Трубопроводный транспорт (теория и практика) № 4 (86) 2023

3–4

К 75-летию ВНИИСТ. Поздравление от Шалаева А.П. — руководителя Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (РОССТАНДАРТ

Поздравляем с юбилеем Мартынова В.Г. — ректора РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

5-8

Новости

9-16

Исследование возможности эксплуатации надземных стальных трубопроводов без повторного нанесения антикоррозионной защиты в условиях Крайнего Севера

Кретов А.А., Морозов О.О., Бутовка А.Н., Ольков А.А., Сангинова Е.В., Шепилев А.А. — АО ВНИИСТ

АННОТАЦИЯ: В данной статье исследована возможность эксплуатации газотранспортных систем трубопроводов, проложенных в надземном исполнении в условиях Крайнего Севера, без повторного нанесения антикоррозионного защитного покрытия. Проведены аналитический обзор и анализ отечественных и зарубежных нормативно-технических документов, а также научных публикаций в области оценки возможности эксплуатации трубопроводных систем без повторного нанесения антикоррозионной защиты. Кроме того, проведен расчет остаточного ресурса на основе методики определения скорости коррозии с целью сравнения степени влияния коррозионного воздействия на трубопроводы.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ПРОМЫСЛОВЫЙ ТРУБОПРОВОД; МАГИСТРАЛЬНЫЙ ТРУБОПРОВОД; ТОЛЩИНА СТЕНКИ; АНТИКОРРОЗИОННОЕ ПОКРЫТИЕ; БЕЗОПАСНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ.

Описание на английском языке:

RESEARCH OF THE POSSIBILITY OF OPERATING ABOVE-GROUND ELEVATED STEEL PIPELINES WITHOUT RE-APPLYING ANTI-CORROSION PROTECTION IN THE CONDITIONS OF THE FAR NORTH (RUSSIA), TAKING INTO ACCOUNT THE ASSESSMENT OF THE LIFE RESIDUAL RESOURCE BASED ON CORROSIVE WEAR

Kretov Dmitriy A., Morozov Oleg О., Butovka Aleksey N., Olkov Anton A., Sanginova Ekaterina V., Shepilev Aleksandr A. — JSC VNIIST, Moscow

Abstract: This article explores the possibility of operating gas transmission systems consisting of pipelines above-ground in the conditions of the Far North (Russia), without re-applying an anti-corrosion protective. An analytical review and analysis of Russian and foreign normative and technical documents, as well as scientific publications in the field of assessing the possibility of operating pipeline systems without re-applying anti-corrosion protection, was performed. In addition, the calculation of the residual resource life based on the methodology for determining the corrosion rate was performed in order to compare the degree of influence of corrosion on pipelines.

Keywords: FIELD PIPELINE; TRUNK PIPELINE; WALL THICKNESS; ANTI-CORROSION COATING; SAFE OPERATION.

17-22

Повышение эффективности и надежности газотурбинной установки компрессорной станции магистрального газопровода

Бердник А.Н. — Тихоокеанский государственный университет (ФГБОУ ВО «ТОГУ»)

АННОТАЦИЯ: В процессе эксплуатации компрессорных станций на магистральных газопроводах происходит постепенное снижение работоспособности газотурбинной установки, являющейся приводом центробежного нагнетателя, вследствие износа, коррозии и усталости материала деталей. Особое место в совокупности мероприятий по поддержанию работоспособности газотурбинной установки занимает ремонт ее агрегатов и узлов, который является одним из наиболее существенных элементов системы организационных и технических мероприятий, призванных в целом обеспечить работоспособность компрессорной станции магистрального газопровода. Во время работы и хранения газотурбинной установки ряд ее узлов и деталей находится в постоянном взаимодействии с различными эксплуатационными факторами. Влияние этих факторов сказывается на процессах износа и коррозии деталей, а также на технико-экономических показателях газотурбинной установки. В статье приведены факторы, влияющие на эффективность работы газотурбинной установки, работающей на магистральном газопроводе. Показано влияние охлаждения и покрытия теплозащитным слоем лопаток рабочего колеса турбины на надежность работы газотурбинной установки. На основании современных конструкторских решений по созданию эффективных и надежных газотурбинных установок представлены выводы о возможности их применения на газотурбинных установках с более высокими температурными режимами работы.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: МАГИСТРАЛЬНЫЙ ГАЗОПРОВОД; КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ; ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА; РАБОТОСПОСОБНОСТЬ; НАДЕЖНОСТЬ

Описание на английском языке:

