Учёные Санкт-Петербургского горного университета императрицы Екатерины II получили патент на принципиально новое устройство для снижения остаточных напряжений. Этот снаряд позволит сократить число дефектов трубопроводов и, как следствие, увеличить межремонтный период их эксплуатации.
Как известно, одно из наиболее уязвимых мест любой трубы – это сварной шов. И дело не только в том, что рабочий может выполнить его непрофессионально, то есть неравномерно сплавить края двух изделий или допустить попадание на деформируемый участок каких-то посторонних микрочастиц, что приведёт к появлению трещин. Даже когда все стандарты качества соблюдены, вероятность того, что рано или поздно утечка произойдёт именно здесь, весьма велика.
Всё потому, что при воздействии на металл высоких температур, в его кристаллической структуре возникают растягивающие остаточные напряжения, которые негативно влияют на прочность и долговечность конструкции. То есть, какие бы усилия ни предпринимал собственник нефте- или газопровода, сварные соединения в той или иной степени всё равно останутся слабыми звеньями в цепочке транспортировки ископаемого топлива.
Для того, чтобы минимизировать количество дефектов, швы, после того, как они остынут, в обязательном порядке подвергаются специальной обработке с целью восстановления свойств материала и возвращения ему прежней устойчивости к агрессивному воздействию окружающей среды. Для этого можно использовать устройства различной модификации в зависимости от предпочтений каждого следующего инженера или сварщика. Но все они обладают одним большим недостатком – их невозможно применять после изоляционно-укладочных работ на трубопроводе, поскольку они предназначены лишь для работ с его внешней стороны.
«Мы провели множество лабораторных экспериментов, которые ясно дали понять, что ультразвуковая обработка околошовной зоны даёт гораздо больший результат и позволяет эффективнее снижать растягивающие напряжения, в том случае, если проводить её с внутренней стороны. Следующим этапом наших изысканий стало проектирование и создание изделия, которое могло бы двигаться внутри трубы совместно с транспортируемой средой, то есть углеводородами, и с необходимой интенсивностью воздействовать на сварные соединения», - рассказал доцент кафедры хранения нефти и газа Санкт-Петербургского горного университета Александр Палаев.
Второй участник научного коллектива аспирант Антон Красников уточнил, что все магистральные нефте- и газопроводы оснащены специальными камерами для запуска и приёма очистных и диагностических устройств, расположенными на компрессорных станциях. Они позволяют бороться с засорениями, которые периодически возникают в трубе вследствие осаждения выносимых из скважины твёрдых частиц, выпадения кристаллов парафина или каких-то других причин, и могут быть использованы, в том числе, для эксплуатации снаряда, созданного учёными первого технического вуза России.
«Наше устройство оснащено съёмным аккумулятором и блоком управления, куда дистанционно подаются те или иные команды, в том числе на начало и завершение работы, включение ультразвукового генератора и обработку околошовной зоны сварного соединения с использованием колебательных систем. Её производят мощные инденторы, то есть преобразователи ультразвуковых частот в механические колебания, за счёт которых и происходит процесс обработки металла для снижения остаточных напряжений», - пояснил Антон Красников.
Технологией, созданной в стенах Горного университета, уже заинтересовались компании, занимающиеся транспортировкой ископаемого топлива. Ведь спрос на него во всём мире становится всё выше и выше. Так, по последним прогнозам МЭА потребление нефти на нашей планете по итогам нынешнего года составит в среднем рекордные 102 млн баррелей в сутки, а в следующем возрастет ещё больше – до 103 млн бочек. То есть актуальность внедрения таких инноваций в перспективе будет только расти.
Кстати, можно сказать, что учёные кафедры транспорта и хранения нефти и газа петербургского вуза уже поставили подобные разработки «на поток». Ведь совсем недавно они презентовали другое изделие, предназначенное для эксплуатации внутри трубы. Это миниатюрный аппарат, размером с теннисный мяч, в задачу которого входит мониторинг нефте- и газопроводов. Его емкостные и акустические датчики способны передавать оператору информацию о самых разных проблемах, угрожающих безопасности и продуктивности транспортировки углеводородов. Например, о скоплениях воды, утечках или незаконных врезках.
