadnia, A. Khamsehnezhad, J. Silver, P.Allan, К. Tarverdi. Mechanical Properties of High Density Polyethylene Compound for Pipes Extruded Under the Influence of Ultrasound // World Journal of Engineering. Issue Supplement, 2009. 17th International Conference on Composites or Nano Engineering, July 26-August 1, 2009

130. CH 550-82 Инструкция по проектированию технологических трубопроводов из пластмассовых труб.

131.Ращепкин А.К., Сергеев С.М., Глухова О.В. Длительная прочность полиэтиленовых труб для систем газоснабжения // Нефтегазовое дело, 2005.- Режим доступа: http://www.ogbus.ru

132. Кауш Г. Разрушение полимеров. - М.: Мир, 1981.

133. ГОСТ 3282-74. Проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения. Технические условия.

134. Справочник сварщика / Под ред. В.В. Степанова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 560 е., ил.

135. Котов А.Г. САПР изделий из композиционных материалов. Моделирование процессов деформирования и разрушения в среде

ANS YS: учеб. пособие. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. -351 с.

136. Москвитин В.В. Сопротивление вязкоупругих материалов (применительно к зарядам ракетных двигателей на твердом топливе). -М.: Наука, 1972. - 328 с.

137. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М.: Высшая школа, 1968. - 512 с.

138. Малинин H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1975. - 400 с.

139. Басов К. А. ANS YS в примерах и задачах. М.: КомпьютерПресс, 2002. 224 с.

140. Басов К.А. ANS YS: справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005. -640 с.

141.Чигарев A.B., Кравчук A.C., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров: Справ, пособие. М.: Машиностроение-1, 2004. 512 с.

142. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство. М: Едиториал, УРСС, 2003. - 272 с.

143. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т. 1. -7-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 816 е.: ил.

144. Kruijer М.Р., Warnet L.L., AkkermanR. Modelling of the viscoelastic behaviour of steel reinforced thermoplastic pipes // Composites: part A. -2006. - Vol. 37. - P. 356-367.

134