CC BY
49
ТРУБЫ
14 TUBING 5/Н (73) октябрь 2008 г. ЭКСПОЗИЦИЯ
Объектом исследования являются бипластмассовые трубы, внешний силовой слой которых изготовлен из стеклопластика, а внутренний герметизирующий слой - из полиэтилена низкого давления. Анализируются случаи хрупкого разрушения полиэтиленового слоя труб при низких температурах. Проведен расчет напряженно-деформированного состояния полиэтиленового слоя бипластмассовых труб при температурном перепаде. Установлено, что причиной разрушения является высокий уровень температурных и технологических напряжений, а также сложное напряженное состояние полиэтиленового слоя.
РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ
КОМПОЗИТНЫХ БИПЛАСТМАССОВЫХ ТРУБ ПРИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР
А Н АНОШКИН дт.н., профессор кафедры механики композиционных материалов и
конструкций Пермского государственного технического университета г. Пермь А.Б.ПОСПЕЛОВ начальник отдела развития ООО «ТрубопроводСпецСтрой»
В настоящее время острейшей проблемой нефтегазодобывающей отрасли страны является высокая аварийность трубопроводных систем и особенно промысловых трубопроводов. Одна из основных причин аварий - коррозия, скорость которой за последние пять лет увеличилась в тридцать раз вследствие интенсивной эксплуатации и обводнённости большинства российских месторождений [1-3]. По данным работы [2] более 40% количества аварий на трубопроводах происходит из-за коррозии металла. Кардинальным решением проблемы коррозионной защиты нефтепромысловых трубопроводов является применение новых неметаллических материалов в конструкции труб [2, 3].
Основные перспективы развития нефтегазодобычи в России связаны с освоением северных и западносибирских месторождений. Строительство трубопроводов на заболоченных и тундровых участках, характерных для данных месторождений, осуществляется, как правило, в зимний период при температурах до -500С. Применение коррозионностойких труб из полимерных композиционных материалов в данных условиях требует подтверждения их работоспособности с учетом различных нагрузок и факторов окружающей среды. Достоверная оценка надежной работоспособности конкретного типа неметаллических труб на нефтепромыслах северных и западносибирских месторождений может быть получена только на основе комплекса
расчетных и экспериментальных исследований и систематического анализа опыта их эксплуатации.
В настоящей статье рассматриваются двухслойные бипластмассовые трубы (рис. 1-2), разработанные в ООО «ТрубопроводСпецСтрой» (г. Пермь) [4]. Наружным силовым слоем трубы является стеклопластиковая оболочка, в качестве внутреннего герметизирующего слоя применен полиэтилен низкого давления (ПЭНД). Адгезия между стеклопластиком и полиэтиленом обеспечивается введением дополнительного промежуточного слоя сополимера этилена с винилацетатом (сэвилена). Кроме того, для защиты сте-клопластиковой оболочки от воздействия внешней среды и нерегламентируемой влажности в конструкцию трубы введен наружный смоляной слой. Таким образом, бипластмассовые трубы сочетают высокую прочность и жесткость благодаря верхней силовой стеклопластиковой оболочке, а также надежную герметичность вплоть до разрушения вследствие герметичности внутреннего полиэтиленового слоя.
Бипластмассовые трубы хорошо зарекомендовали себя на нефтепромыслах Уральско-Поволжского региона [5-7] и начали активно внедряться на нефтепромыслах Западной Сибири в районах с резко континентальным климатом, более длинным периодом и низкими значениями холодных температур (рис. 2). Однако ►
The object of this study is the bi-plastic pipes whose external power layer is made from fiber glass while the internal sealing layer is made from low pressure polyethylene. Cases are analyzed where the polyethylene layer of the pipes becomes brittle and is destroyed at low temperatures. A calculation is made of the strain and stress condition of the polyethylene layer of the bi-plastic pipes at a temperature drop. It has been established that the destruction is caused by a high level of temperature related and process related stresses as well as by complicated stress condition of the polyethylene layer.
