Метою дисертаційної роботи є підвищення рівня еколого-техногенної безпеки при транспортуванні природного газу шляхом розроблення ефективних методів оцінки негативного впливу газотранспортної інфраструктури на навколишнє середовище та заходів його зменшення. Досягнення поставленої мети вимагало розв'язання таких завдань: o одержати комплекс нових експериментальних даних про характеристики міцності та тріщиностійкості трубопровідних сталей магістральних газопроводів тривалої експлуатації та розробити нові методологічні підходи, які б забезпечили реалізацію дослідження умов, за яких потенційно можливе виникнення процесів неконтрольованого в'язкого та крихкого (лавинного) руйнування газопровідних систем; o розробити конструкцію і технологію виготовлення легких та надійних в експлуатації зварних балонів, в яких для зменшення їх маси використовуються високоміцні сталі та композиційні матеріали, що дозволить збільшити об'єм транспортованого газу та підвищити еколого-техногенну безпеку експлуатації газовозів як на суші, так і на морі; o розробити методологію оцінювання умов руйнування лінійної частини трубопроводу із довільно розміщеними наскрізними тріщинами та встановити критеріальні залежності, які дозволяють оцінити розміри порогових (утворення свища) та критичних (лавинне руйнування труби) наскрізних тріщин у стінках труб магістральних газопроводів тривалої експлуатації, що дасть змогу прогнозувати зони розлітання фрагментів газопровідної труби під час вибуху, оцінити екологічну небезпеку та нанесені збитки; o розробити методологію та встановити критеріальні залежності оцінювання умов руйнування лінійної частини трубопроводу із зовнішніми, вільно орієнтованими ненаскрізними тріщиноподібними дефектами заданої глибини, що дасть можливість здійснювати прогнозну оцінку та інтерпретацію виявлених під час діагностики дефектів, а також слугуватиме запобіганню ризику виникнення аварійних ситуацій на магістральних газопроводах; o розробити та обгрунтувати основні вимоги з безпеки транспортування стисненого природного газу морськими шляхами за CNG-технологією; o розробити та обгрунтувати метод витіснення повітря в рухомому трубопроводі інертним газом (азотом), який би забезпечував пожежо- і вибухобезпеку завантаження рухомого трубопроводу при введенні його в експлуатацію; o розробити методологію оцінювання впливу розмірів руйнування магістрального газопроводу на величину витоку газу і на формування ареалу забруднення; o здійснити прогнозну оцінку впливу зони детонації і дальності розповсюдження хмари вибухонебезпечної суміші під час аварій та розробити рекомендації щодо зниження ризику виникнення небезпечних ситуацій; o розробити технологічні рекомендації та впровадити результати досліджень в УМГ "ПРИКАРПАТТРАНСГАЗ", ІФНТУНГ, Державній екологічній інспекції, Державному управлінні охорони навколишнього середовища в Івано-Франківській області. Об'єкт дослідження - процес формування та зміни еколого-техногенного стану навколишнього середовища в зоні впливу газотранспортної інфраструктури. Предмет дослідження - наукове обґрунтування оцінки впливу газотранспортної інфраструктури на навколишнє середовище та його зменшення. ЗМІСТ ВСТУП 6 РОЗДІЛ 1 14 ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМИ ТА АНАЛІЗ її СУЧАСНОГО СТАНУ. МЕТА ТА ЗАВДАННЯ РОБОТИ 14 1.1. Проблема забезпечення та прогнозування безпечного транспортування газу 14 1.2. Аналіз причин аварійних ситуацій та руйнувань магістральних газопроводів 20 1.3. Класифікація аварій та відмов на об'єктах магістральних газопроводів 34 1.4. Аналіз еколого-економічних наслідків аварій на магістральних газопроводах при їх тривалій експлуатації 37 Мета і задачі дослідження 46 РОЗДІЛ 2 48 МЕТОДОЛОГІЯ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА її ОБҐРУНТУВАННЯ 48 2.1. Конструкція зразків та матеріали для досліджень 48 2.2. Методика та дослідне устаткування для визначення напружено-деформованого стану трубопровідних сталей 51 2.3. Методики та базові параметри оцінювання в'язкого та крихкого руйнування трубопровідних систем 60 2.4. Методика та дослідне устаткування для визначення характеристик поширення тріщин у газопровідних сталях 69 2.5. Методика розрахунку екологічної складової збитків від аварій та відмов обладнання магістральних газопроводів 75 Висновки до розділу 2 80 РОЗДІЛ 3 82 ТРАНСПОРТУВАННЯ СТИСНУТОГО ПРИРОДНОГО ГАЗУ В ЗАМКНУТИХ ЄМНОСТЯХ 82 3.1. Аналіз умов зберігання та способів транспортування газу 82 3.2. Географічні і технічні передумови транспортування газу морськими шляхами 85 3.3. Вибір матеріалів і методів підвищення довговічності зварних балонів 95 3.4. Теоретичні дослідження міцності та довговічності зварних комбінованих балонів 102 3.4.1. Розрахунок балону на міцність при статичних навантаженнях 103 3.4.2. Розрахунок балону на циклічну довговічність 111 3.5. Виготовлення дослідних зразків комбінованих балонів 116 3.6. Експериментальні дослідження роботоспроможності та довговічності зварних балонів, підсилених композиційними матеріалами 118 Висновки до розділу 3 125 РОЗДІЛ 4 126 ОЦІНЮВАННЯ УМОВ ПОТЕНЦІЙНОГО РУЙНУВАННЯ ТРИВАЛО ЕКСПЛУАТОВАНИХ ГАЗОПРОВОДІВ 126 4.1. Вступні зауваження. Аналіз можливих сценаріїв потенційного руйнування тривало експлуатованих дефектних газопроводів 126 4.2. Оцінка напружено-деформованого стану потенційно небезпечних ділянок газопроводів тензометричним методом 130 4.3. Критерії та методика оцінювання потенційного ризику крихкого руйнування дефектних газопроводів 137 4.4. Критерії та методика оцінювання ризику в'язкого руйнування дефектних газопроводів 145 4.5. Оцінка потенційних умов крихкого руйнування газопроводів Богородчанського газотранспортного вузла 151 4.6. Оцінка потенційних умов в'язкого руйнування газопроводів Богородчанського газотранспортного вузла 153 Богородчанського газотранспортного вузла 153 Висновки до розділу 4 159 РОЗДІЛ 5 161 РОЗРОБЛЕННЯ ОСНОВНИХ ВИМОГ ДО БЕЗПЕКИ ТРАНСПОРТУВАННЯ ПРИРОДНОГО ГАЗУ МОРСЬКИМИ ШЛЯХАМИ ЗА ТЕХНОЛОГІЄЮ CNG 161 5.1. Вступні зауваження. Обґрунтування перспективності CNG - технологій транспортування природного газу морськими шляхами до України 161 5.2 Обґрунтування нової CNG - технології рухомого трубопроводу транспортування природного газу морськими шляхами 170 5.3. Методологічні основи розрахунку коефіцієнту запасу міцності для забезпечення конструкційної надійності рухомого трубопроводу 181 5.5. Вибір матеріалів для виготовлення елементів рухомого трубопроводу з метою його безпечної експлуатації 198 5.6. Використання методу витіснення азотом для безпечної експлуатації рухомого трубопроводу 206 Висновки до розділу 5 224 РОЗДІЛ 6 226 МЕТОДОЛОГІЯ ОЦГНОВАННЯ ЕКОЛОГІЧНИХ ВПЛИВІВ МАГІСТРАЛЬНИХ ГАЗОПРОВОДІВ НА НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ 226 6.1 Оцінювання впливів на навколишнє середовище при транспортуванні природного газу 227 6.1.1 Загальна характеристика будівництва та експлуатації газопроводів. 227 6.1.2 Можливі різновиди впливу газопроводів на навколишнє середовище 228 6.1.3. Можливі альтернативи для розгляду у проектах будівництва та експлуатації газопроводів 232 6.1.4. Комплексні природоохоронні заходи 233 6.2. Географічна інформаційна система визначення сучасної екологічної ситуації в межах магістральних газопроводів 234 6.3 Картографування сучасної екологічної ситуації методами екологічного аудиту 240 6.4 Дослідження формування ареалів забруднення і загазованості витоками з трубопроводів на математичних моделях 245 6.5 Прогнозування екологічного ризику при аварії на дільниці магістрального газопроводу 254 Висновки до розділу 6 267 ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ ТА ВИСНОВКИ 269 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 272 ДОДАТОК А 300 ДОДАГОК Б 334