Статья опубликована в рамках: LXXIV Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 11 февраля 2019 г.)
Наука: Технические науки
Секция: Транспортные коммуникации
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
дипломов
АНАЛИЗ ПОВРЕЖДЕНИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ
FAILURE ANALYSIS OF PIPELINES DURING EARTHQUAKES
Oreshkina Anna Aleksandrovna
student undergraduate, Far Eastern Federal University,
Russian Federation, Vladivostok
Аннотация. В данной статье приводится анализ повреждений магистральных трубопроводов при землетрясениях. На основе анализа фактических данных и результатов исследований состояния трубопроводов, перенесших землетрясения, выделены четыре характерные причины их повреждений.
Abstract. This article provides an analysis of damage to main pipelines during earthquakes. Based on the analysis of actual data and the results of investigations of the state of pipelines that have suffered earthquakes, four characteristic causes of their damage have been identified.
Ключевые слова: слова: магистральный трубопровод; сейсмическая нагрузка; землетрясения; сейсмическое воздействие; аварии.
Keywords: main pipeline; seismic load; earthquakes; seismic effects; accidents.
Магистральные трубопроводы как протяженные линейные объекты оказываются уязвимыми перед опасными природными воздействиями. Одним из источников природных угроз для трубопроводов являются землетрясения большой магнитуды, вызывающие резкие колебания грунта и наносящие серьезные повреждения подземным трубопроводам.
При распространении сейсмической волны в трубе будут возникать инерционные силы, создающие дополнительную нагрузку для нефтепровода и вызывающие сильные деформации трубы, такие как смятия и гофрообразования. При низких пластических свойствах материала трубы возможны появления трещин, изломов и даже разрывов нефтепровода.
Следует заметить, что сейсмическое воздействие на объекты магистрального нефтепровода может вызвать вторичные техногенные аварии, такие как взрывы, пожары, выбросы химически опасных веществ и пр., последствия от которых могут нанести большой экономический и экологический урон и тем самым увеличить ущерб от сейсмического воздействия.
Согласно современным отечественным [4–6] и зарубежным [1-3] отчетам по авариям на магистральных трубопроводах, процент аварий, вызванных землетрясениями, оказывается незначительным. Несмотря на это, в подавляющем большинстве случаев одно сейсмическое событие, ввиду слабой прогнозируемости, может нанести ущерб во много раз превышающий ущерб от других геологических процессов, таких как оползни, осадки и пучения.
В таблице 1. представлена информация за последние 60–70 лет о повреждениях, полученных магистральными трубопроводами в результате сейсмических событий.
Таблица 1.
Повреждения магистральных трубопроводов во время землетрясений
|
Место |
Дата |
Магнитуда |
Последствия |
|
Керн Каунти, США
|
21.07.1952 |
7,7 |
На поверхности земли – трещины, выпучивание грунта. Изогнут участок трубопровода (диаметр 850 мм) над АТР. Выпучивание трубопровода из грунта под действием осевых и скручивающих усилий составило 11 и 26 см. |
|
Ниигата, Япония |
16.06.1964 |
7,5 |
Значительные деформации в толще грунтового массива; трещины на поверхности земли; неравномерные просадки; разжижение грунтов (песков). Серьезные повреждения трубопроводов; гильотинные разрывы трубопроводов от действия продольных сейсмических сил (65 %). 52 % пострадавших сооружений были расположены параллельно направлению распространения сейсмических волн; 54 % – в районах с мягкими намывными грунтами (старое русло реки). |
|
Долина Сан-Фернандо, США |
09.02.1971 |
6,7 |
Значительные деформации грунта. Многочисленные повреждения (разрывы) подземных и надземных трубопроводов различного назначения; разрывы сварных стыков. Наибольшие повреждения трубопроводов в зонах АТР. |