CALCULATION AND EXPERIMENTAL EVALUATION OF THE STRENGTH OF THE BI-PLASTIC PIPES WHEN THEY ARE OPERATED UNDER LOW TEMPERATURE CONDITIONS
At the present time, one of the most acute problems of the country's oil and gas industry is the high accident rate on the pipeline systems and especially on the infield pipelines. One of the key causes of such wrecks is corrosion whose speed, in the recent five years, has increased thirty times due to intensive operation, and the fact that most of the Russian oil fields are water cut [1-3]. According to the data obtained as a result of the research [2], more than 40% of the number of the pipeline wrecks is caused due to metal corrosion. The radical resolution of the oil field pipeline corrosion protection problem is the use of new non-metallic materials in the pipe structures [2,3].
The main prospects for the development of oil and gas production in Russia are linked with the development of Northern and Western Siberian oil fields. Construction of pipelines in the water-logged and tundra areas, characteristic of such oil fields, is carried out, as a rule, during the winter period at temperatures reaching minus 50°C. The use of corrosion resistant pipes from polymer composite materials under such conditions requires that their operational capacity be confirmed, given various loads and environmental factors. Reliable evaluation of the operational capacity for a specific type of non-metallic pipes to be used in the oil fields of Northern and Western Siberia, can be obtained only on the basis of a set of calculation and
защитный
Рис. 1. Конструкция бипластмассовой трубы Fig. 1 Bi-Plastic Pipe Design
Ф
ЭКСПОЗИЦИЯ 5/Н (73) октябрь 2008 г.
experimental research and systematic analysis of the experience in operating them.
This article is a review of double layer bimetallic pipes (Fig. 1-2), developed by OOO «TruboprovodSpetsStroy» (Perm) [4]. The external power layer of the pipe is the fiber glass reinforced plastic envelope, while low pressure polyethylene is used as the internal sealing layer. Adhesion between the fiber glass reinforced plastic and polyethylene is ensured by introducing an additional layer of ethylene and vinyl acetate (savylene) co-polymer. Besides, in order to protect the glass fiber reinforced plastic envelope from environmental effects and unregulated moisture, an external resin layer has been introduced into the pipe design. Therefore, bimetallic pipes combine high strength and rigidity due to their top power glass fiber reinforced plastic envelope as well as reliable sealing qualities until they are destroyed due to the sealing capacity of the inner polyethylene layer.
The bi-plastic pipes have distinguished themselves when used in the oil fields of the Urals and Volga Region [5-7] and are now actively coming into use in the oil fields of Western Siberia in the areas with harsh continental climate with a longer period of low temperatures and where temperatures drop to lower levels (Fig. 2). However, during the transportation of bi-metallic pipes, installation and testing of the pipelines at temperatures below -30°C, cases of brittle destruction of the pipes' polyethylene envelope have been recorded. Such failures had not been previously encountered during the operation of such pipes, therefore in order to ascertain the causes of destruction and in order to develop action plans aimed at precluding such failures from happening, a program of calculation and experimental research was carried out.
This article presents an analysis of stress and strain condition and a calculation and experimental evaluation of the bi-plastic pipe structures in the sub-zero temperature area. The difference in the linear thermal expansion coefficients of the materials of the power fiber glass reinforced plastic envelope and the internal polyethylene sealing layer of the bi-plastic pipes leads to them developing temperature related stresses when they are heated up or cooled. Specifically speaking, such stresses occur during transportation, storage and installation of the pipeline from such pipes and reduce when such pipelines are commissioned into service.
In order to compute temperature related stresses, let us consider a section of the middle part of the pipe (Fig. 1). The temperature differential, when the pipe is cooled from +20°C down to -40°C, amounts to 60°C, borderline conditions on the pipe section edges correspond to hinge support conditions or free surface conditions. It is of interest to evaluate the stressed deformed state of the structure given two scenarios of the conditions on the surface between the polyethylene layer and the fiber glass reinforced plastic layer. In the first case - ideal adhesion and occurrence of local ring type lamination (adhesion disruption) between polyethylene and fiber glass plastic. The dimension of the ring type area of lamination was assumed to equal 50 mm. Such disruptions had been periodically experienced on volume produced pipes. Such laminations had occurred as a result of the technological shrinkage of the polyethylene layer and the insufficient strength of the adhesive linkage between polyethylene-fiber glass plastic; in their turn, the level of shrinkage and adhesive strength are influenced by the
при транспортировке бипластмассовых труб, монтаже и испытаниях трубопроводов в условиях температур ниже -300С были зафиксированы случаи хрупкого разрушения полиэтиленовой оболочки труб. Подобные отказы ранее не встречались при эксплуатации данных труб, поэтому для определения причин разрушения и разработки мероприятий, предотвращающих возникновение подобных отказов, был проведен комплекс расчетно-экспе-риментальных исследований.
