Інноваційні технології зварювання та діагностики транспортних енергетичних систем

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2006
Main Authors:	Кучук-Яценко, С.І., Лобанов, Л.М.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2006
Subjects:	Наукові доповіді
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2114
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Інноваційні технології зварювання та діагностики транспортних енергетичних систем / С.І. Кучук-Яценко, Л.М. Лобанов // Вісн. НАН України. — 2006. — N 2. — С. 41-51. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859667179015766016
author	Кучук-Яценко, С.І. Лобанов, Л.М.
author_facet	Кучук-Яценко, С.І. Лобанов, Л.М.
citation_txt	Інноваційні технології зварювання та діагностики транспортних енергетичних систем / С.І. Кучук-Яценко, Л.М. Лобанов // Вісн. НАН України. — 2006. — N 2. — С. 41-51. — укр.
collection	DSpace DC
first_indexed	2025-11-30T11:53:22Z
format	Article
fulltext	ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 2 41 згоряння. ККД цих котлів у розрахунку на нижчу теплоту згоряння — понад 100%, на вищу — 95–96%. Використання такого котла дало змогу інституту в 2,5 раза зменшити фі� нансові витрати на опалення основного май� данчика порівняно з отриманням тепла від районної котельні. Істотні резерви економії газу є у вироб� ництві будівельних матеріалів, цементу, а також у будівництві — завдяки використан� ню високоякісних теплоізоляційних мате� ріалів. * При підготовці доповіді використано матеріали де� партаментів Національної акціонерної компанії «Нафтогаз України», дочірніх компаній ДК «Укргаз� видобування», ДК «Укртрансгаз», ДП «Науканафто� газ», ДАТ «Чорноморнафтогаз», Національної ака� демії наук України, проектних організацій, незалеж� них експертів, за що доповідач висловлює їм щиру подяку. Загалом нафтогазовий комплекс України має достатній ресурсний, матеріальний, кад� ровий, науково�технічний потенціали для виконання поставлених перед ним завдань*. ІННОВАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ ЗВАРЮВАННЯ ТА ДІАГНОСТИКИ ТРАНСПОРТНИХ ЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМ С.І. КУЧУК:ЯЦЕНКО, академік НАН України, Л.М. ЛОБАНОВ, академік НАН України Перспективи розвитку енергетики Украї� ни багато в чому визначаються станом нафто� і газотранспортної системи. Слід заз� начити, що в країні за історично короткий термін було створено унікальні за протяжні� стю і продуктивністю магістральні трубопро� води для транспортування природного газу, нафти і продуктів їхньої переробки. Газотранспортна система України, зокре� ма магістральні газопроводи і газопроводи відгалуження, має сумарну довжину 35 тис. км, а транспортування нафти здійснюється ма� гістральними трубопроводами завдовжки 4,6 тис. км. Однак майже половина з них екс� плуатується 25 років і більше. Значна части� на магістральних трубопроводів відпрацюва� ла свій розрахунковий ресурс. Тому актуаль� ною проблемою є оцінка технічного стану і залишкового ресурсу вітчизняних нафто� і газотранспортних систем. Інститут електрозварювання ім. Є.О. Па� тона НАН України виконує широке коло до� сліджень і розробок у галузі зварювання та діагностики магістральних нафто� і газопро� водів. Розвиток високопродуктивних систем трубопровідного транспорту, передусім під� вищення тиску продукту, що транспортуєть� ся, до 10 МПа і більше, необхідність забезпе� чення високої надійності їх експлуатації ак� туалізують питання виробництва труб нового покоління, з поліпшеними службовими харак� теристиками. Окрім підвищеної міцності і товщини стінки, до таких труб висуваються істотно жорсткіші вимоги щодо в’язкості ме� талу, його структурно�фазового стану, вмісту шкідливих домішок, забрудненості неметаліч� ними включеннями. Задовольнити ці вимоги можна шляхом підвищення якості використо� вуваного листового прокату. Наукові і техно� логічні розробки, їх упровадження у процес