INCREASING EFFICIENCY AND RELIABILITY OF GAS TURBINE PLANT COMPRESSOR STATION OF MAIN GAS PIPELINE

Berdnik Aleksey N. — Pacific National University, Khabarovsk

Abstract: During the operation of compressor stations on the main gas pipelines, there is a gradual decrease in the workability of the gas turbine plant, which is the drive of the centrifugal supercharger, due to wear, corrosion and fatigue of the material of the parts. A special place in the totality of measures to maintain the workability of a gas turbine plant is occupied by the repair of its units and assemblies, which is one of the most essential elements of the system of organizational and technical measures designed to ensure the overall operability of the compressor station of the main gas pipeline. During operation and storage of a gas turbine plant, a number of its components and parts are in constant interaction with various operational factors. The influence of these factors affects the processes of wear and corrosion of parts, as well as the technical and economic indicators of a gas turbine plant. The article presents the factors affecting the efficiency of a gas turbine plant operating on a main gas pipeline. The effect of cooling and covering the turbine impeller blades with a heat-protective layer on the reliability of the gas turbine plant is shown. Based on modern design solutions for the creation of efficient and reliable gas turbine plants, conclusions are presented about the possibility of their use in gas turbine plants with higher temperature operating conditions.

Keywords: MAIN GAS PIPELINE; COMPRESSOR STATION; GAS TURBINE PLANT; WORKABILITY; RELIABILITY.

23-28

Метод последовательного приближения с использованием градиентного спуска при оценке напряжений в подземных трубопроводах со сложными деформациями в пермафростной зоне

Иванов Д.С., Аммосов Г.С., Корнилова З.Г. — Институт физико-технических проблем Севера имени В.П. Ларионова СО РАН

АННОТАЦИЯ: Магистральные трубопроводы северных регионов эксплуатируются в экстремальных климатических и инженерно-геологических условиях. Более быстрый износ трубопроводов в таких условиях обусловлен влиянием грунтового фактора на их эксплуатационную надежность. Одним из наиболее опасных процессов является морозное пучение: осенью и зимой вечномерзлые грунты промерзают и становятся весьма прочными. Подземный трубопровод, лежащий в таком грунте, дважды в год меняет свое положение, так как движение грунтовых оснований вызывает деформацию трубопровода, способную приводить к сильным изгибам, провисанию отдельных участков, перемещениям, иногда с потерей продольной устойчивости. Обеспечение устойчивости проектного положения подземного магистрального трубопровода на вечномерзлых участках трассы особенно актуально. В результате сезонного таяния и замерзания окружающих грунтов, подземный трубопровод, проложенный в области вечномерзлых грунтов, испытывает изменения своего вертикального положения в течение года. На некоторых участках возникают сложные деформации, проявляющиеся в виде нескольких арок и без интервалов переходящие одна в другую. Цель настоящей работы заключается в оценке механических напряжений, возникающих в подземном трубопроводе при сложных деформациях, вызванных морозными пучениями. В данной статье представлено численное решение уравнения, описывающего поведение такого трубопровода. Однако часто трудность определения реакций грунта под трубопроводом мешает успешному решению уравнения. Обычно реакцию грунта рассматривают по гипотезе Винклера, принимая ее прямо пропорциональной осадке, но такой подход невозможно применить для мерзлого грунта в случае сложных деформаций. Поэтому была разработана методика для определения реакций мерзлого грунта, находящегося под сложно-деформированным трубопроводом, и показано, что использование метода последовательных приближений, основанного на градиентном спуске, позволяет эффективно определить неизвестные реакции.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ПОДЗЕМНЫЙ ТРУБОПРОВОД; МОРОЗНЫЕ ПУЧЕНИЯ; СЛОЖНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ ТРУБОПРОВОДА; ГРАДИЕНТНЫЙ СПУСК; НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ; РЕАКЦИЯ ГРУНТА.

Описание на английском языке:

EVALUATION OF STRESSES IN UNDERGROUND PIPELINES WITH COMPLEX DEFORMATIONS IN A PERMAFROST ZONE USING SUCCESSIVE APPROXIMATION METHOD WITH GRADIENT DESCENT

Kornilova Zoya G., Ivanov Dzhulustan S., Ammosov Grigoriy S. — V.P. Larionov Institute of the Physical-Technical

Abstract: The main pipelines of the Northern regions operate in extreme climatic and geotechnical conditions. Excessive wear of pipelines under such conditions is caused by the influence of the soil factor on their operational reliability. One of the most dangerous processes is frost heaving: in autumn and winter, permafrost soil freezes solid and becomes highly stiff. Under such conditions, an underground pipeline changes its position twice a year. The movement of the foundation bed causes deformations leading to strong bends, sagging of individual sections, and movements, sometimes with loss of longitudinal stability. Ensuring the stability of the permanent position of the underground main pipeline on the permafrost sections of the route is particularly crucial. Due to seasonal thawing and freezing of the surrounding soils, an underground pipeline laid in the area of permafrost soils changes its vertical position during the year. Complex deformations in the form of several arches running into one another without intervals are observed in some areas. The purpose of this work is to evaluate the mechanical stresses that occur in an underground pipeline during complex deformations caused by frost heaving. This article presents a numerical solution for the equation describing the behavior of such pipelines. However, the difficulty of determining the soil reactions prevents a successful solution to the equation. The soil reaction is usually considered according to the Winkler hypothesis, assuming it is directly proportional to the settlement, but this approach cannot be applied to frozen soil in the case of complex deformations. Therefore, a technique was developed to determine the reactions of frozen ground under a heavily deformed pipeline. It was shown that the method of successive approximations based on gradient descent allows determining unknown reactions.

Keywords: UNDERGROUND PIPELINE, FROST HEAVING, COMPLEX PIPELINE DEFORMATIONS, GRADIENT DESCENT, STRESSSTRAIN STATE, SOIL REACTION.

29-39

Способ микротоннелирования при строительстве магистральных газопроводов

Харионовский В.В., Черний В.П. — ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

АННОТАЦИЯ: Приведен анализ вопросов проектирования и строительства переходов магистральных газопроводов через горные массивы новым в газовой промышленности способом микротоннелирования. Использованы данные по магистральному газопроводу Россия — Турция на пересечениях горных хребтов Северного Кавказа. Рассмотрены конкретные конструктивные решения тоннельного способа прокладки переходов газопровода через хребты Кобыла и Безымянный. Особое внимание уделено прочностным аспектам предварительного напряжения тоннельных участков прокладки способом микротоннелирования. Освещены проблемные моменты обеспечения работоспособности тоннельных участков и возможные перспективные исследования в этой области.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: МАГИСТРАЛЬНЫЙ ГАЗОПРОВОД; МИКРОТОННЕЛИРОВАНИЕ; ПРОЧНОСТЬ; ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ.

Описание на английском языке:

MICROTUNNELLING METHOD FOR CONSTRUCTION OF MAIN GAS PIPELINES

Vladimir V. Kharionovsky, Vladimir P. Cherniy — Gazprom VNIIGAZ LLC, Moscow.

Abstract: The article analyzes the issues of designing and construction of crossings of main gas pipelines through mountain massifs by microtunnelling method, which is new in the gas industry. The data on the main gas pipeline Russia — Turkey at the crossings of the mountain ranges of the North Caucasus are used. Concrete constructive solutions of the tunnel method of laying gas pipeline crossings through the «Kobyla» and «Bezymyanny» ridges are considered. Particular attention is paid to the strength aspects of the prestressing of tunneling sections by the microtunnelling method. The problem moments of tunnel sections serviceability and possible prospective researches in this area are highlighted.

Keywords: MAIN GAS PIPELINE; MICROTUNNELING; STRENGTH; PRESTRESS.

52-60

Применение технологии автоматической сварки порошковой самозащитной проволокой при изготовлении крупногабаритной свайной продукции в условиях Арктики

Нестеров Г.В., Юшин А.А., Ткачук М.А. — ООО Синарастройкомплект», Гузей В.С. — ООО «Морские технологии»

АННОТАЦИЯ: Современное развитие логистических коридоров на территории РФ, а также объектов нефтегазовой инфраструктуры в районах Крайнего Севера и Арктики (в том числе портовых гидротехнических сооружений — морских терминалов) требует значительного объема металлоконструкций, изготовленных непосредственно на монтажных площадках в крайне тяжелых климатических условиях. Одними из наиболее ответственных элементов конструкций причалов и берегоукреплений портовых гидротехнических сооружений являются сваи и шпунт трубчатый сварной (свайная продукция), изготовленные из труб. В данной статье рассмотрены особенности производства свайной продукции сверхбольших диаметров — до 2520 мм, с толщиной стенки до 40 мм и длиной до 75 000 мм. Выполнен анализ возможных технологий сварки, реализуемых в условиях Арктики с учетом особенностей площадок строительства. Обосновано применение технологии автоматической сварки порошковой самозащитной проволокой при укрупнительной сборке свайной продукции.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА; ПОРОШКОВАЯ САМОЗАЩИТНАЯ ПРОВОЛОКА; СВАИ; ШПУНТ ТРУБЧАТЫЙ СВАРНОЙ.