|
Таншань, провинция, Хэбэй, Китай |
28.07.1976 |
7,0 |
Разрушение подземных трубопроводов в зоне пересечения АТР. Повреждение трубопроводов, расположенных вдоль разлома. Трубопроводы большего диаметра пострадали незначительно. |
|
Газли, Узбекская ССР, СССР |
08.04.1976 17.05.1976 |
7,0 7,2 |
Существенные проседания поверхности на участках трубопроводов, где грунт засыпки был недостаточно уплотнен. Выход трубопроводов из-под земли; деформации трубопроводов. |
|
Спитак, Армянская ССР, СССР |
07.12.1988 |
7,1 |
Повреждения на 2 нитках магистрального газопровода Ленинакан–Спитак–Кировакан (диаметр 500 и 700 мм; толщина стенки 8 мм, на переходах 9 мм). Разрушения с истечением газа (22-й и 29-й км). Деформация трубопровода на протяженном (около 200 м) участке (23-й км). |
|
Нортридж, США |
17.01.1994 |
6,7 |
Многочисленные разрывы подземного трубопровода (диаметр 10 дюймов) на протяженном участке (около 250 мм). Разлив нефти. Загрязнение реки Санта-Клара. |
|
Денали, США |
02.11.2002 |
7,9 |
Повреждение опор (компенсаторов) наземного Трансаляскинского нефтепровода. Незначительные повреждения трубопровода. |
|
Мияги, Япония |
07.04.2011 |
7,2 |
Деформация грунтового массива. Повреждения и разрушения подземных трубопроводов, подъем из-под земли участков трубопровода под действием значительных продольных сжимающих усилий. |
На основе анализа фактических данных и результатов исследований состояния трубопроводов, перенесших землетрясения, можно выделить четыре характерные причины их повреждений:
1. Распространение сейсмической волны вдоль трубопровода, деформации грунтового массива. На линейном участке трубопровода возникают значительные по величине напряжения сжатия (растяжения), приводящие к деформированию и разрушению сооружения. Такие повреждения (разрушения), как правило, возникают вблизи эпицентра землетрясения, где амплитуда смещения грунта в сейсмической волне достаточно велика. Определенную роль при этом играет степень защемления трубопровода в грунте.
2. Возникновение осевых удлинений (укорочений) отдельных участков трубопровода или деформаций сооружения вследствие изгиба, вызванных различными деформациями соседних участков трассы, сложенных грунтами с различными динамическими свойствами.
3. Деформации от изгиба, изломы, срезы трубопроводов; осевые деформации в местах соединения отдельных участков трубопроводов между собой, присоединения трубопроводов к различному оборудованию или трубопроводам другого диаметра или направления.
4. Вертикальные перемещения (просадки) трубопровода. Возникают на трубопроводах с нежесткими стыками, а также на вертикальных участках трубопроводов, присоединенных к горизонтальным просевшим участкам.
Список литературы:
- Интернет-сайт Ассоциации операторов магистральных сухопутных газопроводов Великобритании UKOPA (United Kingdom Onshore Pipeline Operators' Association). – Режим доступа: www.ukopa.co.uk; дата обр. 03.01–20.01.2019.
- Интернет-сайт Европейской ассоциации нефтяных компаний CONCAWE (Conservation of Clean Air and Water in Europe). – Режим доступа: http://www.concawe.be; дата обр. 03.01–20.01.2019.
- Интернет-сайт Европейской группы по сбору данных об авариях на газопроводах EGIG (European Gas Pipeline Incident Data Group). – Режим доступа: www.eggi.nl; дата обр. 03.01–20.01.2019.
- Интернет-сайт Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор). – Режим доступа: http://www.gosnadzor.ru/; дата обр. 03.01–20.01.2019.
- Информационный бюллетень Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, 2014 [Текст] / Ростехнадзор; НТЦ «Промышленная безопасность». – М., 2014. – Вып. 5(74) – 68 с.
- Информационный бюллетень Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору, 2015 [Текст] / Ростехнадзор; НТЦ «Промышленная безопасность». – М., 2015. – Вып. 5(80) – 96 с.
дипломов
Оставить комментарий