виготовлення трубних сталей на металургій� них заводах України значною мірою допомог� ли розв’язати це завдання. «Харцизький труб� ний завод» за участю ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України й інших організацій випустив дослідні 42 ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 2 партії й освоїв виробництво труб, стінки яких завтовшки до 25,8 мм, зокрема зі сталі класу міцності К65, що відповідає сталі Х80. Ці тру� би призначені для потужних газогонів, де ро� бочий тиск газу 10 МПа. Виробництво труб з підвищеними екс� плуатаційними характеристиками потребує застосування нових, перспективних техно� логій зварювання. З цією метою інститут роз� робив технологію п’ятидугового зварювання під флюсом. Це дає змогу одержувати по� здовжні шви труб зі стінкою завтовшки до 50 мм за два проходи, забезпечуючи високі показники механічних властивостей і якості зварних з’єднань (рис. 1). Диспропорція показників холодо� і тріщи� ностійкості основного металу і зварних з’єд� нань, що виникла у процесі виробництва труб нового покоління, усувається за рахунок роз� робки і застосування нових зварювальних матеріалів. На рис. 2 показано формування у металі шва сприятливої структури голчасто� го фериту за використання для багатодуго� вого зварювання труб алюмінатно�основних флюсів. Поєднання флюсу цього типу з дро� том, легованим титаном і бором, дає змогу за оптимального їх вмісту отримати структуру голчастого фериту з високим кутом розорієн� тації та ударною в’язкістю металу понад 100 Дж/см2 при мінус 20 °С. Найближчим завданням у галузі технології зварювання труб для високопродуктивних трубопроводів є організація промислового виробництва нових зварювальних матеріалів. Рис. 1. П’ятидугове зварювання під флюсом Рис. 2. Структура металу швів при зварюванні трубної сталі К60 (Х70): а — кислий флюс; б — флюс нейтрально� го типу; в — флюс з основністю 1,3; г — флюс з основністю 1,5 а в б г ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 2 43 Одна з актуальних проблем будівництва і ремонту трубопроводів для транспортуван� ня нафти і газу — це механізація зварювання неповоротних стиків. Нестабільність геомет� ричних розмірів стиків труб і забезпечення якості зварних швів потребують застосуван� ня потужної і важкої техніки, що не завжди можливо через обмеженість робочого просто� ру. Це зумовлює необхідність створення ма� логабаритного мобільного обладнання, яке можна доставити на робоче місце ручним способом, і технологій зварювання, що дають якісне формування швів за односторонньо� го зварювання без підкладок. Розроблено технологію механізованого зва� рювання неповоротних стиків трубопроводів. Вона передбачає виконання кореневих швів ар� гоново�дуговим зварюванням неплавким елек� тродом з активуючим флюсом. Це забезпечує отримання якісного кореневого шва без під� кладки, його товщина змінюється від 2,5 до 5 мм. Заповнювальні проходи виконуються плавким дротом суцільного перетину в захис� них газах або порошковим дротом з приму� совим формуванням шва. Вже розроблено дослідні зразки відповідного обладнання для реалізації цих технологій і визначено режи� ми технологічних процесів. Контактне стикове зварювання широко практикується під час прокладання трубо� проводів різного призначення на території країн СНД. Усього цим способом зварено понад 70 тис. км трубопроводів, зокрема в умовах Сибіру і Крайньої Півночі, де він ви� користовується і сьогодні. В ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України тривають роботи з удосконалення технології та обладнан� ня для контактно�стикового зварювання (рис. 3). Основні напрями досліджень передбачають: • поліпшення технології з метою зниження потужності джерел живлення і підвищен� ня продуктивності; • створення технології зварювання труб з високоміцних сталей, зокрема Х80, Х100 з товщиною стінки до 30 мм; • розробку нового покоління обладнання, що відрізняється високою маневреністю і механізацією допоміжних операцій; • створення систем автоматичного ультра� звукового контролю з’єднань, виконаних зварюванням тиском. Лазерне зварювання має багато переваг по� рівняно з традиційними зварювальними тех� нологіями. У розвинених країнах уже розпо� чато дослідницькі роботи з метою застосуван� ня цієї технології для зварювання поздовжніх швів у процесі виготовлення труб і кільцевих швів — під час прокладання магістральних трубопроводів. Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона пропонує як лазерне, так і гібридне лазерно�дугове зварювання для роз� в’язання цих завдань. Застосування гібриду лазерного випромінювання і дугового зварю� Рис. 3. Нове покоління устаткування для контактно� стикового зварювання трубопроводів: а — машина для зварювання трубопроводів Ж 114–219 мм (вага 2 т, по� тужність 100 кВА); б — внутрішньотрубна машина К1006 для зварювання труб Ж 1420 мм з товщиною стінки 22 мм (вага 16 т, потужність 600 кВА) а б ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 244 вання плавким електродом різко збільшує продуктивність процесу і зменшує погонну енергію зварювання, що сприяє зниженню деформацій, підвищенню міцності й ударної в’язкості з’єднань (рис. 4). Зниження надійності систем магістральних трубопроводів у процесі їх тривалої експлуа� тації може пояснюватися старінням матеріа� лу, накопиченням корозійно�еррозійних, втомних ушкоджень, розвитком технологіч� них й експлуатаційних дефектів. Однією з важливих причин передчасного вичерпування несучої здатності трубопро� водів за високих тиску, температури і швид� кості є зношення внутрішньої поверхні під впливом механічних й електрохімічних про� цесів. За результатами досліджень розробле� но принципово новий підхід до оцінки міц� ності ділянок трубопроводів з такими ушко� дженнями. Він базується на теоретичній та експериментальній залежності, що характе� ризують розміри глибини і довжини зони ушкодження, за яких забезпечується розра� хункова міцність трубопроводів. Побудовані діаграми дають змогу визначати граничні розміри зони корозійних ушкоджень на внутрішній поверхні труби. Щодо забезпечення надійності магістраль� них трубопровідних систем транспорту наф� ти і газу здійснено комплексні дослідження властивостей основного металу і зварних з’єднань після тривалих термінів експлуата� ційного навантаження. Доведено, що для низьколегованих трубних сталей тривала експлуатація практично не спричинює зміну властивостей матеріалу. Разом із тим дефор� маційне старіння трубних сталей може знач� но погіршити службові характеристики ме� талу трубопроводів і в’язкості металу під час його зміцнення (рис. 5). Проте, як свідчать результати досліджень, за експлуатації тру� бопроводу приблизно 40 років негативних наслідків деформаційного старіння слід очі� кувати здебільшого на ділянках холодної де� формації труб і в зонах дефектів. Перетворен� ня через деформаційне старіння трубної сталі на міцніший матеріал зі зниженими пластич� ністю і в’язкістю стимулює розробку труб з особливими технічними характеристиками для окремих ділянок магістральних трубо� проводів. На зміну властивостей металу істотно впливає пластична деформація. Вона може виникати в зонах конструктивних концент� раторів напружень (місця зварювання трій� ників, відведень), різного роду дефектів, змін геометрії труби. Результати дослідження впливу на в’язкість руйнування пластичної деформації розтягування ε1 і стиснення ε2 металу труб наведено в таблиці. В’язкість руйнування трубних сталей після пластич� Рис. 4. Лазерне зварювання кільцевих швів магістраль� них трубопроводів: а — схеми орбітального зварюван� ня; б — макроструктура шва, отриманого однопрохід� ним лазерним зварюванням; в — макроструктура шва, утвореного чотирипрохідним лазерно�дуговим зварю� ванням а б в ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 2 45 ної деформації істотно зменшується. Най� нижчі значення в’язкості руйнування