Contributions regarding [607499]

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE
ȘI CERCETĂRII ȘTIINȚIFICE
UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEȘTI
FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ ȘI ELECTRICĂ
DEPARTAMENTUL INGINERIE MECANICĂ

TEZĂ DE DOCTORAT

– REZUMAT –

CONTRIBUȚII PRIVIND EVALUAREA STĂRII D E
DEGRADARE A REȚELELO R URBANE DE DISTRIBU ȚIE A
GAZELOR NATURALE

Conducător științific
Prof. Dr. I ng. Ioan TUDOR

Doctorand: [anonimizat]. Ștefan Mihai FILIP

Ploiești 2016

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 1 REZUMAT
Problemele diverse apărute în exploatarea rețelelor urbane de distribuție gaze naturale
au condus la studiere a, cercetarea inginerească și întocmirea tezei de doctorat cu denumirea
„Contr ibuții privind evaluarea stării de degradare a rețelelor urbane de distribuție a gazelor
naturale ”.
Capitolul I, „ Rețelele de distribuție a gazelor naturale ” are ca scop descrierea
sistemelor de alimentare cu gaze naturale, modul de realizare și exploatare al acestora și
descrie tipurile de defecte întâlnire pe condu ctele care fac parte din sistem și cercetarea
fenomenul ui de cedare a unei conducte la presiunea interioară când pe peretele exterior al
acesteia există defecte de coroziune și de tipul deformar e de material; simularea fiind făcută
în Catia.
Al II-lea capitol, „ Degradarea prin coroziune a rețelelor subterane de distribuție gaze
naturale ” descrie detaliat procesele de coroziune a conductelor și prezintă o clasificare a
acestora ; analizează fenomen ele fizice care conduc la degradarea elementelor sistemelor de
distribuție gaze naturale, grăbind coro ziunea acestora .
Capitolul III, „Protecția conductelor contra coroziunii ”, prezintă aspecte care aplicate și
respectate pot îmbunătății calitatea rețelelo r urbane de distribuție , fiind vorba aici despre
protejarea anticorozivă a conductelor urbane de oțel .
Un alt subpunct foarte important al acestui capitol este cercetarea realizată în laboratorul
Universității Petrol -Gaze din Ploiești cu referire la fenome nul de electroosmoză.
Cel de -al IV -lea capitol , „Cercetarea factorilor care conduc la deteriorarea izolațiilor
rețelelor urbane de distribuție gaze naturale ” este integral destinat cercetării , în deosebi a
fenomenelor mecanice care conduc la degradarea izo lație.
În cadrul acestui capitol s -a realizat și o analiză specifică cu elemente finite a izolației
aplicate la rece pe conductele de distribuție gaze naturale.
Al V -lea capitol, „ Evaluarea stării de degradare a rețelelor urbane de distribuție ” este
un cap itol care prezintă și propune variante de evidențiere și gestionare a datelor referitoare la
rețelele urbane de distri buție gaze naturale în scopul generării de strategii referitoare la
mentenanța și modernizarea acest ora.
Cuvinte cheie: gaze naturale, rețele urbane de distribuție, conducte, coroziune, protecție
anticorozivă, protecție catodică, izolație, forțe de tracțiune, forțe de compresiune, rezistența
izolației, exploatarea sistemelor de distribuție, izolarea țevilor, element finit , evaluare,
expertiz are.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 2 CUPRINS
nr. pag.
rezumat teză
REZUMAT ………………………………………………………………………………………………….. 1 3
CUPRINS ……………………………………………………………………. ……………………………… 2 5
ABSTRACT ………………………………………………………………………………………………….. 5 9
CONTENTS ……………………………………………………………………. ……………………………… 6 11
I. REȚELELE DE DISTRIBUȚIE A GAZELOR NATURALE …………………………. 9 15
1.1 Introducere ……………………………………………………………………………………………… 9 15
1.2 Sisteme de alimentarea cu gaze natura le …………………………………………………….. 9 15
1.3 Instalarea conductelor de distribuție …………………………………………………………… 9 17
1.4 Condiții de instalarea ………………………………… …………………………………………….. 9 19
1.5 Integrarea conductelor de distribuție gaze în infrastructura utilităților locale …… 10 20
1.6 Instalarea subterană în șanț deschis ……………………………………………….. ………….. 10 21
1.7 Geometria șanțului de pozare a conductei …………………………………………………… 10 22
1.8 Sudarea țevilor din oțel …………………………………………………………………………….. 10 23
1.9 Compactarea umpluturii …………………………………………………………………………… 11 27
1.10 Instalarea conductelor aeriene de gaze ……………………………………………………… 11 28
1.11 Recepția tehnică și punerea în funcțiune a rețelelor de distribuție a gazelor
naturale …………………………………………………………………………………………………….. … 11 29
1.12 Întreținerea sistemelor de distribuție a gazel or naturale ……………………………… 12 31
1.13 Defecte întâlnite la conductele de distribuție …………………………………………….. 12 33
1.13.1 Analiza și clasificarea defectelor ……………………………………… …………………… 12 33
1.13.2 Cercetarea comportării la presiune interioară ………………………………………….. 14 36
II. DEGRADAREA PRIN COROZIUNE A REȚELELOR SUBTERANE DE
DISTRIBUȚIE GAZE NATURALE ………………………….. ………………………………….. 17 41
2.1 Considerații generale ……………………………………………………………………………….. 17 41
2.2 Procese specifice de coroziune la conductele de gaze …………………… ……………… 17 43
2.3 Gradul de coroziune …………………………………………………………………………………. 18 46
2.4 Coroziunea și agresivitatea solului ………………………………………………………. ……. 18 48
2.5 Tipuri de coroziune specifice conductelor subterane ……………………………………. 19 50
2.5.1 Coroziunea uniformă …………………………………………………………………………….. 19 51
2.5.2 Coroz iunea galvanică ……………………………………………………………………………. 19 51