В данной статье представлен анализ напряженно-деформированного состояния и расчетно-экспериментальная оценка прочности конструкции бипластмассовых труб в области отрицательных температур. Отличие коэффициентов линейного термического расширения материалов силовой стеклопластиковой оболочки и внутреннего полиэтиленового герметизирующего слоя бипластмассовых труб приводит к появлению в них температурных напряжений при нагреве или охлаждении. В частности, такие напряжения возникают во время транспортировки, хранения и монтажа трубопровода из данных труб и снижаются при запуске трубопровода в эксплуатацию.
Для расчета температурных напряжений рассмотрим отрезок средней части трубы (рис.1). Температурный перепад при охлаждении тубы от +200С до - 400С составляет 600С, граничные условия на краях отрезка трубы соответствуют условиям шарнирного опирания или свободной поверхности. Представляет интерес оценка НДС конструкции при двух вариантах условий на поверхности между слоями полиэтилена и стеклопластика. В первом случае - идеальной адгезии и появления локального кольцевого расслоения (нарушения адгезии) между полиэтиленом и стеклопластиком. Размер кольцевой зоны расслоения принимали равным 50 мм. Такие нарушения периодически фиксировались на серийно изготавливаемых трубах. Данные расслоения возникали вследствие технологической усадки полиэтиленового слоя и недостаточной прочности адгезионной связи полиэтилен-стеклопластик, в свою очередь, на величину усадки и адгезионной прочности влияют геометрические параметры экструдируемых полиэтиленовых оболочек и технологические режимы термообработки би-пластмассовых труб.
Релаксация напряжений и нелинейный характер деформирования полиэтилена не учитывались, поскольку процессы релаксации при низких температурах происходят несоизмеримо медленнее, чем скорость охлаждения. Таким образом, задача расчета температурных напряжений в процессе транспортировки, хранения и монтажа бипластмассовых труб без дефекта и с дефектом решалась в упругой постановке. Математическая постановка асимметричной задачи теории упругости в цилиндрической системе координат Огв представлена следующей известной системой уравнений [10, 11].
Уравнения равновесия:
даг дг
до,7 dz
дг
■■ 0,
1 дож
дв
-= 0,
azz г
до„ dz
daz дг
= 0.
(1)
►
Рис.2а Вывод бипластмассового трубопровода на поверхность (г.Чернушка, Пермская обл.) Fig. 2a Bi-Plastic Pipeline Coming Out Onto the Surface (Town of Chernushka, Perm Region)
Рис.2б Трубопровод из бипластмассовых труб (г. Когалым, Тюменская обл.) Fig.2b Bi-Plastic Pipeline (Town of Kogalym,Tyumen Region)
Рис. 4 Поля напряжений стr (а), ою (б), ош (в) в зоне локального отслоения полиэтиленового слоя от стеклопластиковой оболочки бипластмассовой трубы D=130 мм при температурном перепаде от +200С до -400CFig. 4 Stress Fields стr (a), сти (b), ст..(c) in the zone of local lamination of the polyethylene layer from the glass fiber reinforced plastic envelope of the bi-plastic pipe D=130 mm at a temperature drop from+20°C to -40°C
Рис. 5. Разрушение полиэтиленового слоя трубы ТСК190 (максимальная температура полимеризации 1180С) Fig. 5 Destruction of the Pipe Polyethylene Layer TCK190 (maximum polymerization temperature 118°C)
a- a
+
+
5/Н (73) октябрь 2008 г. ЭКСПОЗИЦИЯ
Геометрические соотношения Коши:
3ür dr
е = düL
L77
Erz = 4 Ж +
2 Л dz
dü
düz. dr
r
(2)
Физические уравнения Дюамеля-Неймана:
EjfoT) =S JñT)a„ + a(r,T)AT(i)t). (3)
ijkl
Компоненты тензора податливости ^ рассчитывались через технические упругие постоянные материалов [12]. Технические упругие постоянные однонаправленного стеклопластикового слоя в локальной системе координат ОХ1 Х2 Х3 , где ось ОХ3 направлена вдоль волокон, принимались по данным работы [14]:
Е11=Е22=13400МПа,Е33=59220МПа, v12=0,272 , Vi3=V230,26 G12=2495 МПа, в23= G13=3175 МПа КЛТР a11=a22=2,7 10-5, a33=0,68 10-5;
Свойства полиэтилена низкого давления марки 273-79 определяли экспериментально при испытаниях по ГОСТ на образцах-лопатках в диапазоне температур от +60 до -600С. В расчетах принимались следующие технические упругие постоянные полиэтилена, соответствующие температуре испытаний -400С: Е=2273 МПа (соответствует скорости нагружения 50 мм/мин), п=0,3, в=874,2 МПа, КЛТР а=12 10 (КЛТР соответствует свободному сокращению полиэтиленовой трубы исходной длины 6м на 43,2 мм при температурном перепаде -60 0С).
