ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПАМЯТЬЮ ФОРМЫ В НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Р. В. Агиней, В. О. Некучаев, Е. В. Семиткина, М. В. Терентьева

Аннотация


Открытие эффекта памяти формы (ЭПФ) в области физики металлов послужило началом для большого этапа исследований новых материалов, обладающих специфическими свойствами. Никелид титана (NiTi) известен как сплав, проявляющий большой по величине эффект памяти формы и одновременно обладающий хорошей прочностью, пластичностью и коррозионной стойкостью. Практическое применение данных материалов в различных устройствах началось только в семидесятых годах прошлого столетия. Настоящая работа посвящена исследованию возможности применения материалов с ЭПФ для решения частных задач в нефтегазовом комплексе (НГК), включая применение материалов ЭПФ в качестве соединительных элементов трубопроводов и арматурных стержней для фундаментов крупногабаритных конструкций, эксплуатируемых в сложных инженерно-геологических условиях. Данные предложения позволят обеспечить значительный запас прочности рассматриваемых объектов НГК и их безопасную эксплуатацию. Выполнен анализ отечественных и зарубежных работ, посвященных применению материалов с ЭПФ в различных сферах нефтегазовой отрасли. Приведены сведения об основных физических, механических и функциональных свойствах сплавов с ЭПФ. Выполнено теоретическое обоснование эффективности применения материалов с ЭПФ в качестве муфтовых соединительных элементов для промысловых трубопроводов как альтернатива огнеопасным сварочным работам на предприятиях повышенной пожароопасности, а также применение преднапряженной арматуры из сплавов с ЭПФ для конструкции плитных фундаментов крупногабаритных резервуаров для углеводородов взамен традиционного армирования. Расчет напряжений и деформаций в программной среде ANSYS показал высокую потенциальную эффективность применения технологии ЭПФ для реализации описанных задач.

Ключевые слова


память формы;никелид титана;соединительная муфта;армирование бетона;shape memory;titanium nickelide;coupling;concrete reinforcement;

Полный текст:

PDF

Литература


Ооцука К., Симидзу К., Судзуки Ю. Сплавы с эффектом памяти формы. М.: Металлургия, 1990. 224 с.

Шишкин С.В., Махутов Н.А. Расчет и проектирование силовых конструкций на сплавах с эффектом памяти формы. М.-Ижевск: НИЦ R&C Dynamics, 2007. 456 с.

Volkov A.E., Belyaev F.S., Evard M.E., Volkova N.A. Model of the Evolution of Deformation Defects and Irreversible Strain at Thermal Cycling of Stressed TiNi Alloy Specimen // MATEC Web of Conferences. 2015. Vol. 33. No. 5. P. 1-5.

Debbarma S.R., Saha S. Review of Shape Memory Alloys Applications in Civil Structures, and Analysis for its Potential as Reinforcement in Concrete Flexural Members // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2013. Vol. 4. Issue 1. P. 924-942.

Бледнова Ж.М., Степаненко М.А. Роль сплавов с эффектом памяти формы в современном машиностроении. Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2012. 69 c.

Беляев С.П., Волков А.Е., Ермолаев В.А., Каменцева З.П., Кузьмин С.Л., Лихачев В.А., Мозгунов В.Ф., Разов А.И., Хайров Р.Ю. Материалы с эффектом памяти формы. Т. 1. СПб.: Изд-во НИИХ СПбГУ, 1998. 374 с.

Бледнова Ж.М., Махутов Н.А., Русинов П.О., Степаненко М.А. Механические и трибологические свойства многофункциональной композиции «основа - материал с эффектом памяти формы» // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81. № 3. С. 41-49.

Li S., Dezhi L., Qianqian G., Jianhong Z. Analysis on Factors Affecting the Self-Repair Capability of SMA Wire Concrete Beam // Hindawi Publishing Corporation Mathematical Problems in Engineering. 2013.Vol. 2013. P. 1-9.

Андронов И.Н., Семиткина Е.В., Применение муфты переменного диаметра из материала с памятью в качестве соединительного элемента на промысловых трубопроводах // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2017. № 11. С. 20-27.

Пат. 2619578 РФ, МПК E 04 G 21/12. Способ создания предварительного напряженного состояния в армированной бетонной конструкции / И.Н. Андронов, С.Н. Беляев, Н.С. Майорова, Е.В. Семиткина, М.В. Терентьева. 2015146788, Заявлено 29.10.2015; Опубл. 16.05.2017. Бюл. № 14.

Андронов И.Н., Семиткина Е.В., Компьютерное моделирование НДС неразъемного конструкционного соединения с эффектом памяти формы в интерфейсе ANSYS // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2018. № 6. С. 47-52. DOI: 10.30713/ 0130-3872-2018-6-47-52.

Коновалов П.А., Мангушев Р.А., Сотников С.Н., Землянский А.А., Тарасенко А.А. Фундаменты стальных резервуаров и деформации их оснований. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2009. 336 с.

Андронов И.Н., Терентьева М.В. Разработка надежной преднапряженной конструкции фундамента резервуара для нефти и нефтепродуктов в сложных инженерно-геологических условиях // Нефтегазовое дело. 2016. № 1. С. 123-129.

Андронов И.Н., Терентьева М.В. Проектировочный расчет упрочнения резервуаров сжиженного природного газа путем армирования стержнями из материалов с памятью // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2017. № 6. С. 32-37.

Андронов И.Н., Терентьева М.В. Компьютерное моделирование конструкции плитного фундамента резервуара для нефти и нефтепродуктов с использованием арматуры из материалов с памятью // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2018. № 3. С. 46-54. DOI: 10.30713/0130-3872-2018-3-46-54.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2020-1-39-47

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2020 Р. В. Агиней, В. О. Некучаев, Е. В. Семиткина, М. В. Терентьева

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

УФА, УГНТУ, 2020