Забезпечення працездатності тривалоексплуатованих газопроводів за складних гірничо-геологічних умов

Abstract

В роботі представлено принцип забезпечення надійності тривалоексплуатованих газопроводів за складних гірничо - геологічних умов на базі комплексних теоретичних і практичних досліджень. Вдосконалено наукові основи визначення працездатності ГТС України з урахуванням тривалого терміну експлуатації та складних гірничо - геологічних умов. Встановлено механізм зародження тріщин в умовах одночасної дії внутрішнього та зовнішнього лавинного навантаження на газопроводи в зоні впливу концентраторів напружень. Досліджено вплив аверсно - реверсних режимів на показники надійності магістральних газопроводів, які експлуатуються в гірській місцевості. Запропоновано та удосконалено методику визначення допустимого рівня довільно орієнтованого навантаження на найбільш небезпечні конструктивні елементи газопроводу в зсувонебезпечних умовах, що дозволяє попередити їх аварійне руйнування. Також методика оцінки експлуатаційної надійності ділянок магістральних трубопроводів, що проходять через природні та штучні перешкоди дала можливість запропонувати детальний моніторинг технічного стану. Запропонована методика забезпечення надійної експлуатації трубопроводів, що проходять у спільному технологічному коридорі, та введений критерій, що враховує одночасний вплив терміну експлуатації, режимів роботи та місце прокладання трубопроводу.

В работе представлены принцип обеспечения надежности продолжытельноексплуатируемых газопроводов в сложных горно геологических условий на базе комплексных теоретических и практических исследований. Усовершенствовано научные основы определения работоспособности ГТС Украины с учетом длительного срока эксплуатации и сложных горно - геологических условий. Установлен механизм зарождения трещин в условиях одновременного действия внутреннего и внешнего лавинного нагрузки на газопроводы в зоне влияния концентраторов напряжений. Исследовано влияние аверсный - реверсных режимов показатели надежности магистральных газопроводов, эксплуатируемых в горной местности. Предложен и усовершенствована методика определения допустимого уровня произвольно ориентированного нагрузки на наиболее опасные конструктивные элементы газопровода в оползнеопасных условиях, что позволяет предупредить их аварийное разрушение. Также методика оценки эксплуатационной надежности участков магистральных трубопроводов, проходящих через естественные и искусственные препятствия дала возможность предложить детальный мониторинг технического состояния. Предложенная методика обеспечения надежной эксплуатации трубопроводов, проходящих в общем технологическом коридоре, и введен критерий, учитывающий одновременное воздействие срока эксплуатации, режимов работы и место прокладки трубопровода.

In the dissertation the important scientific and applied problem of ensuring the efficiency of long - term operated gas pipelines under difficult geological conditions was solved by developing a method for assessing its technical state taking into account the obverse and reverse operation modes, improving the methodology for detecting the most dangerous sections and their monitoring, defining the protection zone in right - of ways. The necessity has been proved and the expediency of assessing the efficiency of the existing GTS of Ukraine is shown in a completely new functional purpose, particular ly in the provision of safe trouble-free supply of natural gas to the EU countries and Ukraine by existing pipelines in obverse and reverse operating modes. The mechanism of the crack nucleation in the conditions of simultaneous action of internal and external loads was established, the clear assessment of the long-term operated pipeline in the presence of the structural elements local defects was given. In the process of repeated static loads in structural elements of durable operated pipes the areas with microplastic deformations are formed. Such obtained results indicate the appearance of areas with a step-wice character, the nucleation and sometimes propagation of microcracks, and subsequent equalization in the process of further operation, and there occurs stress relief. It was established that in the period of pipelines operation from 18 to 30 years there is certain strengthening of the metal structure of the pipe in welded zones as a result of strain hardening (the phenomenon of cold working), as well as the equilibrium of microstructure of the metal. It has been confirmed that the service residual life of the actual technical state of the long - term operated pipeline under the studied loads will enable the pipeline operational use beyond the planned (established) depreciation period.