539.4

магістральний трубопровід
шахтна виробітка
зсув ґрунту
осьові напруження
сильфонний компенсатор
метод скінченних елементів
main pipeline
mining production
ground displacement
axial stresses
bellow compensator
finite element method

Роботу присвячену оцінюванню несучої здатності сильфонного компенсатора Ду 100, виготовленого з нержавійної сталі AISI 304, який передбачається використовувати для забезпечення необхідного рівня деформаційної здатності підземних магістральних газопроводів у зонах дії шахтних виробіток. Виконано експериментальні дослідження компенсатора на циклічне навантаження розтягом-стиском з одночасною дією робочого внутрішнього тиску. За допомогою скінченно-елементного моделювання компенсатора визначено амплітуди деформацій у кожному шарі. Показано, що найбільш навантаженим є зовнішній шар сильфона (що підтвердилося експериментом). За амплітудою еквівалентних деформацій та кривою втоми матеріалу сильфона отримано, що циклічна довговічність сильфона для розтягу-стиску ±75 мм складає приблизно 32 цикли. У результаті виконаних досліджень показано, що компенсатор можна використовувати для забезпечення надійної експлуатації магістрального газопроводу-відводу Ду 100 у зоні відпрацювання шахтних лав (до 15 лав). Залежно від запланованої кількості шахтних лав та їх прогнозних інтенсивностей для конкретних ділянок газопроводу обирається кількість компенсаторів, необхідна для забезпечення безпечної експлуатації ділянки газопроводу. Місця для встановлення та необхідну кількість компенсаторів для ефективної компенсації осьових переміщень обирано за результатами прогнозних розрахунків напруженого стану газопроводів у зонах шахтних виробіток із використанням ефективних методик. На основі отриманих даних заплановано дослідження і введення в експлуатацію сильфонних компенсаторів як заходів забезпечення надійної експлуатації для магістральних газопроводів інших діаметрів.
The paper deals with the estimation of the load carrying capacity of the bellow compensator DN100, made of stainless steel AISI 304, which is supposed to be used for providing the necessary level of deformability of main buried gas pipelines in the mining production areas. Experimental investigations of the compensator under cyclic loading by tension-compression with the simultaneous action of working internal pressure are carried out. According to the results of experimental research and numerical simulation, it is shown that such compensators can be used as structural elements of main buried gas pipelines in the mining production areas.

1. Gas pipeline incidents. 8-th Report of the European Gas Pipeline Incident Data Group (1970 – 2010). Режим доступу: http://www.egig.nl/downloads/8th_report_EGIG.pdf.
2. Сакун, М.Ю., Система спостережень та захисту магістральних газопроводів, які підробляються вуглевидобувними шахтами [Текст] / М.Ю. Сакун// Нафт. і газова пром-сть. – 2006. – № 4. – С. 45 – 48.
3. Назаренко, В.А. Закономерности развития максимальных оседаний и наклонов поверхности в мульде сдвижения: монографія [Текст] / Назаренко В.О., Йощенко Н.В – Д. : Національний гірничий університет, 2011. – 92 с.
4. Камерштейн, А.Г. Расчет трубопроводов на прочность. Справочная книга. [Текст] / А.Г. Камерштейн, В.В. Рождественский, М.Н. Ручимский – М. : Государственное научно-техн. из-во нефтяной и горно-топливной литературы, 1963. – 424 с.
5. СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы. Строительные нормы и правила. – М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1985. – 52 с.
6. СНиП 2.01.09-91. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах / Госстрой СССР. – М. : АПП ЦИТП, 1992. – 32 с.
7. Серия 3.006.1-2.87. Типовые конструкции, изделия и узлы зданий и сооружений. Сборные железобетонные каналы и тоннели из лотковых элементов.
8. Рекомендации по выбору нормалей узлов подземных коммуникаций на подрабатываемых территориях (к РДИ 204 УССР-025-91). – Донецк : Донпромстройниипроект, 1991. – 58 с.
9. ГОСТ 27036-86. Компенсаторы и уплотнения сильфонные металлические. – М. : ИПК, И-во стандартов, 2003. – 78 с.
10. ДНАОП 0.00-1.07-94. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. – Госнадзорохрантруда Украины, 1998.
11. Alloy digest sourcebook. Stainless steels. / ASM International. – 2000. – 584 p.
12. Wilhelm, P. Effects of Pressurized Water Reactor Medium on the Fatigue Life of Austenitic Stainless Steels [Text] / P. Wilhelm, J. Rudolph, P, Steinmann. Journal of Pressure Vessel Technology. Vol. 137. – 2015.
13. Ориняк, І.В., Метод функції внутрішнього відліку для оцінки напруженого стану підземних магістральних газопроводів в зонах шахтних виробіток [Текст] / І.В. Ориняк, З.С. Ясковець // Проблемы прочности (подана до друку).

1. Gas pipeline incidents. 8-th Report of the European Gas Pipeline Incident Data Group (1970 – 2010). http://www.egig.nl/downloads/8th_report_EGIG.pdf
2. Sakun M.Yu., Systema sposterezhen ta zaxystu magistralnykh gazoprovodiv, yaki pidroblyayutsya vuglevydobuvnymy shaxtamy // Naft. i gazova prom-st. 2006, no 4. P. 45 – 48. [In Ukrainian].
3. Nazarenko V.A., Yoshchenko N.V. Zakonomernosti razvitiya maksimalnykh osedaniy i naklonov poverkhnosti v mulde sdvizheniya: Monografіya. D. Nacionalnyj girnychyj universytet, 2011. 92 p.
4. Kamershteyn A.G., Rozhdestvenskiy V.V., Ruchimskiy M.N. Raschet truboprovodov na prochnost. Spravochnaya kniga. M.: Gosudarstvennoye nauchno-tekhn. iz-vo neftyanoy i gorno-toplivnoy literatury, 1963. 424 p. [In Russian].
5. SNiP 2.05.06-85. Magistralnyye truboprovody. Stroitelnyye normy i pravila. M. TsITP Gosstroya SSSR. 1985. 52 p. [In Russian].
6. SNiP 2.01.09-91. Zdaniya i sooruzheniya na podrabatyvayemykh territoriyakh i prosadochnykh gruntakh / Gosstroy SSSR. M. APP TsITP. 1992. 32 p. [In Russian].
7. Seriya 3.006.1-2.87. Tipovyye konstruktsii. izdeliya i uzly zdaniy i sooruzheniy. Sbornyye zhelezobetonnyye kanaly i tonneli iz lotkovykh elementov [In Russian].
8. Rekomendatsii po vyboru normaley uzlov podzemnykh kommunikatsiy na podrabatyvayemykh territoriyakh (k RDI 204 USSR-025-91). Donetsk: Donpromstroyniiproyekt. 1991. 58 p. [In Russian].
9. GOST 27036-86. Kompensatory i uplotneniya silfonnyye metallicheskiye. M. IPK I-vo standartov. 2003. 78 p. [In Russian].
10. DNAOP 0.00-1.07-94. Pravila ustroystva i bezopasnoy ekspluatatsii sosudov. rabotayushchikh pod davleniyem. Gosnadzorokhrantruda Ukrainy. 1998 [In Russian].
11. Alloy digest sourcebook. Stainless steels. ASM International. 2000. 584 p.
12. Wilhelm P., Rudolph J. and Steinmann P. Effects of Pressurized Water Reactor Medium on the Fatigue Life of Austenitic Stainless Steels. Journal of Pressure Vessel Technology, vol. 137. 2015.
13. Ory`nyak I.V., Yaskovecz` Z.S. Metod funkciyi vnutrishnogo vidliku dlya ocinky napruzhenogo stanu pidzemnykh magistralnykh gazoprovodiv v zonakh shaxtnykh vyrobitok. Problemy prochnosty [In Ukrainian].