Оценка механической надежности манжетных уплотнений промысловых трубопроводов в период их ремонта

UDK: 622.692.4:621.646.004.67
DOI: 10.24887/0028-2448-2022-3-99-103
Ключевые слова: эластомеры, бутадиен-нитрильный каучук, уплотнения, герметичность, метод конечных элементов (МКЭ)
Авт.: А.Н. Галкин («Салым Петролеум Девелопмент Н.В.»), Е.В. Машков («Салым Петролеум Девелопмент Н.В.»), Р.Р. Гумеров («Салым Петролеум Девелопмент Н.В.»), к.т.н., З.Т. Ниатшина («Салым Петролеум Девелопмент Н.В.»), к.х.н., А.С. Скачков («Салым Петролеум Девелопмент Н.В.»), И.В. Павлов («Салым Петролеум Девелопмент Н.В.»), В.А. Яхимович (Санкт-Петербургский политехнический университет имени Петра Великого), Е.Л. Алексеева (Санкт-Петербургский политехнический университет имени Петра Великого), М.С. Павлов (Национальный исследовательский Томский политехнический университет), К.К. Манабаев (Национальный исследовательский Томский политехнический университет)

В статье рассмотрены свойства уплотнительной манжеты, изготовленной из бутадиен-нитрильного каучука, и ее надежность. Манжета состоит из двух частей. Передняя кромка имеет специальное упрочнение (армирование), которое обеспечивает сопротивление при работе под давлением. Задняя кромка более эластична, что необходимо для повышения герметичности прилегания к стенке трубы. Эти части привариваются друг к другу и действуют как единое целое. Известно, что при повышении температуры прочность резин снижается, поэтому при высокотемпературном воздействии манжета может разрушиться вследствие снижения прочностных характеристик. Так как манжета состоит из двух частей, в рабочей зоне образуется переход от армированного материала к неармированному. Такой переход является концентратором напряжений, в котором локальные напряжения могут превышать предел прочности эластомера с последующим нарушением целостности манжеты и отслоением двух кромок друга от друга. Целью работы являлась оценка надежности и критических режимов работы уплотнений манжеты при повышении температуры и изменении давления для определения возможных безопасных условий эксплуатации. Представлены результаты лабораторных исследований физико-механических свойств эластомера до и после эксплуатации. Выявлены оптимальные режимы работы. Выполнена оценка показателей надежности эластомеров в процессе их эксплуатации на основании расчетов полей напряжений. Проведено исследование влияния повышенных температур на прочность манжеты. Изучены последствия смещения армирующей сетки относительно проектного положения на несколько миллиметров. Для анализа использован метод конечных элементов.

Список литературы

1. Соколовский A.A. Резина как конструкционный материал для нефтегазодобывающего оборудования // Химическая техника. – 2003. – № 3. – С. 20–22.

2. Зуев Ю.С., Деггева Т.Г. Стойкость эластомеров в эксплуатационных условиях. – М.: Химия, 1986. – 262 c.

3. Лысова Г.А. Гидрированные бутадиен-нитрильные каучуки. Свойства. Рецептуростроение. Применение // Тематический обзор. Сер. Производство резинотехнических и асбестотехнических изделий. – Вып. 6. – 1991. – 56 с.

4. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1994. – 445 с.

5. ENR Pipeline Products. https://enrhottap.com

6. Лавендел Э.Э. Расчет резино-технических изделий. – М.: Машиностроение, 1976. – 232 с.

7. Справочник машиностроителя в 6 т. Т. 3 / под. ред. Н.С. Ачеркана. – М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1956. – 566 с.

8. Composite Material Handbook. V. 3. – USA: Lancaster, Pensylvania: Тechnomic publishing company, Inc., Department of Defence, 2002. – 693 p.


Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) могут только авторизованные посетители сайта.