зафік� совані на зразках, що імітують точкові ме� ханічні ушкодження металу труб — вм’яти� ни з неглибокими поверхневими надривами. Підтримувати працездатність трубопро� відних систем найраціональніше за допомо� гою визначення поточного технічного стану їхніх елементів засобами технічної діагности� ки, з подальшою заміною компонентів, які не відповідають заданому рівню надійності. З цією метою академічними інститутами елек� трозварювання та проблем міцності спільно з низкою організацій нафтогазового комп� лексу країни розроблено типову методику комплексного обстеження і діагностики лі� нійної частини магістральних трубопроводів. Вона ґрунтується на нових інформаційних технологіях. Основними елементами цієї методики є: • підготовка та аналіз початкових властиво� стей і формування банку даних; • обстеження трубопроводу із залученням сучасних методів діагностики; • оцінка міцності і залишкового ресурсу тру� бопроводу; • ранжирування дефектних ділянок за сту� пенем їх небезпечності і розробка рекомен� дацій з методів та черговості виконання ремонтних робіт. Враховуючи тривалий термін експлуатації головних систем магістральних газонафто� проводів, обсяги їхньої діагностики й оцінки технічного стану, зокрема із залученням роз� роблених методичних підходів, слід істотно збільшити. Створена електрохімічна мікропроцесорна система корозійного моніторингу магістраль� них трубопроводів, яка дає змогу визначати електрохімічний потенціал трубопроводу, місця ушкодження захисного покриття, швидкість корозії металу труби в зоні дефек� тів захисного покриття. Така система засто� совувалася для обстеження магістральних газопроводів «Уренгой—Помари—Ужгород», «Прогрес», «Союз» і газопроводу� відведення Рис. 5. Стан металу трубопроводів: а — зміна межі те� кучості; б — зміна ударної в’язкості; 1 — резервна тру� ба; 2 — після експлуатації протягом 40 років; 3 — вна� слідок штучного старіння Марка сталі Вплив локальних пластичних деформацій, мм δk , mm Розтягування, ε1 % Стиснення, ε2 % 0 17Г1С δi 0,13 0,11 0,09 0,08 0,20 0,11 0,04 δm 0,38 0,23 0,11 0,09 0,25 0,21 0,08 10Г2БТ δi 0,24 0,15 0,10 0,09 0,23 0,21 0,09 δm 0,34 0,21 0,17 0,17 0,31 0,25 0,12 5 10 15 0 10 20 Примітка. δI — на стадії ініціації в’язкої тріщини; δm — на стадії переходу тріщини у нестабільний стан. а б σ Т , М Т а 600 300 0 Нормативна величина Нормативна величина ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 246 «Іванків—Зелений Мис—Чорнобиль» діа� метром 325 мм і протяжністю 75 км. Корозійний моніторинг за допомогою електрохімічної мікропроцесорної системи на небезпечних ділянках газопроводів дозво� ляє оцінювати технічний стан металу труби під захисним покриттям і прогнозувати за� лишковий ресурс трубопроводів. Підвищен� ня їх надійності і довговічності тісно пов’я� зане з удосконаленням методів та засобів не� руйнівного контролю якості. Створено нове покоління автоматизованих ультразвукових установок для контролю різних типів зварних труб нафтового і газо� вого сортаменту. Як приклад на рис. 6, а по� казано установку для автоматизованого уль� тразвукового контролю кінцевих ділянок труб діаметром до 1420 мм і товщиною стінки 7—50 мм. Вона призначена для прозвучуван� ня по периметру кінців труб за всією товщи� ною стінки і дає змогу виявляти дефекти та� ких типів: на зразок «розшарування» і по� здовжньо орієнтовані «тріщини». Розроблена установка для автоматизова� ного ультразвукового контролю поздовжніх зварних швів труб з такими самими діамет� рами і товщиною стінки (рис. 6, б). Вона при� значена для прозвучування зварного шва з обох боків за всією товщиною стінки труби і допомагає виявляти різноорієнтовані дефек� ти, як�от тріщини, «пори», шлакові включен� ня, непровари за умов масового виробництва труб. Установка забезпечена системою лазер� ного стеження за валиком посилення зварно� го шва у комплексі з промисловим комп’ю� тером. Науковці ІЕЗ створили установку для ав� томатизованого ультразвукового контролю кільцевих зварних з’єднань трубопроводів (рис. 6, в). З її допомогою виявляють у шві та біляшовній зоні несуцільності (пори, шла� кові включення, непровари, тріщини). Це дає змогу визначати їхні відносні розміри і ко� ординати місця розташування з отриманням документа контролю у вигляді протоколу. б Рис. 6. Нове покоління автоматизованих установок для ультразвукового контролю якості зварних труб: а — НК362 для торців труб; б — НК 360 — для поздовжньо� го зварного шва труб Ж 508�1420 мм з товщиною стінки 7–50 мм; в — НК 321 — для кільцевих зварних швів труб в ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 2 47 Усі розроблені автоматизовані системи ультразвукового контролю успішно викори� стовуються у промисловості. Дослідницькі колективи виконують ком� плекс робіт з удосконалення систем ультра� звукового неруйнівного контролю магіст� ральних трубопроводів у польових умовах. Однією з проблем достовірності такого кон� тролю є забезпечення акустичного контакту ультразвукових перетворювачів з контрольо� ваною поверхнею. Акустичний сигнал, дис� кретний або втрачений, зводить нанівець ре� зультати контролю. Розроблено електромагнітоакустичний метод ультразвукового контролю, де ультра� звукові хвилі у металі збуджуються за допо� могою перетворювача, що не потребує кон� тактної рідини. Метод не критичний до яко� сті поверхні труби і форми валика посилення шва. Він дає змогу здійснювати контроль і за наявності на поверхні ізоляції завтовшки до кількох міліметрів. Електромагнітоакустич� ний дефектоскоп успішно пройшов промис� лові випробування. Сканування перетворю� вача поверхнею труби і введення ультразву� кових хвиль у різних напрямках забезпечує ідентифікацію типу та розміру дефектів у зварних з’єднаннях і матеріалі труби. Є багато протяжних, закритих трубопро� водів, вивчення корозійних ушкоджень яких утруднено через неприступність до ді� лянок контролю. Це підземні трубопроводи, що проходять під автомобільними і заліз� ничними магістралями, галереї трубних пе� реходів тощо. З цією метою розроблені тех� нологія і засоби хвилеводного низькочастот� ного ультразвукового контролю протяжних об’єктів під час їхньої експлуатації. На від� міну від звичайного УЗК, що використовує випромінювання високої частоти — Мгц, новий метод базується на застосуванні низь� кочастотного випромінювання у діапазоні 20–200 кгЦ, що дає змогу знаходити коро� зійні ушкодження металу, віддалені більш як на 50 м від ділянки, де розміщені ультразву� кові перетворювачі. Дослідні зразки таких приладів підтвердили ефективність низько� частотної системи ультразвукового контро� лю у важкодоступних місцях. Великі можливості для діагностики дає метод акустичної емісії. Розроблені спеціа� лізовані методики й обладнання на основі його використання. Портативна апаратура Рис. 7. Акустоемісійний контроль трубопроводів ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 248 дозволяє здійснювати надійний контроль технічного стану трубопроводів, судин під тиском й інших конструкцій (рис. 7). Науковці академічних інститутів здійсни� ли широкі дослідження, пов’язані з процесом розпізнавання й аналізу сигналів, що вини� кають під час деформації та руйнування кон� струкційних матеріалів. Оскільки руйнуван� ня відбувається дискретно, то кожен його етап супроводжується випромінюванням та� кож дискретного характеру. Імпульси випромінювання несуть інфор� мацію про характер і небезпечність процесу, при цьому здійснюється локація ослаблених зон на ранніх стадіях руйнування. Зіставлен� ня сигналів акустичної емісії з реальними дефектами підтверджує високу достовірність отримуваної інформації. Акустоемісійним методом уже продіагно� стовано близько тисячі різних об’єктів. Його перевагою є можливість здійснення стовід� соткового контролю протяжних конструкцій порівняно невеликою кількістю датчиків і визначення небезпечних ситуацій на ранніх стадіях