Особенности деформирования и разрушения комбинированных полимерных труб при низких температурах
- Авторы: Аношкин АН1, Поспелов АБ1, Якушев РМ2
- Учреждения:
- Пермский национальный исследовательский политехнический университет
- Институт технической химии УрО РАН
- Выпуск: № 2 (2014)
- Страницы: 5-28
- Раздел: Статьи
- URL: https://ered.pstu.ru/index.php/mechanics/article/view/293
- DOI: https://doi.org/10.15593/perm.mech/2014.2.5-28
- Цитировать
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
- 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.
- Ларионов А.Ф. Материалы и технология бипластмассовых труб, узлов стыка и соединительных элементов внутрипромысловых нефтепроводов: дис. … канд. техн. наук. - Пермь, 2000. - 156 с.
- 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.
- Павлов Н.Н. Старение пластмасс в естественных и искусственных условиях. - М.: Химия, 1982. - 224 с.
- 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.
- Haddad G.N. Recent Innovations in PVC/FXP Composite Pipe. Po-lym. // Plast. Techn. Eng. - 1977. - 9/2. - P. 207-25L
- Usemann K.W. Kunststofferohre in der Trinkwasserinstallaion // Neue DELIWA-Z. - 1987. - Bd. 38. - No. I. - P. 5-8.
- 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.
- 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.
- Guan Z.W., Boot J.C. Creep analysis of polymeric pipes under internal pressure // PolymEngSci, 2001. - Vol. 41. - No. 6. - P. 955-961.
- 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.
- 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).
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Бокшицкий М.Н. Длительная прочность полимеров. - М.: Химия, 1978. - 308 с.
- Гольдман А.Я. Прогнозирование деформационно-прочностных свойств полимерных и композиционных материалов. - Л.: Химия, 1988. - 272 с.
- Испытательная техника: справочник: в 2 кн. / под ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1982. - Кн. 2. - 560 с.
- Чижевский К.Г. Расчет круглых и кольцевых пластин: справ. пособие. - Л.: Машиностроение, 1977. - 184 с.
- 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.
- 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.