Описание на английском языке:

APPLICATION OF THE TECHNOLOGY OF AUTOMATIC WELDING WITH POWDER SELFPROTECTIVE WIRE IN THE MANUFACTURE OF LARGE-SIZED PILE PRODUCTS IN THE ARCTIC

Nesterov Grigoriy V., Yushin Aleksey A., Tkachuk Maksim A. — LLC «Sinarastroykomplekt», Moscow, Guzei Veniamin S. — LLC «MarineTechnologies», Moscow

Abstract: The modern development of logistics corridors on the territory of the Russian Federation, as well as oil and gas infrastructure facilities in the Far North and the Arctic (including port hydraulic structures - sea terminals) requires a significant amount of metal structures manufactured directly at installation sites in extremely harsh climatic conditions. One of the most important structural elements of berths and shore fortifications of port hydraulic structures are piles and welded tubular sheet piling (pile products) made of pipes. This article discusses the features of the production of pile products of extra–large diameters — up to 2520 mm, wall thickness up to 40 mm and length up to 75,000 mm. The analysis of possible welding technologies implemented in the Arctic conditions, taking into account the peculiarities of construction sites, is carried out. The application of the technology of automatic welding with powder selfprotective wire during the large-scale assembly of pile products is justified.

Keywords: QUALITY OF REGULATORY DOCUMENTATION AND PROJECTS; OVERLAPS; TEMPERATURE PARAMETERS; LONGITUDINAL STRESSES AND FORCES; FORMULAS OF NORMATIVE DOCUMENTS AND THEIR COMPARISON; ERRORS IN FORMULAS.

40-51

Вопросы температурных параметров и механического расчета в нормативных документах при проектировании, строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов

Демченко В.Г. — ООО «ССК «Газрегион»

АННОТАЦИЯ: Обсуждены температурные параметры проектирования, строительства и эксплуатации линейной части магистральных трубопроводов (ЛЧ МТ) с уточнением их понятий и определений. В частности, для рабочей температуры трубопровода, его температуры при сварке захлестов, а также расчетной величины температурного перепада по длине перегона между КС и НПС. Отмечено отсутствие в НД методики или способа определения допустимых значений температурного перепада (ΔТ) для подземного трубопровода. Предложена методика определения ΔТ величины или диапазона допустимых значений ΔТ при эксплуатации трубопроводов или при сварке захлестов в процессе строительства на любом месте перегона. При этом ΔТ определяется в упругой зоне работы металла в зависимости от рабочего давления, категории участка и класса прочности стали труб. Проведено сравнение расчетных выражений определения продольных напряжений и усилий в трубопроводе в составе действующих НД по проектированию МТ. Показано несовпадение этих выражений, указаны физические и математические ошибки в них.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: КАЧЕСТВО НД И ПРОЕКТОВ; ЗАХЛЕСТЫ; ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ; ПРОДОЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ И УСИЛИЯ; ФОРМУЛЫ НД И ИХ СРАВНЕНИЕ; ОШИБКИ В ФОРМУЛАХ.

Описание на английском языке:

ISSUES OF TEMPERATURE PARAMETERS AND MECHANICAL CALCULATIONS IN REGULATORY DOCUMENTS FOR THE DESIGN, CONSTRUCTION AND OPERATION OF MAIN PIPELINES

Vasily G. Demchenko - Chief specialist of LLC «SCC«Gazregion», Stavropol

Abstract: The temperature parameters of the design, construction and operation of the linear part of main pipelines are discussed with clarification of their concepts and definitions. In particular, for the operating temperature of the pipeline, its temperature when welding overlaps, as well as the calculated value of the temperature difference along the length of the section between the compressor and pumping stations. It was noted that in the regulatory documentation there is no methodology or method for determining the permissible values of the temperature difference (ΔT) for an underground pipeline. A method has been proposed for determining the ΔT value or range of permissible values of ΔT during the operation of pipelines or when welding overlaps during the construction process at any location along the route. In this case, ΔT is determined in the elastic zone of the metal depending on the operating pressure, the category of the section and the strength class of the pipe steel. A comparison was made of the calculated expressions for determining longitudinal stresses and forces in the pipeline as part of the current regulatory documents for the design of main pipelines. The discrepancy between these expressions is shown, physical and mathematical errors in them are indicated.

Keywords: automatic welding; powder self-protective wire; piles; welded tubular sheet pile.