vestnikcstroyВестник НИЦ «Строительство»Bulletin of Science and Research Center of Construction2224-94942782-3938АО «НИЦ «Строительство»10.37538/2224-9494-2022-1(32)-141-153vestnikcstroy-157Research ArticleСтатьиРазработка метода капитального ремонта магистральных трубопроводов с применением композитных материаловA method for overhaul repairs of trunk pipelines using composite pipingМухаметзяновЗ. Р.MukhametzyanovZ. R.

Мухаметзянов Зинур Ришатович - доктор технических наук, доцент, доцент кафедры «Автомобильные дороги и технология строительного производства».

ул. Космонавтов, д. 1, Уфа, 450064.

тел.: +7 (917) 780-35-05

Zinur R. Mukhametzyanov - Dr. Sci. (Engineering), Associate Professor of the Department of Highways and Structural Engineering, Ufa State Petroleum Technological University.

Cosmonavtov str., 1, Ufa, 450064.

tel.: +7 (917) 780-35-05

zinur-1966@mail.ruУрманшинаН. Э.UrmanshinaN. E.

Урманшина Наталия Эдуардовна - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Автомобильные дороги и технология строительного производства».

ул. Космонавтов, д. 1, Уфа, 450064.

тел.: +7 (917)347-62-40

Nataliia E. Urmanshina - Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor of the Department of Highways and Structural Engineering, Ufa State Petroleum Technological University.

Cosmonavtov str., 1, Ufa, 450064.

tel.: +7 (917)347-62-40

adtsp@mail.ruФаюршинР. А.FayurshinR. A.

Фаюршин Раян Альфирович - студент группы БГРи-18-01.

ул. Космонавтов, д. 1, Уфа, 450064.

Ryan A. Fayurshin - student of group BGRi-18-01, Ufa State Petroleum Technological University.

Cosmonavtov str., 1, Ufa, 450064.

fayurshinr@gmail.comУфимский государственный нефтяной технический университетРоссияUfa State Petroleum Technological UniversityRussian Federation202228012022321141153Copyright © Мухаметзянов З.Р., Урманшина Н.Э., Фаюршин Р.А., 20222022Мухаметзянов З.Р., Урманшина Н.Э., Фаюршин Р.А.Mukhametzyanov Z.R., Urmanshina N.E., Fayurshin R.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.cstroy.ru/jour/article/view/157Введение

Введение. В статье рассматриваются вопросы разработки перспективных методов капитального ремонта магистральных трубопроводов.

Целью исследования является разработка экономически оправданного и эффективного метода капитального ремонта магистральных трубопроводов без остановки его эксплуатации с применением композитных материалов.

Методы

Методы. Для достижения поставленной цели проведены натурные эксперименты. Для определения оптимального структурного состава ремонтного узла из композитных материалов показан алгоритм применения программного продукта SOLIDWORKS. Проведен сравнительный анализ результатов экспериментов и моделирования.

Результаты

Результаты. Сравнительный анализ результатов экспериментов и моделирования технологии капитального ремонта магистральных трубопроводов с применением программного продукта SOLIDWORKS показал высокую степень сходимости полученных результатов. По результатам моделирования получена зависимость напряженно-деформированного состояния участка от количества слоев композитного материала. Полученная зависимость позволила смоделировать такие параметры технологии капитального ремонта магистрального трубопровода, как геометрические размеры дефектов, марку композитного материала, количественный состав композитного узла.

Выводы

Выводы. Полученные с высокой степенью достоверности результаты исследований по разработке технологии капитального ремонта магистральных трубопроводов с использованием композитных материалов позволяют рекомендовать этот метод для промышленного применения. Предложенный метод моделирования технологии капитального ремонта магистральных трубопроводов с использованием программного продукта SOLIDWORKS позволяет существенно снизить трудоемкость и продолжительность процесса определения оптимального количественного состав композитного узла для ремонта трубопроводов по рабочим параметрам эксплуатации сооружений и по геометрическим размерам дефектов.

Introduction

Introduction. The paper discusses the development of economically feasible and efficient overhaul methods for trunk pipelines using composite materials that can be carried out without shutdown.

Methods

Methods. Full-scale experiments were carried out to achieve this goal. To determine the optimal structural composition of the repair assembly from composite materials, the algorithm of the SOLIDWORKS software was applied. Experimental and modeling results were further compared.

Results

Results. A comparative analysis of the results obtained in the experiments and modeling of overhaul repair process of trunk pipelines using SOLIDWORKS software showed their good agreement. Based on the modeling results, the dependence of the stress-strain state at the assembly on the number of composite material layers was established. The obtained dependence allowed such parameters of the trunk pipeline overhaul process, as geometric dimensions of defects, the type of composite material, and the quantitative composition of a composite assembly, to be modeled.

Conclusions

Conclusions. The obtained research results on the development of overhaul process of trunk pipelines using composite materials proved highly reliable, hence recommended for industrial application. The proposed method of modeling the overhaul process of trunk pipelines using SOLIDWORKS software significantly reduces the complexity and duration of determining the optimal quantitative composition of the composite assembly for repairing pipelines based on the operating parameters of structures and the geometric dimensions of defects.

магистральный трубопроводкапитальный ремонтмоделированиеремонтный узелкомпозитный материалнапряженно-деформированное состояниеtrunk pipelineoverhaul repairsmodellingrepair assemblycomposite materialstress-strain stateReferencesР Газпром Инструкция по оценке дефектов труб и соединительных деталей при ремонте и диагностировании магистральных газопроводов: дата введения. 01.02.2009 / разработана Обществом с ограниченной ответственностью «Газнадзор». - М.: ОАО «Газпром», 2009. - 110 с.LLC "Gaznadzor". R Gazprom Instructions for the assessment of defects in pipes and fittings during the repair and diagnostics of main gas pipelines. Moscow: JSC Gazprom; 2009 (in Russian).РД-23.040.00-КТН-140-11. Методы ремонта дефектов и дефектных секций действующих магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов: дата введения 14.04.2007. - М.: ОАО «АК «Транснефть», 2008. - 140 с.RD-23.040.00-KTN-140-11. Methods for repairing defects and defective sections of existing oil trunk pipelines and oil product pipelines. Moscow: JSC Transneft; 2008 (in Russian).Восстановление несущей способности магистральных нефтегазопроводов с помощью композитных материалов / Б.И. Мирошниченко [и др.] // Третья международная конференция «Безопасность трубопроводов»: сб. докл. - М., 1999. - Т. 1. - С. 100-105.Miroshnichenko B.I., et al. Restoration of the bearing capacity of main oil and gas pipelines using composite materials). In: Proceedings of the 3rd International Conference "Pipeline Safety". Moscow; 1999. p. 100-105 (in Russian).Ахтимиров Н.Д. Технико-экономическое обоснование применения конструкции «труба в трубе» при строительстве и ремонте линейной части магистральных трубопроводов / Н.Д. Ахтимиров, В.Н. Лисин, В.М. Шарыгин. - М.: ВНИИЭгазпром, 1989. - 18 с.Akhtimirov N.D., Lisin V.N., Sharygin V.M. Feasibility study for the application of the “pipe-in-pipe” design in the construction and repair of the linear part of trunk pipelines). Moscow: VNIIEgazprom; 1989 (in Russian).Hierarchical Analysis on Repair Material for External Coating of Buried Pipeline / T.A.O. Youzhuo, M.A. Tingxia, L.I. Zhenjun, T.A.O. Ting // Corrosion Science and Protetion Technology. - 2019. - Vol. 31, no. 6. - P. 603-608.Youzhuo T.A.O., Tingxia M.A., Zhenjun L.I., Ting T.A.O. Hierarchical Analysis on Repair Material for External Coating of Buried Pipeline. Corrosion Science and Protetion Technology. 2019;31(6):603-608.True W.R. Composite wrap approved for U.S. gas-pipeline repairs / W.R. True // Oil & Gas Journal. -1995 Oct. 9. - P. 67-71.True W.R. Composite wrap approved for U.S. gas-pipeline repairs. Oil & Gas Journal. 1995; Oct. 9:67-71.Bruce W.A. Pipeline Repair Using Full-Encirclement Repair Sleeves / W.A. Bruce, J. Kiefne // Oil and Gas Pipelines: Integrity and Safety Handbook / ed. R. Winston. - Wiley, 2015. - P. 635-656. https://doi.org/10.1002/9781119019213.ch44Bruce, W.A., Kiefner J. Pipeline Repair Using Full-Encirclement Repair Sleeves. In: Winston R., ed. Oil and Gas Pipelines: Integrity and Safety Handbook. Wiley; 2015. p. 635-656. https://doi.org/10.1002/9781119019213.ch44Systems for Repair and Rehabilitation of Corroded Oil & Gas Pipelines [Electronic Resource] / L.K. Sing, S.N.A. Azraai, M. Noor, N. Yahaya // JURUTERA. - 2016 November. - URL: https://www.researchgate.net/ (accessed: 30.04.2020).Sing L.K., Azraai S.N.A., Noor M., Yahaya N. Systems for Repair and Rehabilitation of Corroded Oil & Gas Pipelines. JURUTERA. 2016 November. Available at: https://www.researchgate.net/ (Accessed: 30 April 2020).Перспективный метод ремонта трубопроводов / Б.А. Клюк, А.А. Ермаков, В.Г. Поляков, А.С. Диденко // Газовая промышленность. - 1989. - № 3. - С. 45-47.Klyuk B.A., Ermakov A.A., Polyak V.G., Didenko A.S. A promising pipeline repair method. Gazovaya promysh-lennost = GAS Industry of Russia. 1989;(3):45-47 (in Russian).Усиливающий эффект композиционных муфт, применяемых для ремонта газопроводов / В.