Особенности деформирования и разрушения комбинированных полимерных труб при низких температурах

Аннотация


Двухслойные комбинированные конструкции в которых один слой, обладающий высокой прочностью и жестокостью, из металла, армированного композита или высокопрочного пластика является несущим, а другой из высокодеформативного полимера или эластомера обеспечивает герметичность, химическую и коррозионную защиту являются широко распространенными. Однако вследствие различия механических свойств и, в частности, КЛТР в слоях таких конструкций могут возникать значительные напряжения при перепадах температуры. Длительный характер воздействия таких нагрузок, наличие дефектов, сложное напряженное состояние, возникающее в слоях конструкций, а также существенная температурная зависимость физико-механических свойств полимеров, делают вопросы обеспечения длительной механической прочности и работоспособности таких конструкций весьма актуальными. Объектом исследований в настоящей работе являются комбинированные полимерные трубы, состоящие из двух основных слоев: термопласта (полиэтилена низкого давления) и армированного композита (стеклопластика). Целью исследований является выявление причин хрупкого разрушения слоя из термопласта (полиэтилена) при низких температурах. В работе приведены результаты экспериментальных лабораторных исследований образцов полиэтиленового слоя и натурных образцов труб на хладостойкость при температуре до -50 °С. Проведено сравнение с полученными ранее расчетными оценками технологических остаточных напряжений в данных трубах. Предложена схема испытаний для быстрой сравнительной оценки хрупкости полиэтилена в условиях сложного напряженного состояния при низких температурах. При испытаниях натурных образцов труб выявлены этапы технологического процесса, влияющие на хладостойкость конструкции комбинированных полимерных труб.

Об авторах

А Н Аношкин

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: anoshkin@pstu.ru
614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29

А Б Поспелов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: pospelov-kt@pstu.ru
614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29

