energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTUenergy-850Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGНАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ РЕМОНТИРУЕМОГО УЧАСТКА ТРУБОПРОВОДАSTRESS AND STRAIN STATE OF REPAIRING SECTION OF PIPELINEНиколаевВ. В.NikolaevV. V.nikolaev-vv@utg.uaЧеркассытрансгазУкраинаCherkassitransgazUkraine201518032015018292Copyright © Николаев В.В., 20152015Николаев В.В.Nikolaev V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/850

Надежность бесперебойной эксплуатации магистральных трубопроводов является актуальной проблемой на этапе их эксплуатации. Решение этой задачи заключается в  разработке  эффективной  системы  предупреждения  поломок  и  аварий  магистральных трубопроводов как при проектировании и эксплуатации, так и при выборочном ремонте. Изменение прямолинейного, не нагруженного изгибающими моментами расположения приводит к изменению напряженно-деформированного состояния трубопровода. При этом нужно определить и контролировать напряженно-деформированное состояние в процессе проведения ремонтных работ.

Приведена математическая модель деформирования участка трубопровода в вязкоупругой постановке с учетом ползучести грунтов и моментального напряженного состояния трубопровода с целью оценки напряжений и несущей способности ремонтного участка трубопровода в зависимости от времени. Расчет напряженно-деформированного состояния трубопровода включает определение осевых (продольных) и окружных (кольцевых) напряжений с учетом осенесимметричного деформирования и выполнен на основе полубезмоментной теории оболочек. Для обоснования достоверности данных выполнено сравнение результатов расчета с результатами решений аналитическими методами для различных случаев (деформация длинномерного участка трубопровода только под влиянием поперечного действия; деформация длинномерного участка под влиянием продольного напряжения; деформация длинномерного участка трубопровода, который лежит на упругом основании, под влиянием поперечного действия). Результаты сравнения показали, что погрешность расчетов не превышает 3 %.

С использованием разработанной модели выполнен анализ изменения напряженнодеформированного состояния участка трубопровода, который показал увеличение прогиба пролета по сравнению с решением задачи в упругой постановке. Расчетами также показано, что для корректной оценки условий эксплуатации трубопровода необходимо учитывать изменение ореола реологических процессов почв. На основании комплексного расчета трубопровода определены напряжения и зависимость прогиба трубопровода от времени для двух почв с различными реологическими свойствами.

Reliability of continuous operation of pipelines is an actual problem. For this reason should be developed an effective warning system of the main pipelines‘  failures and accidents not only in design and operation but also in selected repair. Changing of linear, unloaded by bending position leads to the change of stress and strain state of pipelines. And besides this, the stress and strain state should be determined and controlled in the process of carrying out the repair works. The article presents mathematical model of pipeline’s section straining in viscoelastic setting taking into account soils creep and high-speed stress state of pipeline with the purpose of stresses evaluation and load-supporting capacity of repairing section of pipeline, depending on time.  Stress and strain state analysis of pipeline includes longitudinal and circular stresses calculation  with  account of axis-asymmetrical straining and  was  fulfilled  on  the base of momentless theory of shells. To prove the consistency of data there were compared the calcu- lation results and the solution results by analytical methods for different cases (long pipeline’s section strain only under influence of cross-axis action; long pipeline’s section strain under in- fluence of longitudinal stress; long pipeline’s section strain; which is on the elastic foundation, under influence of cross-axis action). Comparison results shows that the calculation error is not more than 3 %.

Analysis of stress-strain state change of pipeline’s section was carried out with development  of  this  model,  which  indicates  the  enlargement  of  span  deflection  in  comparison with problem’s solution in elastic approach. It is also proved, that for consistent assessment of pipeline maintenance conditions, it is necessary to consider the areolas of rheological processes of soils. On the base of complex analysis of pipelines there were determined stresses and time-deflection relation for two types of soils with different rheological properties.