їх появи. Ця перевага акустоемісійного методу дала змогу створити системи безперервного мо� ніторингу технічного стану об’єктів з підви� щеними вимогами до безпечності їхньої експлуатації. Так, розроблені технологія і обладнання застосовані для неперервного моніторингу труби аміакопроводу, що про� ходить по мосту через Дніпро в районі м. Дніпропетровська. Контролюється 1 км труби датчиками, розташованими на лівому і правому берегах річки по обидва боки мо� стового прольоту. Систему акустоемісійної діагностики вста� новлено на Одеському припортовому заводі. Протягом 15 років вона має забезпечувати неперервний контроль стану ізотермічного сховища аміаку, поверхня якого — 3,5 тис. м2. Розміри сховища відображено на рисунку. У нижній його частині показано апаратуру кон� тролю, розміщену безпосередньо біля корпу� Рис. 8. Залежність величини коерцитивної сили сталі 10Г2С1 від кількості циклів й амплітуди напружень σа під час циклічного навантаження, кг/мм2: 1 — 39; 2 — 34; 3 —29 Рис. 9. Неруйнівний контроль якості зварних балонів методом електронної ширографії: а — компактне об� ладнання; б — картини інтерференційних смуг; 1 — ба� лон без дефектів; 2 — балон з тріщиною у поздовжньо� му зварному шві а б . ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 2 49 су сховища; пульт контролю і керування ек� сплуатацією розташований у диспетчерській заводу. Інформація про стан сховища аміаку Інтер� нетом передається і на київський монітор. Тому в Києві можна у будь�який момент спо� стерігати й аналізувати всі процеси, що відбу� ваються у сховищі. Слід зазначити, що перспективними також є магнітні методи діагностики зварних з’єд� нань у процесі експлуатації трубопроводів. Уже отримані відомості про чутливість маг� нітних характеристик до накопичення втом� них ушкоджень у конструкційних матеріалах. На рис. 8 показано зміну величини коерци� тивної сили трубної сталі під час циклічних випробувань зразків на розтягування. Спо� стерігаються порогові значення коерцитив� ної сили, яка характеризує несучу здатність металу. Необхідні цілеспрямовані дослі� дження в цій ділянці, що допоможе створити ефективний метод оцінки ресурсу зварних конструкцій. Науковці ІЕЗ розробили методи лазерної інтерферометрії для визначення напружено� деформованих станів і контролю якості звар� них з’єднань та конструкцій. Широкі можли� вості в цьому плані надає метод ширографії, заснований на електронній обробці оптичної інформації. Його важливою перевагою є без� контактність вимірювань і можливість спо� стереження в реальному масштабі часу кар� тин інтерференційних смуг, що характеризу� ють похідні від мікропереміщень поверхні під впливом заданого навантаження. Як показа� но на рис. 9, методом електронної ширографії ефективно здійснюють неруйнівний конт� роль якості зварних балонів для стисненого газу, що слугує пальним для двигунів внут� рішнього згоряння на автотранспорті. В Інституті електрозварювання ім. Є.О. Па� тона здійснено великий комплекс наукових досліджень зі створення легких металоплас� тикових балонів для транспортних засобів, які використовують стиснений до 20 МПа а в Рис. 10. Упровадження ремонтних технологій на об’єктах «Укртрансгазу»: а — двошарова муфта; б — врізка відводу в газопровід під тиском; в — компаунд� на муфта б ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 250 природний газ метан як паливо. Обґрунтова� но можливість заміни дефіцитних трубних заготівок на зварний варіант металевого кор� пусу, який виготовляється з високоміцної листової сталі. При цьому вальцьована пря� мошовна обичайка з’єднується кільцевими швами зі штампованими напівсферичними денцями. Найбільш навантажена циліндро� ва частина корпусу балона зміцнюється до� датковою обробкою поздовжнього шва і ком� позиційною оболонкою зі скловолокна чи інших волокон високої міцності. Це дало змо� гу виготовляти комбіновані балони з масо� габаритним показником 0,6 кг/л. За довговіч� ністю (понад 24 тис. циклів навантаження) і більш як триразовим запасом міцності вони не поступаються кращим світовим зразкам. Фахівці ІЕЗ створили ефективні техно� логії ремонту трубопроводів і приєднання до них відведень під тиском із застосуванням дугового зварювання, що дає змогу скороти� ти втрати енергоресурсів, забезпечити безпе� ребійну роботу трубопровідного транспорту і вберегти навколишнє середовище від заб� руднення за високого рівня безпечності зва� рювальних робіт і надійності зварних з’єд� нань. Розроблені технології охоплюють ши� рокий спектр методів ремонту дефектних ділянок лінійної частини трубопроводів в умовах експлуатації і дають можливість: • відновлювати несучу здатність трубопро� водів з корозійно�механічними ушкоджен� нями; • посилювати дефектні зварні стики; • заплавляти корозійні виразки і раковини; • герметизувати наскрізні дефекти у стінці труби; • приєднувати відведення у разі підключен� ня споживачів до основної магістралі. Для кожного технологічного процесу визна� чено безпечні умови виконання зварювальних робіт, забезпечення якості і надійності зварних з’єднань за робочих навантажень. Встановле� но залежності безпечного тиску у трубопрово� дах від товщини стінки труби в місці зварюван� ня, величини зварювального струму і швид� кості транспортування нафти й газу. Науковці ІЕЗ ім. Є.О. Патона запропону� вали нові конструктивно�технологічні схеми посилення схильних до корозії ділянок гер� метичною муфтою і дефектних зварних стиків трубопроводів двошаровою муфтою. Тому механічні властивості зварних з’єднань відповідають нормативним вимогам. Доведено, що перехід від з’єднань з куто� вим швом до нахльосточно�стикових підви� щує довговічність і межу витривалості звар� них з’єднань за циклічного і повторно�ста� тичного навантажень. Із застосуванням цих технологій на об’єк� тах компанії «Укртрансгаз» відремонтова� но близько ста дефектних кільцевих стиків, виконано десятки врізів відведень у діючі га� зопроводи під тиском і відновлено працез� датність великої кількості ділянок з поверх� невими корозійними ушкодженнями та ко� розійними виразками (рис.10). Складна проблема оперативного ремонту діючих трубопроводів є особливо гострою за умов переходу через водні перешкоди. Для розв’язання цієї проблеми в ІЕЗ створено технологію ремонту магістральних трубопро� водів на підводних ділянках, яка базується на застосуванні дугового зварювання безпосе� редньо у воді. Технологія гарантує без� печність виконання робіт на діючому трубо� проводі і достатню якість з’єднань у місцях відновлення. В Інституті електрозварювання створено спеціалізоване обладнання і гаму електрод� них матеріалів, призначених для зварюван� ня труб з маловуглецевих і низьколегованих сталей з межею плинності до 490 МПа. Зва� рювання виконується на глибинах до 20 м. Поверхневі пошкодження ремонтують без вирізання дефектних місць за внутрішнього тиску у трубопроводі до 2,5 МПа. З викорис� танням технології підводного зварювання відремонтовано понад 70 нафто� і газогонів з діаметром до 1020 мм. ISSN 0372�6436. Вісн. НАН України, 2006, № 2 51 Сьогодні гостро актуальними стали про� блеми зниження будь�яких видів втрат і підвищення ефективності роботи транспор� тних енергетичних систем. Так, газотурбінні установки потужністю 16 МВт, що діють на газоперекачувальних станціях для приводу нагнітачів природного газу, викидають в ат� мосферу теплову енергію, еквівалентну 60— 70% усієї споживаної. Коефіцієнт корисної дії таких установок не перевищує 32%. Цю енергію доцільно використовувати для до� даткового виробництва електроенергії, що йде на власні потреби і потреби підприємств чи житлових масивів, розміщених поблизу компресорних станцій. За оцінками екс� пертів «Укртрансгазу», сумарна додаткова електрична потужність, яку можна отрима� ти від утилізації теплової енергії, що виді� ляється газокомпресорними агрегатами Ук� раїни, сягає 1,5 млн кВт. Інший ефективний шлях — це вироблення на компресорних станціях холоду за допомогою установок, які утилізували тепло газотурбінних двигунів. Використання таких установок для охолод� жування транспортованого газу допоможе приблизно на 8–10% підвищити продук� тивність магістральних трубопроводів. Утилізація теплових вторинних ресурсів на газокомпресорних станціях потрібна та� кож для дотримання екологічних вимог, що висуваються до великих енергетичних об’єктів згідно з Кіотським протоколом. НОВІТНІ ТЕХНОЛОГІЇ ВИКОРИСТАННЯ ВУГІЛЛЯ В ЕНЕРГЕТИЦІ Ю.