Компоненты тензора податливостей для каждого слоя стеклопластиковой оболочки вычислялись по свойствам однонаправленного слоя с учетом принятой схемы армирования трубы [15]. Решение задачи осуществлялось методом конечных элементов. Полученные зависимости напряжений и деформаций по толщине трубы приведены на рис. 3 и 4.
Результаты расчетов показывают, что при температурном перепаде -60 °С вследствие различия коэффициентов линейного термического расширения стеклопластика и полиэтилена в слое полиэтилена возникают значительные растягивающие напряжения. При этом максимальные напряжения имеют место на границе раздела полиэтилена и стеклопластика.
Для случая с идеальной адгезией (рис. 3) между слоями данных материалов осевые и окружные напряжения (а11 и аее ) в полиэтиленовом слое принимают значения порядка 20, 23 МПа, а радиальные напряжения агг - порядка 1,5 МПа. В случае наличия кольцевого дефекта эти напряжения еще увеличиваются. На рис. 4 показаны поля напряжений и деформаций в образце бипласт-массовой трубы с кольцевым дефектом при охлаждении. Как видно из рисунков, в зоне возобновления контакта полиэтилена со стеклопластиком осевые
юпластик
Рис. 3 Распределение напряжений в МПа arr (а), аее (б), azz (в) по сечению бипластмассовой трубы D=130 мм при температурном перепаде от +200С до -400С; торцы трубы свободны Fig. 3 Distribution of stresses in MPa ar (а), aee (б), azz (в) through the cross section of the bi-plastic pipe D=130 mm at a temperature drop from +20°C to -40°C; the pipe ends are free
напряжения azz достигают 34 МПа, окружные aee ~ 40 МПа, и особенно существенно в малой локальной зоне увеличиваются радиальные напряжения arr , достигая уровня 30 МПа.
Следует учесть возможное наличие технологических напряжений в слоях би-пластмассовых труб [8, 9, 14], что может привести к дополнительному увеличению растягивающих напряжений в полиэтиленовом слое. Задача оценки уровня технологических напряжений в таких трубах в этой статье не рассматривается.
Таким образом, именно наличие локальных зон непроклея между полиэтиленовым и стеклопластиковым слоем может привести к возникновению высоких растягивающих напряжений и, как следствие, появлению хрупких трещин в полиэтиленовом слое.
Для экспериментального подтверждения результатов расчетов был проведен комплекс испытаний на хладостойкость натурных образцов би-пласмассовых труб при температурном перепаде в морозильной камере. Анализируя результаты испытаний образцов бипластмассовых труб на хладостой-кость можно сделать выводы, что хрупкое разрушение происходит в трубах, которые подвергались термообработке при повышенных температурах (рис. 5), а также имеющих начальное напряженно-деформированное состояние. Это ►
geometrical parameters of the extruded polyethylene envelopes and the process modes of the bi-plastic pipe heat-treatment.
