Техниические науки/3. Отраслевое машиностроение

Д.т.н. Карелин И.Н.

Российский государственный университет нефти и газа имени И.М.Губкина, Москва

Инновационное совершенствование нефтегазовых трубопроводных устройств (НГТУ)

Методологический принцип разделения функций в конструкциях трубопроводных устройств для загрязненных механическими примесями газообразных и жидких сред (например, природный газ и нефть) [1] разработан с целью, соответствующей одному из приоритетных направлений развития ОАО «Газпром». Формулировка направления такова: повышение экологической и промышленной безопасности нефтегазового производства. Упомянутый принцип является основой прикладных инновационных разработок, применимых в газонефтяном и нефтехимическом машиностроении. Приложение данного принципа к модернизации существующих конструкций изделий показало возможность использования в них такого нетрадиционного для арматуростроения конструкционного материала, как техническая керамика [2]. Такой материал имеет существенные преимущества перед другими в плане эрозионной и коррозионной стойкости. Безусловно, при наличии ограничений. Причем керамика применяется не в качестве покрытия, а в качестве монолитных вставок, целесообразность которых научно обоснована [3] и практически доказана [4].

Реализация принципа разделения функций позволяет организовать в окрестности участков деталей проточной части изделия, изнашиваемых загрязненным потоком среды, такую газодинамическую ситуацию, которая создает условия для наиболее эффективного размещения на деталях цельнокерамических элементов. Исследование прочности с учетом известной нестабильности прочностных свойств конструкционных керамических материалов и выбор характера сопряжения кольцевых керамических элементов со стальными деталями [5] явились убедительным аргументом в пользу разработки модернизированных, т.е. защищенных патентами РФ на изобретения, конструкций распространенных газонефтяных трубопроводных устройств. Среди них испытанные в эксплуатации опытные образцы мелкоразмерных (до DN150 мм) модернизированных изделий:

- задвижка клиновая с керамическими кольцами, RU 2059907 и задвижка клиновая, RU 2094682;

- запорный узел, RU 2002151 (шиберной задвижки и шарового крана);

- задвижка поворотная износостойкая, RU 2206006;

- дроссельный узел, RU 2080507.

Будучи инновационными (автор имеет более 30 патентов РФ на изобретения) данные технические решения в России долгое время машзаводами разного профиля осваивались до этапа завершения эксплуатационных испытаний опытных образцов заводского производства. И несмотря на заметно положительные результаты испытаний последующему освоению серийного производства постоянно мешали многочисленные факторы коммерческого и/или бюрократического характера.

В настоящее время на их преодоление решился белорусский завод энергетического машиностроения. В 2013 году завод экспонировал свою продукцию на международной выставке PCVExpo в Крокус центре в Москве, включая модернизированный шаровой кран DN 50 мм PN 8,0 МПа (рис. 1),

изготовленный по патенту автора настоящего доклада № 2516758. Модернизированная шаровая запорная арматура завода успешно прошла испытания на саратовском полигоне ОАО «Газпром».

Отличительной особенностью проводимых прикладных исследований надежности НГТУ является определенная универсальность методологического принципа разделения функций, что делает возможным распространять результаты и на подобные изделия других отраслей промышленности, где существуют аналогичные проблемы.

Рис. 1. Фрагмент выставочного стенда с модернизированными изделиями.

Литература:

1.Karelin I.N. Function division in wear-resistant pipeline elements. - Chemical and Petroleum Engineering, Vol. 43, Nos. 5–6, 2007, pp.280-286

2.Карелин И.Н. Модернизация запорно-регулирующей трубопроводной арматуры (ЗРТА) для абразивсодержащих рабочих сред.- Химическая техника, 2002, №3, с.15-17

3. Karelin I.N. Development of a Method for Selecting Technical Ceramics

for Protection against Abrasive Erosion. - Journal of Friction and Wear, 2010, Vol. 31, No. 3, pp. 214–227.

4.Карелин И.Н. Техническая керамика в нефтегазовых трубопроводных устройствах. Опыт применения в России.- Palmarium Academic Publishing, Saarbrucken, Germany. 2012. 284 с.

5.Карелин И.Н. Выбор сопряжений в сталь-керамических деталях запорной арматуры. - Газовая промышленность, 2001, №4, с.17-20.