П. КОРЧЕВОЙ, академік НАН України, Г.Г. ПІВНЯК, академік НАН України Електроенергетика є однією з найважливі� ших галузей господарювання, основою еко� номіки України. Загальна потужність електро� станцій, які працюють на Об’єднану енергетич� ну систему України, становить 53,9 млн кВт. У 2004 р. виробіток електроенергії елект� ростанціями Мінпаливенерго досяг майже 181 млрд кВт·год, із яких одержано, %: на атомних електростанціях — 48; на теплових — 45,5; на гідроелектростанціях — 6,5; від нетрадиційних джерел — 0,005. Як бачимо, у забезпеченні України елект� роенергією провідну роль відіграє атомна енергетика (табл.1). При цьому слід пам’ята� ти, що АЕС працюють у базовому режимі і тому успішно функціонувати можуть тільки у гнучкій комбінації з маневреними типами генерації електроенергії. Найбільшою маневреністю відзначаються гідроелектростанції, але їхня частка у виро� бітку електроенергії досить незначна, голов� не — ми не можемо її істотно збільшити че� рез обмеженість гідроресурсів України. Примітка. Виробництво електроенергії вітровими двигу� нами у 2004 р. – 7,7 млн кВт·год; у чисельнику — млрд кВт·год; у знаменнику — %. Тип станцій Таблиця 1. Структура виробництва електроенергії Об’єднаною енергетичною системою України за роками 1991 2000 2004 ТЕС 182,5 / 65,9 76,34 / 44,7 73,34 / 40,5 АЕС 75,13 / 27,2 77,34 / 45,3 87,02 / 48 ГЕС 11,90 / 4,3 11,38 / 6,7 11,75 / 6,5 Блок�станції 7,24 / 2,6 5,67 / 3,3 9,20 / 5,0 та комунальні ТЕЦ
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-2114
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	0372-6436
language	Ukrainian
last_indexed	2025-11-30T11:53:22Z
publishDate	2006
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
record_format	dspace
spelling	Кучук-Яценко, С.І. Лобанов, Л.М. 2008-09-08T15:12:10Z 2008-09-08T15:12:10Z 2006 Інноваційні технології зварювання та діагностики транспортних енергетичних систем / С.І. Кучук-Яценко, Л.М. Лобанов // Вісн. НАН України. — 2006. — N 2. — С. 41-51. — укр. 0372-6436 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2114 uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Наукові доповіді Інноваційні технології зварювання та діагностики транспортних енергетичних систем Article published earlier
spellingShingle	Інноваційні технології зварювання та діагностики транспортних енергетичних систем Кучук-Яценко, С.І. Лобанов, Л.М. Наукові доповіді
title	Інноваційні технології зварювання та діагностики транспортних енергетичних систем
title_full	Інноваційні технології зварювання та діагностики транспортних енергетичних систем
title_fullStr	Інноваційні технології зварювання та діагностики транспортних енергетичних систем
title_full_unstemmed	Інноваційні технології зварювання та діагностики транспортних енергетичних систем
title_short	Інноваційні технології зварювання та діагностики транспортних енергетичних систем
title_sort	інноваційні технології зварювання та діагностики транспортних енергетичних систем
topic	Наукові доповіді
topic_facet	Наукові доповіді
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/2114
work_keys_str_mv	AT kučukâcenkosí ínnovacíinítehnologíízvarûvannâtadíagnostikitransportnihenergetičnihsistem AT lobanovlm ínnovacíinítehnologíízvarûvannâtadíagnostikitransportnihenergetičnihsistem

Інноваційні технології зварювання та діагностики транспортних енергетичних систем

Institution

Similar Items