Stress relaxation and non-linear nature of the polyethylene deformation were not taken into consideration, since relaxation processes at low temperatures occur at an immeasurably slower rate than the cooling rate. Therefore, the problem of computing temperature related stresses during transportation, storage and installation of the bi-plastic pipes without defect and with defect was resolved with elastic approach. The mathematical approach of the asymmetrical problem of elasticity in the cylindrical coordinates system Ozr8 is represented by the following known system of equations [10, 11].
Equilibrium equation: see the formula (1)
Cauchy Geometric Relations: see the formula (2)
Duhamel Neumann Physical Equations:
see the formula (3)
The compliance tensor components Sijkl were calculated via technical elastic constants of the materials [12]. The technical elastic constants of the uni-directional fiber glass reinforced plastic layer in the local coordinates system OX1 X2 X3 where OX3 axis is directed along the fibers were assumed according to the data of this work [14]:
E11=E22=13400Mna,E33=59220Mna, v12=0,272, Vi3=v230,26 G12=2495 Mna, G23= G13=3175 Mna KHTP a11=a22=2,7 10-5, a33=0,68 10-5;
The properties of low pressure polyethylene, Grade 273-79, were determined experimentally in the tests per GOST State Standards using blade type samples within the temperature range from +60 up to -60°C. In the calculations the following technical elasticity constants of polyethylene were used which corresponded to the test temperature of -40°C: E=2273 MPa (corresponding to the speed of loading equal to 50 mm/min.), n=0.3, G=874.2 MPa, LTEC (linear temperature expansion coefficient) a=12 10-5 (LTEC corresponds to free contraction of the polyethylene pipe with initial length of 6 m by 43.2 mm at a temperature differential of - 60°C).
The compliance tensor components for each layer of the fiber glass reinforced plastic envelope were calculated based on the properties of the uni-directional layer, taking into consideration the pipe reinforcement scheme [15]. The problem was solved using finite elements method. The dependencies between stresses and strains obtained throughout the thickness of the pipe are given in Fig. 3 and 4.
The calculation results indicate that at a temperature differential of -60°C, due to a difference in linear temperature expansion coefficients of the fiber glass reinforced plastic and polyethylene, in the polyethylene layer there occur significant tension stresses, with maximum stresses taking place at the line of demarcation between polyethylene and glass fiber reinforced plastic.
In the case involving ideal adhesion (Fig. 3), between the layers of these materials the axial and circular stresses (oozz 0088 ) in the polyethylene layer take on the values in the region of 20, 23 MPa, while the radial stresses oorr reach 1.5 MPa. In the case of a ring-like defect, these stresses increase still more. Fig. 4 shows the fields of stresses and strains in a sample of a bi-plastic pipe with a ring-like defect during cooling. As one can see from the figures, in the zone where the contact between polyethylene and glass fiber reinforced plastic is resumed, axial stresses 00zz reach 34 MPa, circular ones 0088 ~40 MPa, while radial stresses oorr
ü
E
E
ее
rr
б
ЭКСПОЗИЦИЯ 5/Н (73) октябрь 2008 г.
increase particularly significantly in the small lo- подтверждает гипотезу о существенном 3. Осипов М.Л., Кольцов В.А., Бушковский
cal z0ne, reaching the level 0f 30 MPa. влиянии технологических напряжений на А.Л. Опыт защиты от коррозии нефте-
It would be appropriate to take into consid- хладостойкость бипластмассовых труб. промыслового оборудования в ОАО
eration the existence of process strains in the Высокотемпературная обработка бипласт- «Томскнефть» ВНК // Вест. ВНК. - 1998.
layers of the bi-plastic pipes [8, 9, 14] which массовых труб закономерно приводит к - №3. - С. 96-99.