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 3 2.5.3 Coroziunea prin aerare diferențială …………………………………………………………. 19 51
2.5.4 Coroziunea interstiți ală ………………………………………………………………………….. 19 51
2.5.5 Coroziunea în puncte …………………………………………………………………………….. 19 52
2.5.6 Fisurarea prin coroziune sub tensiune ……………………………………………………… 20 54
2.5.7 Coroziunea în condiții de deformarea locală …………………………………………….. 20 60
2.5.8 Coroziunea în condiții de oboseală ………………….. ……………………………………… 21 61
2.5.9 Coroziunea și fragilizarea în prezența hidrogenului sulfurat ……………………….. 21 61
2.5.10 Coroziunea microbiană ……………………………………………………………. ………….. 21 63
2.6 Analiza ruperilor de conducte subterane …………………………………………………….. 21 63
2.7 Tensionarea conductei aflată în peretele unei excavații ………………………………… 21 65
2.8 Tensionar ea conductei dispusă transversal pe excavație ……………………………….. 22 69
III. PROTECȚIA CONDUCTELOR CONTRA COROZIUNII ………………………….. 23 71
3.1 Protecția prin acoperire ………………………………………….. ………………………………… 23 71
3.2 Generalități privind protecția pasivă …………………………………………………………… 23 71
3.3 Protecția prin vopsire a conductelor aeriene ………………………………….. ……………. 23 72
3.4 Protecția prin izolarea exterioară a conductelor subterane …………………………….. 23 73
3.5 Sisteme de izolație …………………………………………………………………………………… 23 75
3.5.1 Acoperirea cu bitum ……………………………………………………………………………… 23 75
3.5.2 Acoperirea prin extrudarea polietilenei ……………………………………………………. 24 77
3.5.3 Izolarea țevilor și cordoanelor de sudură prin înfășurare de benzi adezive din
polietilenă ………………………………………………………………………………………………….. .. 24 78
3.5.4 Izolarea conductei la ieșirea din sol ……. …………………………………………………… 24 82
3.6 Factorii de influență a integrității materialelor de acoperire ………………………….. 24 82
3.7 Repararea locală a defectelor de izolație …………………………….. ……………………… 25 83
3.8 Protecția catodică …………………………………………………………………………………….. 25 84
3.8.1 Noțiuni introductive ……………………………………………………….. …………………….. 25 84
3.8.2 Sisteme de protecție catodică …………………………………………………………………. 25 85
3.8.3 Protecția catodică cu anozi galvanici …………………………………………………. ……. 25 85
3.8.4 Protecția catodică prin injecție de curent ………………………………………………….. 25 87
3.8.5 Stația de protecție catodică …………………………………………………………………….. 26 88
3.8.6 Priza anodică ………………………………………………………………………………………… 26 89
3.8.7 Controlul sistemului de protecție catodică ……………………………………………….. 26 90
3.8.8 Eficacita tea protecției catodice ……………………………………………………………….. 26 90
3.8.9 Desprinderea catodică a izolației …………………………………………………………….. 26 91
3.9 Cercetarea experimentală a fenomenului de electroosmoză …………………………… 27 93
IV. CERCETAREA FACTORILOR CARE CONDUC LA DETERIORAREA 28 95

