NEFT VƏ QAZ SƏNAYƏSİNDƏ KOMPOZİT-LİFLİ BORULARIN HERMETİKLİYİNİN TƏMİN EDİLMƏSİ

Yük altında, xüsusən də daxili təzyiq aitında işləyən kompozit materiallardan hazırlanmış bütün məhsulların əsas çatışmazlığı - liflər üzərində bir yük tətbiq edildikdə çatlamaya qarşı aşağı müqavimətə malik olmasıdir.
Qeyd etmək lazımdır ki, kompozit materiallar, o cümlədən şüşə plastik borular yükləndikdə ciddi zədələnmələrə məruz qalır [1,2].
Təcrübə göstərir ki, daxili təzyiqin təsiri altında kompozit materiallardan hazırlanmış məmulatların divarlarının nəzərə çarpan çatlamasının başlanğıcı artıq  σ= (0,2 ÷ 0,3) σv gərginliklərində baş verir. Qeyd etmək lazımdır ki, σv kompozit   materialın müvəqqəti müqavimətində, yəni, σ monolit həddini aşdıqda və ya sərtliyi artırılmış bağlayıcılardan istifadə etdikdə şüşə plastic borularının quruluşunun  aşağıdakı kimi olur (şəkil 1).

Bu, bütövlükdə materialın möhkəmliyinin nəzərəçarpacaq dərəcədə azalmasına səbəb olmur, çünki yüklərin qəbulunda bağlayıcının payı liflərin möhkəmliyinin 3% -dən çox deyil, lakin materialların hermetikliyinin pozulmasına səbəb olur (xüsusən, yüksək daxili təzyiq altında işləyən boru kəmərlərinin, müxtəlif çeşidli balonların və s.). Bu isə tamamilə qəbuledilməzdir.
Müəlliflər tərəfindən aparılan tədqiqatlar belə nəticəyə gəlməyə imkan verdi ki, möhkəmliyin itirilməsinə səbəb olan kompozit boru bağlayıcısının çatlaması prosesi yüksək iş təzyiqlərinin təsiri altında konstruksiyanın işləməsi zamanı qaçılmazdır [3-6].
Beləliklə, kompozit boruların layihələndirilməsi və istehsalı zamanı onların hermetikliyini təmin etmək ən vacib, mürəkkəb və məsuliyyətli vəzifədir.
Şüşə plastik borunun divarı konstruksiyaların bərabər möhkəmliyi prinsipi əsasında tərtib edildiyindən, daxili təzyiqlə yükləndikdə divarda yaranan mikro çatların intensivliyi və tezliyi borunun uzununa və eninə təbəqələri üçün (spiral sarıma üsulu ilə istehsal olunan divar konstruksiyasının kəsişən təbəqələri üçün) orta hesabla eyni olacaqdır. 
Beləliklə, struktur kompozit divarın kəsişən təbəqələrində yaranan mikro çatlar bir-biri ilə görüşərək, boru divarına və ya müəyyən bir dərinliyə nüfuz edən kanallar (və ya kapilyarlar) vasitəsilə formalaşır. Üstəlik, onlardan bəziləri gizli (orta) xarakterə malik ola bilər, yəni kompozit divarın nə daxili, nə də xarici səthində çıxışı olmaya bilər.

Bağlayıcının çat əmələ gəlməsi proseslərinin ətraflı təhlili, çatların yerləşməsinin kvazimüntəzəmliyini  və onların kompozit lifli materialın bütün təbəqələri və həcmi üzrə müqayisəli olaraq bərabər paylanmasını göstərir.
Bu proses aydın bir xarakter daşıyır və eksperimental iş zamanı qeyd edilmişdir.
Xüsusilə, həm eninə, həm də uzununa təbəqələrdə çatların yerləşməsinin qanunauyğunluğunun mənzərəsi şüşə lifli boru divarının dağıdıcı  daxili təzyiqlə yükləndikdən sonra yaranmış mikrostruktur fotoşəkildə (şəkil 2) aydın görünür. 

Bu paylanma nəticəsində uzununa və eninə çatların kəsişmə nöqtələrində bütün boru divarına nüfuz edən və son nəticədə onun hermetikliyinin pozulmasına səbəb olan düz kapilyarlar yaranır.
Kompozit materialın çatlaması zamanı əmələ gələn kapilyarların ümumi en kəsiyinin ölçüləri     materiala təsir edən uzununa σ1 və eninə σ2 gərginliklərin qiymətlərinə mütənasib olacaqdır.

Kompozit boru divarının strukturunda məmulatın hermetikliyinin pozulmasına gətirib çıxaran çatların yaranması prosesinin qaçılmazlığı bizi onun hermetikləşdirilməsi yollarını axtarmağa məcbur edir.
Şüşə plastik borularda bu məqsədlə istifadə edilən kipləşdirici təbəqələrin (örtüklərin) tətbiqi, tədqiqatlardan göründüyü kimi, boruların keyfiyyətinə zəmanət vermir.

İstər təbii qazın nəqli zamanı, istərsə də tərkibində səmt qazı olan neftin daşınması zamanı borunun hermetikliyinin  pozulmasına səbəb olan müxtəlif növ diffuziyaların yaranmasının  mümkünlüyü istisna olunmur. Bundan başqa, “kipləşdirici təbəqə-kompozit boru” interfeys zonasına  qazın  daxil olması  borunun daxili divarlarında "kesson xəstəliyi" və ya "kesson təbəqələşməsi" adlanan kipləşdirici təbəqənin ayrilmasına və sonradan şişməsinə səbəb olur (şəkil 3). 

Beləliklə, şüşə plastik borunun hermetikləşdirilməsi problemini yalnız kipləşdirici təbəqələrdən istifadə etməklə həll etmək mümkün deyil, çünki kipləşdirici təbəqə vasitəsilə qazın yayılması mexanizmlərindən ən azı biri baş verəcəkdir [7].
Müəlliflər “kesson qabığını” aradan qaldırmağa kömək edən daxili yivli kipləşdirici təbəqəsi olan şüşə plastik boru üçün konstruksiya təklif edir.
Yivli kipləşdirici təbəqəsi olan kompozit borunun konstruksiyası 3D kompleks spiral-çarpaz və tangensial möhkəmləndirmənin inteqral sxeminə əsaslanır [8].
Fasiləsiz yüksək sürətli spiral sarğı (± 45° bucaq altında çarpazlaşan) bantlama spiral təbəqəsi ilə boru istehsalının texnoloji səmərəliliyini ən yüksək səviyyədə təmin edir.
Spiral çarpaz möhkəmləndirmə, boru divarının elastik deformasiyasının enerjisini daxili təzyiqin təsirindən spiral xətlərin (armatur liflər) ± 45° bucaqlardan ± 55°44´ tarazlıq bucaqlarına doğru strukturdaxili qüvvə yerdəyişməsinə yönəltməyə imkan verir.
Nəticədə, yaranan eninə mikro çatlar kortəbii birləşir   və öz-özünə hermetikləşir. Bu zaman  borunun çatlamaya qarşı  müqaviməti və sıxlığı əhəmiyyətli dərəcədə artır.
Kipləşdirici təbəqənin materialı hər hansı bir mənşəli ola bilər (metal, polimer, rezin və s.).
Hazırlanmış kompozit borunun baza konstruksiyası Şəkil 4-də göstərilmişdir. 

Təcrübi olaraq müəyyən edilmişdir ki, spiral yivli daxili kipləşdirici təbəqəsi olan boruda axın sürəti azalmır, bəzi hallarda isə cüzi olsa da (5%-ə qədər), elastomer materiallardan hazırlanmış kipləşdirici təbəqəsinə malik olan borudakı axın sürətini üstələyir.
Ölçmələr ultrasəs "Flexim" sərf  ölçən cihazdan istifadə etməklə aparılmışdır.
Beləliklə, yivli kipləşdirici təbəqəsi olan şüşə plastik borunun konstruksiyası yalnız "kesson təbəqələşməsi" və boru divarlarının hermetiksizləşməsi şəklində arzuolunmaz hadisələrin qarşısını almağa imkan verir, eləcə də də axın sürətinə mane olmur, əksinə metal boru ilə müqayisədə axını sürətləndirir və bununla da boru kəmərinin bütövlükdə ötürmə qabiliyyətini artırır.

Keywords

meqale,açar

References

1.    Цыплаков О.Г., Цхадая Н.Д., Ягубов Э.З. и др. Труба для транспортирования агрессивной среды под высоким давлением: Пат. 2117206, Россия, 6 F 16 L 9/14 / Заявл. 14.03.97.; Опубл. 10.08.98. –  Бюл. N 22.    
2.     Яковлев Н.О., Гуляев А.И., Лашов О.А. Трещиностойкость слоистых полимерных композиционных материалов (обзор) // Научно-технический журнал «Труды ВИАМ». – 2016. – N 4.
3.    Яковлев Н.О., Луценко А.Н., Артемьева И.В. Методы определения межслоевой трещиностойкости слоистых материалов // Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2015. – N 4 – С. 57 – 62.
4.    Исанова А.В., Долгих А.А., Петров С.А., Задвицкий Р.А. Использование композитных материалов в нефтегазовой отрасли // Градостроительство. Инфраструктура. Коммуникации. – 2020. –  N 2. – С. 39 – 44.

5.    Исанова А.В., Долгих А.А., Петров С.А., Задвицкий Р.А. Использовани композитных материалов в нефтегазовой отрасли // Авиационные материалы и технологии. – 2016. – N 1. – С. 79 – 85.
   6.    Ягубов Э.З. Актуальность проблемы использования высокопроч-ных стеклопластиковых труб в нефтяной промышленности // Нефтя-ное хозяйство. – 2001. –  N 6. – С. 68 – 70.    
 7    Ягубов Э.З. Композиционно-волокнистые трубы в нефтегазовом комплексе. – М.: ЦентрЛитНефтегаз, 2008. – 271 с.    
8.    Ягубов Э.З. Опыт и перспективы создания трубопроводов из компо-зиционных материалов // Нефтяное хозяйство. – 2002. –N 4. – С.124 – 127.
 

DOI: UOT 502.175