may lead to an additional increase in tension st- возникновению в слоях больших остаточ- 4. Аношкин А.Н., Ташкинов А.А., Ларионов
resses in the polyethylene layer. The problem of ных технологических напряжений. Во вто- А.Ф., Поспелов А.Б. Бипластмассовые
evaluating the level of process stresses in such ром случае технологические напряжения трубы для внутрипромысловых нефте-
pipes is not considered in this article. Therefo- имитировались начальным напряженным проводов высокого давления// Механика
re, it is the existence of local low quality gluing состоянием полиэтиленового слоя тубы. композит. материалов. - 2000 - Т. 36 № zones between the polyethylene layer and gla-
., / а При этом начальная осевая деформация 3. - С.407-418. ss fiber reinforced plastic layer that may cause
high tension stresses to occur resulting in de- полиэтиленовой оболочки трубы привела к 5. К°бяк°в Н.И., Ларионов А.ф. 25 лет
velopment of brittle cracks in the polyethylene возникновению в ней начальных напряже- без ремонта и аварий// Нефть России
layer. For the purpose of experimental corrob- ний порядка 33 МПа. Охлаждение образца - 1996. -№ 6.
oration of the calculation results, a set of tests до температуры -400С приводит к возник- 6. Зайцев К.И., Ларионов А.Ф., Сорокин
were conducted for low temperature resistance новению осевых напряжений в полиэтиле- А.А. Перспективы применения бипласт-
of the actual samples of bi-plastic pipes at a te- новом слое до уровня 50 МПа. массовых труб в системах газификации//
mperature drop in a freeze chamber. Analyzing Интересно отметить, что экспери- Безопасность труда в машиностроении.
the test results of the samples of the bi-plastic менты не подтверждают определяющего - 1999 - № 11. - С.46-47.
pipes for low temperature resistance, it can be значения дефектов типа непроклея или 7. Поспелов А.Б., Тараканов А.И., Ша-
concluded that brittle destruction takes place in нарушения адгезии на условие хрупкого клеин О.В. Опыт применения сте-
the pipes which were subjected to heat treatm- разрушения полиэтиленового слоя тру- клопластиковых комбинированных
ent at elevated temperatures (Fig. 4) as we|| as бы. Это можно объяснить погрешностью (бипластмассовых) труб при обустрой-
which have a initial stress and strain condition. расчетной оценки напряженно-дефор- стве нефтяных месторождений. //Тру-
This bears out the hypothesis f tlie significant мированного состояния в окрестности бопроводы и экология. - 2003. - №3
influence of process stresses on the low tempe- _ „_
возобновления контакта полиэтилена со - С.24-25.
rature resistance of the bi-plastic pipes.
High temperature treatment of the bi-plastic стеклопластиком, где имеет место смена 8. Аншл™ А.Н., Ташкинот АА, Ларионов Аф,
pipes obviously causes great residual process граничных условий и, как следствие, син- Поспелов А.Б. Расчет технологических на-
stresses to develop in the layers. In the seco- гулярность напряжений. Более важное пряжений в процессе производства бипласт-
nd case the process stresses were simulated значение имеет уровень технологических массовых труб // Вестник ПГТУ Полимерные
with the initial stressed condition of the pipe's напряжений в конструкции бипластмассо- материалы. - Пермь: ПГТУ - 1997 - № 3.
polyethylene layer. At the same time, the axial вых туб, для оценки которых необходима - С.24-32.
deformation of the pipe's polyethylene envelo- постановка и решение соответствующей 9. Аношкин А.Н., Ларионов А.Ф., Поспелов
pe led to the development of initial stresses in задачи. А.Б., Якушев РМ. Анализ работоспособ-
the region of 33 MPa in it. Заключение. Таким образом, результа- ности бипластмассовых труб при низких
The cooling of the sample down to the tem- ты расчетно-экспериментальных исследо- температурах // Аэрокосмическая техни-
perature of -40°C results in developing axial st- ваний хладостойкости бипластмассовых ка и высокие технологии - 2003. Тезисы
resses in the polyethylene layer up to the level труб показывают, что потенциально опас- докладов Всероссийской научно-тех-
of 50 Mpa. ным с точки зрения хрупкого разрушения нической конференции - Пермь: ПГТУ It is noteworthy that the tests do not confirm
полиэтиленового слоя труб является двух- 2003. - С.22.