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 4 IZOLAȚIILOR REȚELELOR URBANE DE DISTRIBUȚIE GAZE NATURALE.
4.1 Aspecte introductive ………………………………….. ……………………………………………. 28 95
4.1 Încercarea la tracțiune ………………………………………………………………………………. 28 96
4.2.1 Construcția epruvetelor ………………………………… ……………………………………….. 28 96
4.2.2 Materialul epruvetelor …………………………………………………………………………… 29 97
4.2.3 Mașina de încercare …………………………………………… …………………………………. 29 99
4.2.4 Rezultate obținute …………………………………………………………………………………. 29 101
4.2.5 Interpretare ……………………………………………………. …………………………………….. 31 104
4.3 Rezistența electrică a izolație ……………………………………………………………………. 31 104
4.3.1 Pregătirea epruvetelor ………………………………………….. ……………………………….. 31 104
4.3.2 Metoda de încercare ………………………………………………………………………………. 32 106
4.4 Analiza specifică cu elemente finite a izolației aplicate la rece …………. ………….. 35 110
V. EVALUAREA STĂRII DE DEGRADARE A REȚELELOR URBANE DE
DISTRIBUȚIE …………………………………………………………………………………………….. 39 121
5.1 Analizarea stării rețelelor urbane de distribu ție gaze naturale ……………………….. 39 122
5.2 Expertizarea rețelelor urbane de distribuție gaze naturale ……………………………… 42 127
VI. CONCLUZIILE TEZEI DE DOCTORAT …………………………………………………. 43 129
6.1 Concluzii generale …………………………………………………………………………………… 43 129
6.2 Contribuții originale ………………………………………………………………………………… 46 132
6.3 Direcții noi de cercetare ……………………………………………………………………………. 46 132
VII. BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ ……………………………………………………………….. 47 135

