Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Россия:

М. А. Самарин, студент кафедры оборудования нефтяных и газовых промыслов
Э. Ю. Балаев, старший преподаватель кафедры наземного транспорта и механики, эл. почта: Balaev1122@mail.ru
Н. А. Шостак, доцент кафедры нефтегазового дела, канд. техн. наук

Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Россия¹ ; АО «Газпром газораспределение Краснодар», Краснодар, Россия²:

А. В. Дьяченко, студент кафедры оборудования нефтяных и газовых промыслов¹, слесарь по эксплуатации и ремонту газового оборудования 5 разряда²

Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения технического ресурса и конструкционной надежности поворотной дисковой заслонки путем модернизации ее конструкции. Дисковая поворотная заслонка является наиболее перспективным видом запорно-регулирующей арматуры для объектов нефтегазовой и химической промышленности. Основной ее проблемой является малый технический ресурс и значительный нереализованный потенциал надежности. Увеличение технического ресурса и реализация потенциальной надежности позволит минимизировать затраты на эксплуатацию в связи с плановыми ремонтами, а также риски простоя технологических линий в связи с аварийными отключениями, обеспечить требования промышленной безопасности и экологического законодательства, ускорить внедрение на производствах запорно-регулирующей арматуры данного класса. Целью данного исследования является повышение показателей технического ресурса и надежности дисковой поворотной заслонки путем модернизации конструкции с применением сплавов с эффектом памяти формы. Для достижения поставленной цели был проведен анализ прочностных характеристик и возникающих деформаций седла разрабатываемой и существующих конструкций дисковой запорной арматуры, описаны результаты исследований абразивной и кавитационной стойкости сплава Ni – Ti с эффектом памяти формы, продемонстрирована модель седла, изготовленная из сплавов, способных к термоупругим фазовым превращениям, а также показано деформационное поведение седла, обеспечивающее монтаж. Результатом исследований стала предложенная конструкция запорно-регулирующей арматуры, которая с точки зрения сложности изготовления сопоставима по трудоемкости с существующими конструкциями, но при этом обладает большим техническим ресурсом в связи с отсутствием в ней дополнительной линии разъема, образуемой в существующих конструкциях за счет сопряжения патрубка и корпуса. Монтаж седла в проточку корпуса обеспечивается особенностью материалов с эффектом памяти формы, а повышенные эксплуатационные характеристики обусловлены особенностью свойств сплавов с эффектом памяти формы, в частности псевдоупругостью, проявляемой при эксплуатации в температурном интервале Af < T < Md.

1. Гуричев Д. Ф. Трубопроводная арматура : справочное пособие; 2-е изд., перераб. и доп. — Л. : Машиностроение, 1981. — 368 с.
2. Лисанов М. В., Сумской С. И., Савина А. В. Анализ риска магистральных нефтепроводов при обосновании проектных решений, компенсирующих отступления от действующих требований безопасности // Безопасность труда в промышленности. 2010. № 3. С. 58–66.
3. ГОСТ 28338–89. Соединения трубопроводов и арматура. Номинальные диаметры. Ряды. — М. : Издательство стандартов, 1997.
4. Кочеткова Л. И. Анализ требований к разработке систем мониторинга магистральных нефтепроводов // Новые информационные технологии в нефтегазовой отрасли и образовании. 2019. С. 138–142.
5. Смирнов В. В. Требования нормативных документов при разработке методики контроля деформаций надземных магистральных нефтепроводов в криолитозоне // Приоритетные научные направления: от теории к практике. 2013. № 7. С. 90–98.
6. Wei Z. G., Sandstrorom R., Miyazaki S. Shape-memory materials and hybrid composites for smart systems: Part I. Shapememory materials // Journal of Materials Science. 1998. Vol. 33. P. 3743–3762.
7. James R. D., Hane K. F. Martensitic transformations and shapememory materials // Acta Materialia. 2000. Vol. 48. P. 197–222.
8. ГОСТ 27674–88. Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения. — М. : Издательство стандартов, 1992.
9. ASTM G 0032-16R21E01. Standard test method for cavitation erosion using vibratory apparatus. — Published : 23.06.2021. — West Conshohoсken : ASTM International, 2021.
10. SolidWorks Simulation // Docslide. 2012. URl: https://help.solidworks.com/2022/English/SolidWorks/SWHelp_List.html?id=2a47c00936e54078bc4899504b5224e6#Pg0 (дата обращения: 05.02.2022).
11. Пат. 208774 РФ. Заслонка поворотная дисковая; заявл. 05.10.2021 ; опубл. 13.01.2022, Бюл. № 2.
12. Бледнова Ж. М., Махутов Н. А., Чаевской М. И. Поверхностное модифицирование материалами с эффектом памя ти формы. — Краснодар : Издательский дом «Юг», 2009. — 356 с.
13. Бледнова Ж. М. Материалы с эффектом памяти формы и устройства на их основе в обеспечении безотказности аккумуляторных батарей космического назначения. — Краснодар : Издательский дом «Юг», 2013. — 161 с.
14. Culshaw B. Smart structures and materials. — Boston : Artech House, 1996. — 207 p.
15. Weinong C., Bo S. Temperature dependence of a NiTi shape memory alloy’s superelastic behavior at a high strain rate // Journal of mechanics of materials and structures. 2006. Vol. 1, No. 2. P. 339–356.
16. He J. L., Won K. W. Cavitation-resistant TiNi films deposited by using cathodic arc plasma ion plating // Journal Wear. 1999. Vol. 233–235. P. 104–110.
17. ГОСТ 5632–72. Стали высолегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки. — М. : Издательство стандартов, 2004. — 64 с.
18. Пат. 8438 U1 РФ. Заслонка поворотная дисковая / А. П. Кулиш, А. А. Туленко, Е. Л. Лежнин и др. ; заявл. 19.03.1997 ; опубл. 16.11.1998.
19. Pat. 1536837A UK. Butterfly valve ; applied: 05.04.1977 ; published : 20.12.1978.
20. Pat. 5305787A USA. Disk valve with improved disk mounting / Theodore E. Thygesen ; applied 03.02.1993 ; published 26.06.1994.
21. Анциферов А. А., Чиркова Е. В., Кучеренко М. Н. Устранение ударов при закрывании дискового затвора на дренаже горизонтальных отстойников // Градостроительство и архитектура. 2021. Т. 11, № 1. С. 56–62.
22. Ya Xu. Development of shape memory alloy smart composites // AIST Today. 2002. Vol. 2, No. 8. P. 12.