М. Шарыгин, И.В. Максютин, А.Я. Яковлев, С.Г. Аленников // Транспорт и подземное хранение газа: научно-технический сборник. - Москва: Газпром, 2002. - Т. 4. - С. 10-18.Sharygin V.M., Maksyutin I.V., Yakovlev A.Ya., Alennikov S.G. The reinforcing effect of composite couplings used for the repair of gas pipelines. In: Transport i podzemnoe khranenie gaza: nauchno-tekhnicheskii sbornik. Vol. 4. Moscow: Gazprom, 2002. p.10-18 (in Russian).Воробьев И.Н. Преимущество применения композитных материалов при ремонте трубопроводов / И.Н. Воробьев // Экспозиция. Нефть. Газ. - 2013. - № 7. - С. 47-50.Vorobev I.N. Advantage of using composite materials in pipeline repair). Ekspozitsiya. Neft. Gaz = Exposition Oil & Gas. 2013;(7):47-50 (in Russian).Modeling a composite assembly for repair of trunk pipelines / Z.R. Mukhametzyanov, P.A. Kulakov, A.V. Rubtsov, Yu.A. Churakov // Journal of Physics: Conference Series. - 2020. - Vol. 1582. - P. 25-32. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1582/1/012055Mukhametzyanov Z.R., Kulakov P.A., Rubtsov A.V., Churakov Yu.A. Modeling a composite assembly for repair of trunk pipe-lines. Journal of Physics: Conference Series. 2020;1582:25-32. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1582/1/012055Композитная система с однонаправленными волокнами для ремонта и армирования конструкций: пат. RU 2706663 / К.Дж. Лаззара, Д. Пегуеро, Р.Дж. Лаззара, В.Минниканти. - Опубл. 23.04.2018.Lazzara K.Dh., Pegyero D., Lazzara R.Dh., Minnikanti V. Composite system with unidirectional fibers for repair and reinforcement of structures. Patent RU no. 2706663. Date publ. 23.04.2018. (in Russian).Универсальный ремонтный комплект для трубопроводов: пат. RU 2730268 / В.А. Закамалдина. -Опубл. 21.08.2020.Zakamaldina V.A. Universal piping repair kit. Patent RU no. 2730268. Date publ. 21.08.2020.(in Russian).Стяжной хомут для ремонта трубопроводов: пат. RU 189577U1 / В.С. Сум, К.К. Леон, И.Л. Леон [и др.]. - Опубл. 28.05.2019.Sum V.S., Leon K.K., Leon I.L., Dyukich L.F., Falzon P.Dz., et al. Clutch for Welding Repairs. Patent RU no. 189577. Date publ. 28.05.2019. (in Russian).Способ локального ремонта действующего трубопровода: пат. RU 2729581 / В.И. Паутов. -Опубл. 11.08.2020.Pautov V.I. Method for local repair of an existing pipeline. Patent Ru no. 2729581. Date publ. 11.08.2020.Бондарева Т.П. Достоинства и недостатки в сравнительном анализе систем SOLIDWORKS и Autodesk Inventor / Т.П. Бондарева, Н.В. Морозова // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2017. -№ 4. - С. 88-93.Bondareva T.P., Morozova N.V. Advantages and Disadvantages of Comparative Analysis of SOLIDWORKS and Autodesk Inventor Systems. Aktyalnye problemy gumanitarnykh I estestvennykh nauk [Aktyalnye problemy gumanitarnykh I estestvennykh nauk]. 2017;(4):88-93.Modeling a stressed-deformed state of a technological pipeline with a displacement of edges / A.V. Rubtsov, P.A. Kulakov, Z.R. Mukhametzyanov [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. 2020 International Conference on Information Technology in Business and Industry. ITBI 2020. - 2020. - Vol. 1661, no. 1. -P. 012078. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1661/1/012078Rubtsov A.V., Kulakov P.A., Mukhametzyanov Z.R., Farshatov A.R., Bayazitov M.I., Kovshova Y.S., Gimaltdinov I.K. Modeling a stressed-deformed state of a technological pipeline with a displacement of edges. Journal of Physics: Conference Series. 2020 International Conference on Information Technology in Business and Industry, ITBI 2020. 2020;1661(1):012078. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1661/1/012078Modeling a stressed-deformed state of a technological apparatus / A.V. Rubtsov, P.A. Kulakov, Z.R. Mukhametzyanov [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. 2020 International Conference on Information Technology in Business and Industry, ITBI 2020. - Vol. 1661, no. 1. - P. 012079. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1661/1/012079Rubtsov A.V., Kulakov P.A., Mukhametzyanov Z.R., Bayazitov M.I., Arkhipova K.S., Gimaltdinov I.K. Modeling a stressed-deformed state of a technological apparatus / Journal of Physics: Conference Series. 2020 International Conference on Information Technology in Business and Industry, ITBI 2020. 2020;1661(1):012079. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1661/1/012079

The authors declare that there are no conflicts of interest present.