Р М Якушев

Институт технической химии УрО РАН

Email: ravilyakushev@yandex.ru
614013, г. Пермь, ул. Академика Королева, 3

Список литературы

  1. Рябец Ю.С, Булманис В.Н., Давыдова Н.Н. Разработка конструкции и технологии хладостойких бипластмассовых труб // Экспресс-информация НИИТЭХИМ. Эксплуатация, ремонт, защита от коррозии оборудования и сооружений. Вып. 4. - М., 1988. - С. 1-12.
  2. Ларионов А.Ф. Материалы и технология бипластмассовых труб, узлов стыка и соединительных элементов внутрипромысловых нефтепроводов: дис. … канд. техн. наук. - Пермь, 2000. - 156 с.
  3. Создание трубопроводных систем с применением бипластмассовых и полимерных композиционных материалов для изделий гражданской морской техники / О.С. Сироткин [и др.] // Молодой ученый. - 2013. - № 5. - С. 101-104.
  4. Павлов Н.Н. Старение пластмасс в естественных и искусственных условиях. - М.: Химия, 1982. - 224 с.
  5. Булманис В.Н. Эксплуатационная устойчивость полимерных волокнистых композитов и изделий в условиях холодного климата: дис. … д-ра техн. наук; Институт физико-технических проблем Севера СО АН СССР. - Якутск, 1989. - 472 с.
  6. Haddad G.N. Recent Innovations in PVC/FXP Composite Pipe. Po-lym. // Plast. Techn. Eng. - 1977. - 9/2. - P. 207-25L
  7. Usemann K.W. Kunststofferohre in der Trinkwasserinstallaion // Neue DELIWA-Z. - 1987. - Bd. 38. - No. I. - P. 5-8.
  8. White R.J., Phillips R.G. Environmental Stress-Rupture Mechanisms in Glass Fibre/Polyester Laminates // Proceedings of 5th Intern.Conf. on Compos. Mater. (ICCM-5). - San Diego; California, 1985. - P. 1089-1099.
  9. Cowley W.E., Deut N.P., Morris R.H. The Brittle Failure of UPVC Lined Glass Reinforced Plastics Pipe Lines // Chemistry and Industry. - 1978. - No. 6. - P. 365-369.
  10. Guan Z.W., Boot J.C. Creep analysis of polymeric pipes under internal pressure // PolymEngSci, 2001. - Vol. 41. - No. 6. - P. 955-961.
  11. Бабенко Ф.И., Федоров Ю.Ю. Оценка несущей способности армированных полиэтиленовых труб для газопроводов в условиях холодного климата // Наука и образование. - 2009. - № 1. - С. 46-49.
  12. Бабенко Ф.И., Федоров Ю.Ю. Деформационно-прочностные свойства армированных полиэтиленовых труб российского производства при низких температурах [Электронный ресурс] // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. - 2010. - № 2. - С. 69. - URL: http://www.ogbus.ru/autors/Babenko1.pdf (дата обращения: 28.05.2014).
  13. Стручков А.С. Расчет внутренних сдвиговых усилий в бипластмассовой трубе в области конструктивного соединения при отрицательных температурах // Физико-технические проблемы Севера (ч. III): тр. междунар. конф. - Якутск: Изд-во Якут. науч. центра СО РАН, 2000. - С. 32-43.
  14. Стручков А.С., Колодезников И.Н. Осевые температурные напряжения в полиэтиленовом трубопроводе из ПЭ80 при воздействии низких температур // EURASTRENCOLD-2002: тр. I Евразийского симпозиума (ч. II). - Якутск: Изд-во Якут. науч. центра СО РАН, 2002. - С. 175-181.
  15. Стручков А.С, Родионов А.К., Лапий Г.П. Хладостойкость бипластмассовых труб, предназначенных для транспортировки нефти // Химия нефти и газа: материалы V Междунар. конф. - Томск: Изд-во Ин-та оптики атмосферы СО РАН, 2003. - С. 294-296.
  16. Стручков А.С., Федоров С.П., Колодезников И.Н. Температурные напряжения в газовых полиэтиленовых трубах при низких климатических температурах // Химия нефти и газа: материалы V Междунар. конф. - Томск: Изд-во Ин-та оптики атмосферы СО РАН, 2003. - С. 296-299.
  17. Поспелов А.Б., Тараканов А.И., Шаклеин О.В. Опыт применения стеклопластиковых комбинированных (бипластмассовых) труб при обустройстве нефтяных месторождений // Трубопроводы и экология. - 2003. - № 3 - С. 24-25.
  18. Бабенко Ф.И., Булманис В.Н., Родионов А.К. Инженерная климатология полимерных материалов // Физико-технические проблемы Севера (ч. II): тр. междунар. конф. - Якутск: Изд-во Якут. науч. центра СО РАН, 2000. - С. 62-81.
  19. Температурные ограничения на условия транспортировки труб и монтажа полиэтиленовых трубопроводов / Ф.И. Бабенко, В.И. Иванов, Н.А. Коваленко, А.К. Родионов // EURASTRENCOLD-2002: труды I Евразийского симпозиума (ч. IV). - Якутск: Изд-во Якут. науч. центра СО РАН, 2002. - С. 3-9.
  20. Рябец Ю.С., Булманис В.Н. Прочность и деформативность полимерных труб при эксплуатации в условиях холодного климата // Известия СО АН СССР. Серия технических наук. - Новосибирск: Наука, 1989. - Вып. 1. - С. 106-109.
  21. Стручков А.С. Хладостойкость и особенности сопротивления разрушению нефтегазовых пластмассовых труб: дис. … д-ра техн. наук; Институт неметаллических материалов СО РАН. - Якутск, 2005. - 398 с.
  22. Аношкин А.Н., Поспелов А.Б. Оценка прочности композитных бипластмассовых труб при их эксплуатации в условиях низких температур // Нефтяное хозяйство. - 2008 - № 9. - С. 56-58.
  23. Бокшицкий М.Н. Длительная прочность полимеров. - М.: Химия, 1978. - 308 с.
  24. Гольдман А.Я. Прогнозирование деформационно-прочностных свойств полимерных и композиционных материалов. - Л.: Химия, 1988. - 272 с.
  25. Испытательная техника: справочник: в 2 кн. / под ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1982. - Кн. 2. - 560 с.
  26. Чижевский К.Г. Расчет круглых и кольцевых пластин: справ. пособие. - Л.: Машиностроение, 1977. - 184 с.
  27. Расчет технологических напряжений в процессе производства бипластмассовых труб / А.Н. Аношкин, А.А. Ташкинов, А.Ф. Ларионов, А.Б. Поспелов // Вестник ПГТУ. Полимерные материалы; Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 1997 - № 3. - С. 24-32.
  28. Исследование механических свойств и оценка напряженного состояния полиэтиленового слоя бипластмассовых труб при низких температурах / А.Н. Аношкин, А.Ф. Ларионов, А.Б. Поспелов, Р.М. Якушев // Вестник ПГТУ. Аэрокосмическая техника; Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2004 - № 16. - С. 5-11.

Статистика

Просмотры

Аннотация - 163

PDF (Russian) - 337

Cited-By


PlumX


© Аношкин А.Н., Поспелов А.Б., Якушев Р.М., 2014

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах