Influence of soil salinization level on compressive strain resisting

Погіршення екологічного стану оточуючого середовища та погіршення здоров’я населення, що проживає на територіях розробки калійних родовищ Прикарпаття, визначає необхідність вивчення екологічних небезпек та ризиків. Неефективна консервація рудників призвела до утворення провалів ґрунту, руйнування житлових будинків та промислових споруд. Проблема убезпечення від руйнування споруд цивільного та промислового будівництва є однією з найважливіших на даний час. Вивчення закордонного досвіду дозволяє здійснювати прогноз стійкості фундаментів будівель, споруджених на засолених територіях. Наявність у ґрунтах різних за кількісним складом солей впливає на деформаційні показники ґрунтів. При зволоженні засолених ґрунтів відбувається розчинення і винесення солей, які в них містяться, і відповідно до цього збільшується пористість ґрунту. За результатами розрахунків отримано залежності концентрації солей в рідині й питомого об’єму солей по товщині ґрунту з плином часу для випадків дисперсного та плівкового засолення. Побудовано кінетичні криві суфозійного просідання для дисперсного та плівкового типів засолення, використання яких дасть змогу прогнозувати й контролювати просідання засолених ґрунтів техногенно навантажених територій.The deterioration of the ecological state of the environment and health of the population living in developing Carpathians deposits of potassium, determines the need to study environmental hazards and risks. The problem of exploration and construction a significant land area is of importance in the conditions of modern society development. Great competition, high density of buildings and insufficient volume of land fund resulted in the use of structurally unstable soils under construction. In the industrial area of Kalush, Ivano-Frankivsk region, large area is occupied by saline soils, which belong to the district of development of Kalush-Holynska potassium salts deposits. The ineffective conservation of mines led to the formation of ground dips and destruction of civil and industrial buildings. The problem of insurance of civil and industrial buildings destruction currently is one of the major. While designing buildings, which are located in the area of the mine workings harmful impact, the State building standards of Ukraine and international standards must be taken into account. Study of foreign experience enables prediction of stability of buildings foundations constructed on saline areas. The presence of different quantitative composition of salts in soils affects the deformation parameters of soils. When saline soils are moistening the dissolution and removal of salts which they contain occurs, and accordingly the soil porosity increases. According to the results of calculations dependences between the concentration of salts in the liquid have been received and the specific amount of salt on the thickness of the soil with time in cases of disperse and pellicle salinity. Kinetic curves of suffosion subsidence to disperse and pellicle types salinity were built, the use of which will allow to predict and control subsidence of technologically loaded areas saline soils

Influence of ac on the pipeline material foreign corrosion rate and localisation of corrosion in the chloride environments

На даний час розподільчі газопровідні мережі здебільшого знаходяться на середній та пізній стадії експлуатації, а їх пасивний протикорозійний захист часто не відповідає сучасним вимогам. Спостерігаються, найчастіше в межах населених пунктів, прояви значної локалізації та прискорення корозійних процесів. Однією із причин експлуатуючі організації бачать зумисну (крадіжка електроенергії) або незумисну (неправильно виконані електромонтажні роботи) дію змінного струму. В нормативних документах гранично допустимою прийнято густину струму 10 А/м2. Однак при такій густині зафіксовано низку глибоких корозійних уражень на газопроводах. Створено експериментальну установку для вивчення впливу густини струму та хімічного складу середовища на характер корозійних процесів матеріалу газопроводів. Встановлено деякі закономірності розвитку корозійних процесів трубопроводної сталі в середовищах електролітів під дією змінного струму у хлоридних середовищах. Визначено його вплив на швидкість та характер корозійних уражень матеріалу трубопроводу. Згідно з експериментальними даними при значенні густини струму, меншому за гранично допустиму, швидкість корозії становить 14%. Доведено необхідність актуалізації нормативних документів у бік зменшення гранично допустимої густини струму та проведення досліджень у ширшому діапазоні модельних електролітів.Most of accidents and failures of gas and oil pipelines are the result of corrosion. Corrosion in environments with high corrosion activity and under the influence of stray induced currents reduces the life time of our pipelines. Nowadays the distribution pipeline network are mostly in the middle and late stage of operation, and their passive corrosion protection often does not meet modern requirements. Often within cities and other popularted localities considerable localization and corrosion processes acceleration are observed. In the regulations adopted maximum allowable current density is 10 A/m2. However, at this current density a number of deep corrosive damages on pipelines was recorded. The main reasons for alternating current leakage on the pipelines are: unprofessional operation of the existing power supply system, such as the use of gas as zero working conductors, lack of isolation of gas injected into the facilities; incorrect connection of electricity to consumers (gas boilers, gas cookers), which connect the pipeline system with the system power supply, damage while operation of cable lines and electrical equipment in the pipeline area, the use of gas pipelines as a grounding for stealing of electricity. Laboratory installation for studying the influence of current density and chemical composition of the medium on the nature of the material pipeline corrosion processes was made. Some regularities of the pipeline steel corrosion processes under alternating current in chloride environments were found. Its effect on the rate and nature of the corrosion damage pipeline material was found. Even when the current density is below the maximum allowable, the growth of the corrosion rate is 14%. The necessity of updating regulations towards the reducing the maximum allowable current density and conducting research in a wider range of model electrolytes has been proved

Modeling the influence of soil surfaces on their during the continious static loading

Закономірності зміни властивостей засолених ґрунтів підтопленні територій дуже важливі для проектування основ і фундаментів промислових і цивільних споруд. Проведено математичне моделювання зміни несучої здатності засолених грунтів.Patterns of change in the properties of soil salinity flooding areas are very important for designing bases and foundations of industrial and civil buildings. The mathematical modeling of the change in bearing capacity of saline soils was carried out

Impact of method of offshore pipelines laying on its safe performance period

Досліджено вплив знакозмінного переднавантаження на механічні властивості трубної сталі. Побудовані кінетичні криві деформації при знакозмінному переднавантаженні та без нього при низькочастотній малоцикловій втомі з метою кращого прогнозування ресурсу безпечної експлуатації морських трубопроводів.The influence of alternating preload on the mechanical properties of steel pipe is investigated. Kinetic curves of deformation for the alternating preload and without it at low-frequency low-cycle fatigue is constructed in order to better forecasting of resource safe operation of offshore pipelines

Mathematical modelling of in-tube corrosion under gas hydrate

У процесі транспортування газу промисловими та морськими трубопроводами можливе утворення газових гідратів. Сформовані гідрати можуть закупорювати трубопроводи, підводні лінії транспортування, а у випадку газового викиду під час буріння гідрати можуть утворюватися в стояку свердловини в противикидному превентері й на штуцерній лінії. Розроблено емпіричну модель швидкості корозії, де газовий гідрат розглянуто в якості кородуючого агенту. В моделі розглянуто трубопроводи з вуглецевої сталі, по яких транспортується природний газ під різними значеннями температури pH, фугітивності та дотичного напруження стінок. Модель базується на принципах турбулентного потоку, закритої системи та умовах однорідної (гомогенної) фази. При створенні цієї моделі особливу увагу приділено термодинамічним властивостям складу газу. Ця модель є прогнозуючою за своєю сутністю, оскільки з її допомогою можна спрогнозувати залишковий ресурс трубопроводу. Оцінено вплив тиску, температури та дотичних напружень у стінці труби на швидкість корозійних процесів і показано, що при найнесприятливіших умовах швидкість корозії під дією газогідратів може досягати 174 мм/рік (0,48 мм/день), що спричиняє додаткові експлуатаційні ризики.Hydrate formation along a long natural gas pipeline has been established as a potential initiator of different types of internal corrosion along the pipe-length based on the formation stage and point. An empirical model on natural gas corrosion rate with gas hydrate as the corroding agent has been developed. The model considered carbon steel pipelines (with iron as alloyed metal) conveying natural gas at different temperatures, pHs, fugacities and wall shear stresses and is based on turbulent flow (Re › 2300), closed system and homogenous phase conditions.The model adequately predicted the pipe‘s shelf-life due to corrosion initiated through hydrate formed within a pipeline transporting natural gas at deepwater location and its effectiveness is confirmed by the ability of its plotted trends which agree with the available literature. The resulting corrosion rates from this model are increased with temperature, pressure and wall shear stress. This is in agreement with the available mathematical and experimental reports, which testify the reliability of this predictive model. The resulting corrosion rate from hydrates could be as high as 174mm/yr (0,48mm/day). This is extremely dangereouse level with that compared with the industry‘s standard to operate below 2mm/yr. At this rate, a pipeline would be subjected to full bore rupture within some days if corrective actions are not quickly taken. This extreme increase in corrosion rate will negatively impact operation by reducing the pipe-shelf life as well as the pipe‘s integrity. Also, increase in operating pressure increases the hydrate formation temperature. This increase in temperature will have secondary effects because of its influence on the solubility of the corroding agent(s). Since CO2 as the corroding agent for this study is very soluble in the formation water, any change in temperature will have result in other factors influencing the corrosion rate. Since the parameters needed for the model depend on various operating conditions and often change with distance within the pipe-length, the model could be thought of as being a point corrosion rate model. Nonetheless, since the model makes use of some physical data such as temperature and pressure, other parameters such as concentration, composition e.t.c. could be assumed to be constant over a few kilometers to reduce the iteration of measurement. This assumption could be costly

Low-frequency and corrosion fatigue of buried main pipelines

The deformation behavior of pipeline’s steel is studied at step-by-step static and low frequency cyclic loading in air and chloride environment. The complete curve of fatigue and curve of corrosion fatigue is built, which will enable it is better to forecast a resource and remaining resource of main pipelines work

Corrosion monitoring of transit gasmain pipelines

Розроблено та експериментально перевірено методику вивчення деформації та руйнування трубопровідних систем, встановлено закономірності корозійно-механічної деградації трубопроводів в основних типах ґрунтових електролітів. Для забезпечення безпеки транзитних трубопроводів розроблено та розпочато реалізацію комплексного методу корозійного моніторингу.Developed and experimentally verified a methodology study of deformation and destruction of pipeline systems, established patterns of corrosion-mechanical degradation of pipelines in the major soil types of electrolytes. To ensure the safety of transit pipelines developed and begun implementation of a comprehensive method of corrosion monitoring

Lagrangian predictability of high-resolution regional models: the special case of the Gulf of Mexico

The Lagrangian prediction skill (model ability to reproduce Lagrangian drifter trajectories) of the nowcast/forecast system developed for the Gulf of Mexico at the University of Colorado at Boulder is examined through comparison with real drifter observations. Model prediction error (MPE), singular values (SVs) and irreversible-skill time (IT) are used as quantitative measures of the examination. Divergent (poloidal) and nondivergent (toroidal) components of the circulation attractor at 50m depth are analyzed and compared with the Lagrangian drifter buoy data using the empirical orthogonal function (EOF) decomposition and the measures, respectively. Irregular (probably, chaotic) dynamics of the circulation attractor reproduced by the nowcast/forecast system is analyzed through Lyapunov dimension, global entropies, toroidal and poloidal kinetic energies. The results allow assuming exponential growth of prediction error on the attractor. On the other hand, the <it>q</it>-th moment of MPE grows by the power law with exponent of 3<it>q</it>/4. The probability density function (PDF) of MPE has a symmetrical but non-Gaussian shape for both the short and long prediction times and for spatial scales ranging from 20km to 300km. The phenomenological model of MPE based on a diffusion-like equation is developed. The PDF of IT is non-symmetric with a long tail stretched towards large ITs. The power decay of the tail was faster than 2 for long prediction times

Regularities of oil and gas pipeline material bearing capacity change of the late service stage

Процеси постачання природного газу супроводжуються значними його втратами (у 2001 р. – 1,93 млрд. м3). У зв’язку з цим комплексна проблема мінімізації втрат і підвищення ефективності використання енергоносіїв є вельми актуальною і її розв’язання дасть змогу зекономити значні кошти, які можна буде спрямувати на забезпечення безперебійності й надійності постачання газу споживачу, підтримку належного функціонування газотранспортної системи в цілому. Особливо важливого значення набувають експериментальні роботи в цьому напрямку, виконані за новими ефективними методиками, а саме, комплексні дослідження деформівної системи «труба – ґрунтовий масив» та вивчення кінетики протікання корозійних процесів. З цією метою проведено дослідження синергічної дії корозійного і механічного чинників на зразках-моделях, вирізаних зі стінки труби. Об’єктом досліджень вибрано трубопровідну сталь 17Г1СУ, яка є на даний час однією з найпоширеніших у нафтогазовому комплексі. Для дослідження впливу експлуатаційної деградації було виготовлено партію зразків з матеріалу труби, яка пробула в експлуатації 41 рік. Встановлено закономірності зміни несучої здатності матеріалу нафтогазопроводів на пізній стадії експлуатації у підкислених хлоридних модельних середовищах. Показано, що в кислих грунтових електролітах деградована трубопровідна сталь має схильність до раптових деформаційних скачків, які можуть спричинити спонтанну розгерметизацію трубопроводу. Зафіксована деформаційна поведінка сталі трубопроводу потребує подальшого системного вивчення з метою підвищення рівня безпеки та забезпечення надійної експлуатації наявних нафто- та газопровідних мереж. У подальшому необхідно вивчити вплив терміну експлуатації на електрохімічні показники сталей нафтогазового сортаменту з метою оптимізації параметрів активного та пасивного протикорозійного захисту.The process of natural gas supply is evidently accompanied with its losses. For instance, there were lost around 1.93 billion m3 in the year of 2001. Due to this fact, the complex problem of minimizing losses and improving energy efficiency is urgent and its solution will help to save a lot of money that could be spent on ensuring continuity and reliability of supply to consumers, as well as to support the proper operation of the gas transportation system. Relevant experimental works are of great importance, especially those, performed while employing new effective methods, the comprehensive studies of «pipe – soil array» deformable system and corrosion processes kinetics in particular. To do this, the corrosion and mechanical synergistic factors action has been studied on the specimens, cut from the pipe wall. The study of steel deformation behavior under loading and in the conditions, that are similar to operational, makes possible to estimate the pipeline lifetime, to predict correctly the operational risks and to estimate the level of potential environmental threats, caused by technical objects operation. It is important to study the deformation kinetics in corrosive environments, because the damage level is a result of mechanical and corrosive factors synergistic action, that increases nonlinearly and is connected with the associated operational risks. The object of study is 17G1S pipeline steel, that is currently one of the most commonly used in oil and gas industry. To study the impact of operational degradation a set of samples was machined from the pipeline, that was 41 years under operation. The laws of oil and gas bearing capacity material changes at the late stage of exploitation in acidified chloride modeling environments were obtained. It was shown that in acid electrolytes soil the degraded pipe steel has a tendency to sudden deformation jumps, that can cause spontaneous depressurization of the pipeline. The observed steel pipeline system deformation behavior needs further study to ensure existing oil and gas pipeline networks safety and reliable operation. Further, it is necessary to study the effect of lifetime on the steel oil and gas electrochemical properties in order to optimize the parameters of active and passive corrosion protection