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 5 ABSTRACT
Various problems occurring in operating the urban networks for natural gas distribution,
led the study and engineering research thesis with the title: "Contributions regarding
evaluation of the degradation condition of the urban networks for natural gas di stribution ".
Chapter I, " Natural gas distribution networks " has as scope the description of the
natural gas supply systems, the way they are built and operated and describes the types of
defects on those pipelines tha t are part of the supply system and it was researched the
phenomena of the failure of a pipe under internal pressure when there are corrosion defects on
its outer wall and the type of material deformation; simulation was done in Catia.
The second chapter, „Degradation by corrosion of undergrou nd natural gas
distribution networks" describes in detail the processes of corrosion of pipes and brings
forward their classification; analyzes the physical phenomena that lead to the degradation of
natural gas distribution systems elements, accelerating t heir corrosion.
Chapter III , "Pipeline protection against corrosion" , presents aspects that if applied and
followed can improve the quality of urban distribution networks for natural gas, the main
aspect brought forward , being the anticorrosive protection for urban steel pipelines.
Another very important subitem of this chapter is the research conducted in the
laboratory from Petroleum -Gas University in Ploiesti referring to the electroosmosis
phenomena.
The IV -th chapter, "Research of factors leading to th e deterioration of the insulation of
urban networks for gas distribution" is entirely dedicated for research, especially of
mechanical phenomena that lead to the insulation degradation.
In this chapter it was conducted and a specific analysis with insulati on finite elements
applied in cold environment on pipelines for gas distribution.
The V -th chapter, "Evaluation of degradation of the urban distribution networks"
presents and proposes an assortment of recording, reveling and managing data for urban
networ ks for natural gas distribution in order to generate strategies for maintenance and
modernization, in one sentence: integrity management of urban gas distribution networks.
Keywords: natural gas, urban distribution networks, pipeline corrosion, corrosion
protection, cathodic protection, insulation, tensile force, compressive force, insulation
resistance, operation of distribution systems, pipe insulation, finite element, evaluation,
examination.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 6 CONTENTS
pg. no.
abstract thesis
ABSTRACT RO …………. ……………………………………………………………………………….. 1 3
CONTENTS RO …………………………………………………………………………………………… 2 5
ABSTRACT ……………………… ………………………………………………………………………….. 5 9
CONTENTS ………………………………………………………………………………………………….. 6 11
I. I. NATURAL GAS DISTRIBUTION NETWO RKS ……………………………………… 9 15
1.1 Introduction …………………………………………………………………………………………….. 9 15
1.2 Natural gas supply systems ………………… …………….. ……………………………………… 9 15
1.3 Installation of distribution pipelines …………………………………………………………… 9 17
1.4 Conditions for installation …………………………………………….. ………………………….. 9 19
1.5 Integration of gas distribution pipelines in local utilities infrastructure ……… …… 10 20
1.6 Installing underground in open trench ………………………………………………………… 10 21
1.7 The geometry of the trench laying pipe ………………………………………………………. 10 22
1.8 Welding steel pipes ………………………………………………………………………………….. 10 23
1.9 Filler c ompaction ……….. …………………………………………………………………………… 11 27
1.10 Above -ground gas pipelines installation …………………………………………………… 11 28
1.11 Technical take -over an d commissioning of natural gas distribution networks .. 11 29
1.12 Exploitation of natural gas distribution systems ………… ……………………………… 12 31
1.13 Defects encountered in distribution pipelines ………………………….. ……………….. 12 33
1.13.1 Analysis and defects classification ………………………………………………………… 12 33
1.13.2 Research reaction to internal pressure ……….. ………………………………………….. 14 36
II. DEGRADATION BY CORROSION OF UNDERGROUND NATURAL GAS
DISTRIBUTION NETWORKS …….. ………………………………………………………………. 17 41
2.1 General considerations …………………………………………………. ………………………….. 17 41
2.2 Specific processes for gas pipelines corrosion ……….. …………………………………… 17 43
2.3 Degree of corrosion ………………………………………………. ……………………. ………….. 18 46
2.4 Corrosion and soil aggressiveness ……………………………………………………………… 18 48
2.5 Types of corrosion specific to underground pipelines ………………………………….. 19 50
2.5.1 Uniform corrosion ………………………………………………………………………………… 19 51
2.5.2 Galvanic corrosion ……………………………………………………………………………….. 19 51
2.5.3 Corrosion by differential aeration …………………………………………………………… 19 51

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 7 2.5.4 Interstitial corrosion ………………………………………………………………………………. 19 51
2.5.5 Corrosion in points ……………………………………………………………………………….. 19 52
2.5.6 Fissure under pressure corrosion ……………… …………………………………………….. 20 54
2.5.7 Corrosion under local deformation conditions ………………………………………….. 20 60
2.5.8 Corrosion under fatigue conditions …………………………………………………………. 21 61
2.5.9 Corrosion and weakening under the presence of hydrogen sulfide ……………… 21 61
2.5.10 Microbial corrosion …………………………………………………………………………….. 21 63
2.6 Analysis of breaks of underground pipelines ………………………………………….. ….. 21 63
2.7 Tension of pipeline in the wall of an excavation ………………………………………… 21 65
2.8 Tension of pipeline in a transverse position to the excavation ………………………. 22 69
III. PIPELINE PROTECTION AGAINST CORROSION …………………………. …… 23 71
3.1 Protection by cover ………………………………………………………………… ……………….. 23 71
3.2 Background of passive protection ……………………………………………………………… 23 71
3.3 Painting protection of the above -ground pi pelines ………………………………………. 23 72
3.4 Protection of underground pipes by outer insulation ……………………………………. 23 73
3.5 Insulation system s …………………………………………………………………………………… 23 75
3.5.1 Bitumen coating …………………………………………………………………………………. .. 23 75
3.5.2 Coverage by extruding polyethylene ………………………………………………………. 24 77
3.5.3 Isolation of pipelines and band welds by wrapping adhesive pol yethylene tape 24 78
3.5.4 Isolation of the pipeline when getting out of the soil ………………………………… 24 82
3.6 Factors influencing the integrity of coating materials ………………………………….. 24 82
3.7 Repairs for local insulation faults ……………………………………………………………… 25 83
3.8 Cathodic protecti on …………………………………………………………………………………. 25 84
3.8.1 Introduction …………………………………………………………………………………….. ….. 25 84
3.8.2 Cathodic protection systems …………………………………………………………………… 25 85
3.8.3 Cathodic protection with galvanic anodes ………. ……………………………………….. 25 85
3.8.4 Cathodic protection by current injection …………………………………………………… 25 87
3.8.5 Cathodic protec tion station …………………………………………………………………….. 26 88
3.8.6 Anode socket ……………………………………………………………………………………….. 26 89
3.8.7 Cathodic protection system control …………………………………………………………. 26 90
3.8.8 Effectiveness of cathodic protection …………………… ………………………………….. 26 90
3.8.9 Cathodic detach of insulation …………………………………………………………………. 26 91
3.9 Experimental resea rch of electroosmosis phenomena …………………………………… 27 93
IV. RESEARCH OF FACTORS LEADING TO THE DETERIORATION OF THE
INSULATION OF URBAN NETWORKS FOR GAS DISTRIBUTION …………… 28 95
4.1 Preliminary aspects …………………………………………………………………………………… 28 95

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 8 4.2 Tensile test ……………………………………………. ………………………………………………… 28 96
4.2.1 Specimens construction ………………………………………………………………………….. 28 96
4.2.2 Specimens material ………………………………………………………………………………… 29 97
4.2.3 Test machine …………………………………………………………………….. ………………….. 29 99
4.2.4 Results ………………………………………………………………………………………………….. 29 101
4.2.5 Interpretation …………………………………………………………………………………………. 31 104
4.3 Insulation resistance …………………………………………………………………………… …….. 31 104
4.3.1 Preparation of specimens ………………………………………………………………………… 31 104
4.3.2 Test method …………………………. ………………………………………………………………. 32 106
4.4 Specific analysis with finite element insulation applied in cold ……………………… 35 110
V. EVALUATION OF DEGRADATION OF THE URBAN DISTRIBUTION
NETWORKS ………………………………………………………………………………………………… 39 121
5.1 Assessment of urban gas distribution ne tworks …………………………………………….. 39 122
5.2 Expertise of urban gas distribution networks ………………………………………………… 42 127
VI. CONCLUSIONS ……………………………………………………………………………………… 43 129
6.1 General conclusions …………………………………………………………………….. ……………. 43 129
6.2 Original contributions ………………………………………………………………………………… 46 132
6.3 Directions for new research ………………………………………………………………………… 46 132
VII. BIBLIOGRAPHY ………………………………………………………………………………….. 47 135