the predominating importance of the defects of the low quality gluing type or adhesion disruption for the brittle destruction of the pipe's polyethylene layer This can be explained by the хрупкого разрушения повышается при на- ханических свойств и оценка напряжен-errors in the calculation evaluation of the stress личии технологических напряжений, воз- ного состояния полиэтиленового слоя and deformation condition in the vicinity of the никающих при термообработке труб. бипластмассовых труб при низких тем-area where contact between polyethylene and Основным способом, уменьшающим пературах. // Вестник ПГТУ. Аэрокосми-glass fiber reinforced plastic is resumed, where суммарные напряжения в полиэтиленовом ческая техника. - Пермь: ПГТУ. - 2004 there happens a change in the borderline con- слое, а следовательно, предотвращающим - № 16. - С.5 11.
ditions, and as a result, there occurs singularity хрупкое разрушение бипластмассовых 11. Аношкин А.Н., Ларионов А.Ф., Поспе-
of stresses. Of greater importance is the level of труб, является снижение технологических лов А.Б., Якушев Р.М. Исследование ме-
process stresses in the design of the bi-plastic остаточных напряжений на различных эта- ханических свойств полиэтилена в усло-
pipes, to evaluate which it is necessary to form- пах изготовления труб, а также с помощью виях низких температур // Зимняя школа
ulate and solve an appropriate problem. релаксации данных напряжений на этапе по механике сплошных сред (тринадца-Conclusion. Therefore, the results of the cal-
хранения данных труб перед запуском в тая). Школа молодых ученых по меха-
эксплуатацию. Полный план мероприятий нике сплошных сред. Тезисы докладов
по снижению остаточных напряжений в Екатеринбург. УрО РАН, 2003 С.22.
слоях биплстмассовых труб был успешно 12. Алфутов Н.А., Зиновьев П.А., Попов Б.Г.
dangerous from the point of view of brittle de- реализован при изготовлении труб, что Расчет многослойных пластин и оболо-
struction of the polyethylene layer in the pipes позволило повысить хладостойкость би- чек из композиционных материалов. - М.:
The danger of brittle destruction is increased пластмассовых труб до минус 40-450С. ■ Машиностроение, 1984. - 263 с.
given existence of process stresses caused by _ 13. Алфутов Н.А., Попов Б.Г. Многослой-
the heat treatment of the pipes. ные композитные оболочки вращения //
The principal method which reduces cumula- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: Композиционные материалы: Справоч-
tive stresses in the polyethylene layer, and he- 1. Кирсанов В.В., Мингазетдинов И.Х., Гле- ник/ Под ред. В.В.Васильева, Ю.М.Тар-
nce prevents brittle destruction of the bi-plastic бов А.Н., Фролов Д.В. Промышленная нопольского. - М.: Машиностроение,
pipes is to reduce the process residual stresses безопасность трубопроводных систем// 1990. - С. 376-404.
at various stages of pipe manufacture as well НефтьГазПромышленность. - 2006- 14. Скудра А.М., Булавс Ф.Я. Прочность
as to relax such stresses at the stage of sto- №6(26). - С. 36-37. армированных пластиков. - М.:Химия, rage of these pipes prior to placing them into
a „ , L , . , , 2. Гоник А.А., Корнилов Г.Г. Причины и меха- 1982. - 216 с.
nnomtmn А ллтг\1ого олгтп г\1ог» оimoH от го_ 1 1
низм локальной коррозии внутренней по- 15. Композиционные материалы: Справочник/
верхности нефтесборных трубопроводов В.В.Васильев, В.Д.Протасов, В.В. Болотин и
на месторождениях Западной Сибири // др.; Под общ. ред. В.В.Васильева, Ю.М.Тар-
low temperature resistance of the bi-plastic pip- Защита от коррозии и охрана окружающей нопольского. - М.: Машиностроение,
es to be increased to minus 40-45°C. ср<ЗДы. - 1999. - № 7-8. - С2-6. 199°. - 512 с.
осное напряженное состояние с уровнем 10. Аношкин А.Н., Ларионов А.Ф., Поспе-напряжений выше 50 МПа. Опасность лов А.Б., Якушев Р.М. Исследование ме-
culation and experimental research into the low temperature resistance of the bi-plastic pipes show that two-axial stressed condition with the stress level higher than 50 MPa is potentially
operation. A complete action plan, aimed at reducing the residual stresses in the layers of the bi-plastic pipes, was successfully implemented during the pipe manufacture which enabled the