напряженно-деформированное состояниеучасток трубопроводаматематическая модель деформированияstress and strain statepipeline’s sectionmathematical model of deformationReferencesПроблем и міцності трубопровідного транспорту / Ю. Є. Якубовський [i iнш.]. –СПб. : Недра, 2003. – 200 с.Yakubovskiy, Yu. E., Maliush?n, H. A., Iakubovs'ka, C. B., Platonov, O. M. (2003) Problems of Pipeline Transport. Saint Petersburg, Nedra. 200 p. (in Ukrainian).Грудз, В. Я. Обслуговування і ремонт газопроводів / Грудз, В. Я. [i iнш.]. – Івано-Франкiвськ : Лілея-НВ, 2009. – С. 553–555.Grudz, V. Ya., Tymkiv, D. F., Mykhalkiv, V. B., Kostiv, V. V. (2009) Maintenance and Repair of Pipelines. Ivano-Frantsisk, Lileya-NV, 553–555 (in Ukrainian).Майоров, В. В. Повышение ресурса эксплуатационной надежности магистральных трубопроводов ОАО «Белтрансгаз» / В. В. Майоров // Энергетика… (Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ). – 2013. – № 5. – С. 76–81.Maiorov, V. V. (2013) Efficiency Increasing of Operation Reliability of Main Pipelines OJC “Beltransgas”. Izvestiia Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’Edinenii – Energetika [Proceedings of the Higher Education Institutions and Power Engineering Associa- tions – Power Engineering], 5, 76–81 (in Russian).Галкін, В. О. Аналіз математичних моделей / В. О. Галкін. – М. : Бином. Лабораторія знань, 2011. – С. 82–86.Galkin, V. O. (2011) Analysis of Mathematical Models. Moscow, Binom. Laboratory of Knowledge, 82–86 (in Ukrainian).Мусхелишвили, Н. И. Некоторые основные задачи математической теории упругости / Н. И. Мусхелишвили. – М.: Наука, 1966. – С. 707.Muskhelishvili, N. I. (1966) Some Significant Problems of Mathematical Theory of Elasticity. Moscow, Nauka. 707 p. (in Russian).Мусхелишвили, Н. И. Сингулярные интегральные уравнения / Н. И. Мусхелишвили. – М.: Наука, 1968. – С. 511.Muskhelishvili, N. I. (1968) Singular Integral Equation. Moscow, Nauka. 511 p. (in Russian).Магістральні газопроводи. Ремонт дуговим зварюванням в умовах експлуатації : ГБН В.3.1-00013741–12:2011. – Київ : Mінрегіонбуд України, 2011. – С. 40–48.GBN B.3.1-00013741–12:2011 Magistral'ni Gazoprovodi. Remont Dugovim Zvariu- vanniam v Umovakh Ekspluatatsii [Natsionalny Standard Ukrainy. HBN B.3.1-00013741–12:2011. The Main Gas Pipelines. Repair by Arc Welding Under Operation Conditions]. Kiev: Minregionbud Ukraine, 2011, 40–48 (in Ukrainian).Строительные нормы и правила. Магистральные трубопроводы: СНиП 2.05.06–85: взамен СНиП II-45-75: введ. 01.01.86. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. – 52 с.SNiP 2.05.06-85. Stroitel’nye Normy i Pravila. Magistral’nye Truboprovody [SNiP 2.05.06–85. Building Regulations. The Main Pipelines]. Moscow: TSITP SSSR State Construction Committee,52 p. (in Russian).Махненко, В. И. Ремонт магистральных трубопроводов сваркой без вывода их из эксплуатации / В. И. Махненко, В. С. Бут, О. И. Олейник // Проблемы прочности. – 2009. – № 5. – С. 86–100.Makhnenko, V. I., But, V. S., Oleinik, O. I. (2009) Repair of the Main Pipelines in Operation by Welding. Problemy Prochnosti [Strength Problems], 5, 86–100 (in Russian).Бут, В. С. Основные направления развития технологии ремонта магистральных трубопроводов в условиях эксплуатации под давлением / В. С. Бут, О. И. Олейник // Автоматическая сварка. – 2007. – № 5. – С. 42–50.But, V. S., Oleinik, O. I. (2007) The Main Directions of Repair Technologies Deve- lopment of the Main Pipelines under Stress. Avtomaticheskaia Svarka [Automatic Welding], 5, 42–50 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.