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 9 I. REȚELE LE DE DISTRIBUȚIE A GAZ ELOR NATURALE
1.1 Introducere
Rețelele de distribuție a gazelor naturale în funcție de extinderea localității sunt
constituite din conducte intercomunicante, stații de reglar e a presiunii de serviciu și
branșamente . Cele mai complexe sunt rețelele urbane, iar cele mai simple sunt cele din
localitățile rurale dar, indiferent de instalare, acestea trebuie să satisfacă cât mai bine
condițiile de siguranță în exploatare. Conform standardului european EN 10208 -2 toate aceste
componente trebuie s ă fie etanșe și să reziste la presiunea de se rviciu.
Conductele locale de distribuție , în funcție de consumator, lucrează la presiuni maxime
de 6 bar . Normele tehnice și cerințele minime ale proiectării, construcției, exploatării și
întreținerii sistemului de racordare sunt prezentate în [25] și [20].
Accesul la rețeaua actualizată de distribuție se face conform [30] și Legii 123 din 2012
[23], iar condițiile de livrare sunt precizate în contractele încheiate între furnizor și
consumator.
1.2 Sisteme de alimen tarea cu gaze naturale
Sistemele de alimentare cu gaze naturale pornesc de la stațiile de reglare -măsurare
(SRM) a le transportatorului de gaze (SNT) și ajung la consumatorul eligibil .
Tipurile de elemente de rețea prezentate în cadrul acestui capitol sunt:
– conducte de repartiție ;
– conductele de distribuți e;
– conductele de b ranșament ;
– teurile de branșament ;
– postul de reglare -măsurare ;
– alte componente: tuburile de protecție, răsuflătorile, refulatoarele de gaze,
separatoare le de apă condensată , robinete le, îmbi nările tip flanșe, îmbinări le electroizolante
etc.
1.3 Instalarea conductelor de distribuție
Conductele și branșamentele se instalează pe baza documentației tehnice elaborată de o
societate recunoscută de ANRE ce îndeplinește condițiile tehni ce de construcție și exploatare
[25]. Conductele din oțel sunt pozate în principal subteran și numai în situații deosebite
suprateran.
1.4 Condiții de i nstalare
Conductele de distribuție și branșamentele se instalează pe baza documentației tehnice

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 10 stabilită prin caietul de sarc ini și normativele în vigoare. Această documentație conține: tipul
rețelei de distribuție (liniară, inelară, ramificată, buclată), mărimea și configurația zonei sau
localității deservite, presiunea de lucru a fiecărui sector, dimensionarea materialului tub ular și
a celorlalte componente, echipamentele de măsurare și contorizare, protecția anticorozivă,
criteriile de asigurare a condițiilor de funcționare în sigurață și de neîntrruperea alimentării cu
gaze naturale.
Proiectarea și executarea sistemelor de di stribuție a gazelor naturale, a modificării,
extinderii sau reviziei acestora, se fac numai pe baza reglementărilor în vigoare, du pă
obținerea aprobărilor legale [20].
1.5 Integrarea conductelor de distribuție gaze în infrastructura utilităților
locale
Conduc tele de distribuție a gazelor naturale din localitățile urbane, dar și în unele
localități rurale, se află integrate în infrastructura de utilități locale ce cuprind: alimentarea cu
apă potabilă, rețeaua de canalizare, rețeaua de termoficare, rețeaua de al imentare cu energie
electrică de joasă și înaltă tensiune, rețeaua de telecomunicații, rețeaua de iluminat stradal,
rețeaua de semnalizare electrică, rețeaua de televiziune prin cablu. Utilitățile menționate se
dezvoltă permanent și de acest aspect trebuie să se țină seama la extinderea rețelei de gaze,
multe dintre ele impunând o serie de restricții.
1.6 Instalarea subterană în șanț deschis
Instalarea în șanț deschis prevede:
– lucrări preliminar ii;
– studiul geotehnic ;
– stabilirea t raseul ui conductei sau branșame ntului .
1.7 Geometria șanțului de pozare a conductei
Conductele și branșamentele de gaze sunt pozate în șanțuri care în secțiune transversală
au forma de U pentru soluri stabile, sau V pentru soluri puțin stabile.
1.8 Sudarea țevilor din oțel
Conductele din oțel care formează rețeaua de distribuție se realizează din următoarele
categorii de țevi:
– țevi din oțel fără sudură, laminate la cal d, STAS 404/3 -87, pentru conducte de
distribuție și branșamente;
– țevi sudate elicoidal pentru conducte, STAS 6898/2 -90, pentru conducte de repartiție.
Tipuri de sudare a conductelor de oțel:

