Методику, учитывающую различные типы напряжения, которое возникает в системе трубопровода из полимерных труб, для прогнозирования срока ее службы, разработали специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 14 апреля сообщает пресс-служба вуза.

В настоящее время всё чаще трубы из металла стали при прокладке трубопроводов заменяться трубами из полимерных композиционных материалов, например, стекловолокна. Такие трубы, в отличие от металлических, обладают высокой коррозионной стойкостью, низким коэффициентом трения для перекачиваемой жидкости и меньшей массой.

Однако сейчас срок службы полимерно-композиционных труб прогнозируется на основе анализа прочности для условий статической нагрузки, без учета динамического характера нагрузки в процессе их эксплуатации. Чтобы восполнить этот пробел и точно оценивать эксплуатационные характеристики полимерных труб, учеными Пермского Политеха была разработана новая методика.

Результаты ее исследования представлены в статье, подготовленной в соавторстве с учеными Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана, «Виброакустический метод диагностики влияния импульсной нагрузки на стеклопластиковые трубы, опубликованной в журнале Polymer Science, Series D (№ 15, 2022 год).

Один из авторов методики, профессор кафедры «Ракетно-космическая техника и энергетические системы», доктор технических наук Алексей Сальников пояснил задачу, стоявшую перед исследовательским коллективом:

«На данный момент не существует единой устоявшейся методологии оценки и прогнозирования эксплуатационных характеристик трубопроводов из полимерных композитных материалов в условиях, приближенным к реальным. Между тем, нагрузки, вызываемые, к примеру, работой насосов создают динамическое напряжение в теле трубы, которое ведет к появлению микротрещин, а они со временем — к разрушению трубопровода, что мы и наблюдали в ходе исследования на реальных примерах. Поэтому для дальнейшего расширения сферы применения поликомпозитных труб необходимо доработать созданную экспериментальную и теоретическую базу, которая принимала бы во внимание влияние всех видов потенциальной нагрузки и различные размеры труб».

Для экспериментальной проверки методики нагружение труб из стеклопластика диаметром 75 и 130 мм выполнялось с помощью спроектированной учеными ПНИПУ установки.

В ее состав входят: система создания нагрузки внутренним давлением, система ударного (импульсного) нагружения образца и ряд других устройств для воспроизведения как статического давления на трубу, так и разных типов динамической нагрузки.

Эксплуатационные характеристики труб на экспериментальной установке определялись виброакустическим методом: в образце под воздействием системы нагрузки возникает виброакустическое поле, сигналы которого регистрируются датчиками и расшифровываются специализированными компьютерными программами.

Информация о возникших под действием внешних сил вибрациях в трубах используется для оценки наличия в них дефектов и повреждений, позволяющей прогнозировать срок службы трубы.

Полевые испытания предложенного метода уже проводятся на трубопроводах ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ».