Исследование перспективности применения полиэтиленовых газопроводов в Республике Саха (Якутия)

• Автор: Иванов, Валерий Иосифович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 73 с. : ил.; 14х20 см

Введение
Обоснование темы и ее актуальность
Основная геополитическая тенденция развития мировой экономики -постоянное увеличение доли стран Юго-восточной Азш бщем объеме производства промышленной продукции. В то же время эти страны располагают относительно небольшим запасом сырьевых ресурсов, необходимых для обеспечения соответствующих энергетических затрат. В указанной связи Республика Саха (Якутия) уже в ближайшие годы может стать, благодаря своему огромному сырьевому потенциалу, одним из основных источников снабжения энергоресурсами стран Юго-восточной Азии и тем органически «вписаться» в структуру мировой экономики.
Для решения данной задачи необходимо создать развитую систему нефте- газопроводов, чем, в настоящее время Республика, в отличие, например, от Тюменской области, не располагает. Кроме того, в ближайшие годы необходимо обеспечить природным газом, как источником энергии, основную часть населенных пунктов РС(Я).
В настоящее время подавляющее количество трубопроводов на Севере российских регионов сооружается с использованием металлических труб. Накоплен значительный опыт их монтажа и эксплуатации, что позволяет на стадии проектирования относительно достоверно рассчитывать и прогнозировать как срок службы трубопровода, так и материальные затраты на его строительство и эксплуатацию. В то же время практика использования пластмассовых трубопроводов на Севере Канады, Аляске и в странах Скандинавии показала их существенные технико-экономические преимущества перед традиционными металлическими.
Несмотря на большое количество работ, посвященных работоспособности труб из термопластов, стеклопластиков и бипластмасс, среди ко-орых важное место занимают исследования ВНИКТИП (НПО

«Пластик»), ВНИИводполимер, ВНИИСПВ, а также институтов РАН, сведений об особенностях применения пластмассовых труб в условиях холодного климата в отечественной литературе явно недостаточно; в зарубежных источниках имеется лишь несистематизированная информация общего характера о высокой эффективности использования пластмассовых труб на Севере [1,2].
Сложность перечисленных задач, их масштабность и размеры необходимых денежных затрат выдвигают на первый план задачу оценки возможности использования пластмассовых, в первую очередь полиэтиленовых (как наиболее освоенных отечественной промышленностью) труб при сооружении нефте- газопроводов. Имеющийся в ИНМ ЯНЦ СО РАН научно-технический задел и существующий зарубежный опыт позволяют предполагать реальность замены металлических трубопроводов на пластмассовые при существенном повышении надежности сооружений и значительной экономии средств при проведении строительно-монтажных работ [3-6].
История и современное состояние проблемы
Первые распределительные газопроводы в России были построены в 1835 году из чугунных труб и до 1946 года - года поступления в систему энергоснабжения природного газа - не вызывали особых забот у эксплуатационников [7].
Светильный газ, получаемый при газификации каменного угля, содержал в своем составе небольшие количества паров смолы, которая, поступая с газом в подземные газопроводы, при охлаждении высаживалась на внутренних стенках труб и защищала раструбные соединения, уплотнение которых осуществлялось конопаткой просмоленным канатом с последующей зачеканкой свинцом.

Таблица
Физико-механические характеристики материала ПЭ труб
Материал 9,°С а„, МПа Е, МПа а- 104,(°СУ'
ПЭВП 20 26 . 800 1
-10 37 1250
-12 38 1300
-15 39 1350
Таблица
Геометрические размеры труб из ПЭВП
Средний диаметр, <3С, мм 110
Толщина стенки трубы, 5, мм 2,7 3,9 5,5 7
4,3 6,2 8,7 12
6,3 9,1 12,8 17
10,0 14,6 20,5 28
При этом полагаем Ь=10м, 0о=2О°С.
На рис.2.5 приведены расчетные значения <тт в зависимости от температуры 0 для труб из ПЭВП с различным средним диаметром (1с и максимальными прогибами равными Ут=0,1м и 0,4м.
Анализ этих данных показывает, что максимальные напряжения в трубе увеличиваются с ростом максимального прогиба ¥т и среднего диаметра трубы. Кроме того, чем глубже заложена труба (соответственно выше температура грунта), тем меньше напряжения в трубе. Сравнение полученных значений ст с пределом прочности ПЭВП на растяжение стр (см. табл.2.6) при той же температуре 0, показывает, что при заданных условиях максимальные напряжения в трубе не достигают предельных значений. Это значит, что труба из ПЭВП в этих условиях не разрушается. Исключение составляет труба с большим диаметром ёс=315 мм, подверженная большому прогибу Ут=0,4 м (рис.2.5). Отсюда можно сделать