В Политехе предложили метод оптимизации проектирования и эксплуатации сетей газораспределения

Выпускник Института урбанистики, архитектуры и строительства Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. Максим Буркацкий провёл комплексное изучение механической надёжности полиэтиленовых армированных труб в условиях эксплуатационных нагрузок. Испытания проводились по таким параметрам как внутреннее давление, температурные деформации и внешние воздействия.

Как отмечает сам автор исследования, работа велась в русле решения задач, обозначенных в государственной политике импортозамещения и цифровизации промышленности.

«Сети газораспределения – критически важный элемент энергетической инфраструктуры России. От их надёжности зависит безопасность населения, устойчивость промышленного производства, экологическое благополучие регионов. В условиях реализации стратегических инициатив, закреплённых в указах Президента РФ, необходим переход на современные материалы и технологии, обеспечивающие долговечность, экономичность и минимальное воздействие на окружающую среду. Полиэтиленовые армированные трубопроводы, обладающие повышенной коррозионной стойкостью, сейсмоустойчивостью и адаптивностью к сложным климатическим условиям, становятся ключевым решением для замены стальных аналогов», - отмечает Максим Буркацкий.

Автор провёл верификацию существующей методики прочностных расчетов и получил математическую 3D-модель полиэтиленовой трубы. Образцы прошли проверку на разрывной машине с целью определения диапазона линейной зависимости напряжений от деформации. Далее был задан армирующий слой из стальных нитей, исследованы прочностные свойства в определенном испытаниями диапазоне напряжений. Результаты позволили исследовать напряжения, возникающие в стенках полиэтиленовой армированной трубы, а также взаимодействие стального каркаса с материалом стенки. Были определены такие оптимальные параметры нити каркаса как диаметр, угол наклона и частота расположения, необходимые для оптимизации конструкции.

Исследование показало, что армированные полимерные трубы выдерживают высокие эксплуатационные нагрузки. Расчеты, полевые и лабораторные испытания позволили определить оптимальные конструктивные параметры, обеспечивающие долговечность трубопроводов на горизонте до 50 лет.

Кроме того, доказана экономическая эффективность перехода на полиэтиленовые трубы – расходы снижаются на 25–30%, поскольку уменьшается аварийность, вызванная коррозией и деформацией, а благодаря лёгкости материала и упрощённой технологии укладки сокращаются затраты на установку. Эко-преимущества заключаются в снижении выбросов углекислого газа на 40% по сравнению со стальными трубами за счет отказа от сварки, уменьшения объема земельных работ и снижения энергопотребления при производстве.

«Результаты представляют базу для дальнейшей разработки стандартов в области газораспределения с применением композитных труб из полиэтилена и армирующего слоя. Перспективы дальнейших исследований связаны с расширением применения данного оборудования в смежных отраслях — водоснабжении, нефтехимии, а также с разработкой инновационных композитов на основе переработанных материалов, что усилит вклад в циркулярную экономику», - поделился автор работы.

Исследованием данной темы Максим Буркацкий занимался под руководством доктора технических наук, профессора кафедры «Теплогазоснабжение и нефтегазовое дело» УРБАС СГТУ Оксаны Медведевой.