РИЗИКИ ТРАНСПОРТУВАННЯ ЕНЕРГОНОСІЇВ У ЗОНАХ ВІЙСЬКОВИХ ДІЙ

In accordance with the norms of the current legislation, technological terrorism is considered to be crimes committed with a terrorist purpose, using nuclear, chemical, bacteriological (biological) and other weapons of mass destruction or components, other substances harmful to human health, means of electromagnetic action, computer systems and communication networks, including seizure, decommissioning and the destruction of potentially hazardous objects that have created or threatened directly or indirectly by the occurrence of an emergency due to these actions; pose a danger to the personnel, the population and the environment; create conditions for accidents and catastrophes of anthropogenic nature. To assess the potential risks of pipeline transportation of energy carriers, it is necessary to investigate the behavior of pipe material in the conditions of sharp acyclic overloads. One of the most important indicators for predicting the operation of the pipeline in the mode of partial functionality is survivability. Applying the deformation-kinetic interpretation of the destruction process and presenting the experimental data obtained in semi-logarithmic coordinates, dependencies are described which are quite well described mathematically, and therefore can be used for the next forecasting of the survivability of oil and gas pipelines in extraordinary situations. So, for the base metal (steel 20) the error of the method does not exceed 4&nbsp;%, and for the welded connection – 1&nbsp;%. Moreover, unlike air trials, the obtained results enable us to predict the behavior of the main metal of the pipeline on the whole scale of the amplitudes. Taking into account that in the zone of welded joints, it is much more probable that cracks develop due to defects in welding and, in the event of damage to or loss of tightness of the protective coating, the formation of a galvanic vapor "basic metal-welded joint", which significantly accelerates the course of corrosion processes, and, which is most dangerous, leads to their localization, we can conclude that there is a need for a separate risk assessment for the base metal and welded joints. After all, previously conducted studies have shown that the synergistic effect of mechanical and corrosive factors leads to an increase in the rate of corrosion in tens and hundreds of times. The developed approaches are intended to simplify the forecasting of operational risks and to ensure a correct assessment of the residual life of oil and gas pipelines operated in the context of combat operations. The proposed method needs further improvement in terms of integrated prediction of viability, residual resource and operational risks. It is necessary to create approaches that will allow to correctly describe the aggressive effect of the corrosive environment and mathematically to link survivability and residual life in the air (under undamaged coverage) and in corrosive environments by introducing appropriate coefficients.Обсяг економічних збитків від екологічних катастроф, спричинених техногенними аваріями під час бойових дій, часто досить важко підрахувати. Здебільшого дешевше і технологічно простіше відновити населений пункт або підприємство в новому місті. Відповідно до норм чинного законодавства технологічний тероризм – це злочини, які вчиняють з терористичною метою із застосуванням ядерної, хімічної, бактеріологічної (біологічної) та іншої зброї масового ураження або компонентів, інших шкідливих речовин для здоров'я людей. Залежно від характеру походження подій, що можуть зумовити виникнення надзвичайних ситуацій на території України, визначають такі види надзвичайних ситуацій: a)&nbsp;техногенного характеру; б) природного характеру; в) соціального характеру; г) воєнного характеру. Розроблено підходи, які покликані спростити прогнозування експлуатаційних ризиків та забезпечити коректну оцінку залишкового ресурсу нафтогазопроводів, які експлуатують в умовах бойових дій. За результатами проведених випробовувань, ґрунтуючись на кінетичних кривих деформації та користуючись розробленою методикою, визначено області низькочастотної корозійної втоми для основного металу та зварного з'єднання трубопроводів. Запропонований спосіб потребує подальшого вдосконалення у плані комплексного прогнозування живучості, залишкового ресурсу та експлуатаційних ризиків