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 11 – sudarea electrică se aplică la țevile de oțel cu un conț inut de carbon mai mic de
0,26%. Ca material de aport se folosesc electrozi corespunzători oțelului și felului curentului
electric de sudat.
– sudarea oxiacetilenică se poate aplica la țevile din oțel cu u n conținut maxim de
carbon de 0,12 % și cu g rosimea de pâ nă la 8÷10 mm. Pentru cunoașterea calității oțelului țevii
se vor cere certificate de calitate de la furnizor sau în lipsa acestuia, conform STAS 5442 -87,
se vor face probe de sudură cu sârmă moale tip DL sau GL conform STAS 1127 -81.
– sudarea conductelor de repartiție se poate considera ca un procedeu aparte datorită
construcție, materialului și diametrului important.
Pentru realizarea conductelor de r epartiție se recomandă oțelul X 60 cu
σr=5400 daN/cm2; σc=4100 daN/cm2; σ5=20 %, a cărei compoziția chimică es te [12]:
C, max = 0,26 %; Mn, max = 1,35 %; P , max = 0,04 %; S, max = 0,05 % (1.1)
Nb, min = 0,105 %; V, min = 0,02 %; Ti, min = 0,03 % (1.2)
1.9 Compactarea umpluturii
Odată încheiată asamblarea tronsoanelor și efectuarea izolației îmbinărilor sudate se
trece le acoperirea parțială a conductei, cu excepția sudurilor, care se acoperă după realizarea
probelor de recepție.
Compactarea pământului la umplerea șanțu lui are o influență directă asupra procesului
de coroziune al conductei și asupra parametrilor protecț iei catodice. O compactare slabă
conduce accesul direct al apei și oxigenului la conductă, iar o compactare excesivă determină
o suprasolicitare mecanică a izolației exterioa re a conductei ce face posibilă imprimarea în
izolație a particulelor dure din sol , chiar dacă acestea au dimensiuni reduse.
Detalii privind aparatura și desfășurarea lucrărilor de stabilire a compactității umpluturii
șanțului se găsesc în [27].
1.10 Instalarea c onducte lor aeriene de gaze
Instalarea aeriană este permisă numai la conductele d e gaze di n oțel și face obiectul unui
document justificativ referitor la protecția contra coroziunii și protecția față de agresiunile
previzibile.
Poziționarea aeriană a conductelor de distribuție a gazelor naturale constituie o situație
excepțională și e ste admisă numai în situațiile de imposibilitate tehnică și economică de a se
monta îngropat .
1.11 Recepția tehnică și punerea în funcțiune a rețelelor de distribuț ie a gazelor
naturale
Recepția tehnică reprezintă o parte din sistemului calității în construcții , prin procesul
verbal de recepție certificându -se faptul că executantul și -a îndeplinit sarcinile menționate în

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 12 contractul și documentația de execuție.
Din cadrul recepției tehnice fac parte următoarele probe tehnice:
Proba de rezistență reprezintă o for mă particulară de control la o presiune interioară
mai ma re decât presiunea de serviciu timp de minim 1 oră .
Proba de etanșeitate se poate face și ca încercare preliminară, înainte de coborârea în
șanț, probă denumită probă de casă, atenția a cordându -se îmbinărilor sudate, dar și după
pozarea conductelor în șanț, durata minimă fiind de 24 ore pentru rețelele de distribuție gaze
naturale.
Punerea în funcțiune se desfășoară în trei etape, î n prima etapă se pro cedează la
refularea aerului din conducte, a doua etapă constă în verificarea și închiderea tuturor
robinetelor, inclusiv ale instalațiilor de utilizare și verificarea legăturii la centura de punere la
pământ a părților metalice ale stațiilor și posturilor de reglare sau reglare -măsurare , iar a treia
etapă corespunde punerii în funcțiune a instalațiilor de utilizare, când se urmărește
comportarea regulatoarelor de presiune, sistemul de contorizare și aparatele consumatorilor de
gaze, precum și stabilitatea și asp ectul calitativ al flăcării.[ 18]
1.12 Întreținer ea sistemelor de distribuție a gazelor naturale
Exploatarea sistemului local de distribuție a gazelor naturale cuprinde ansamblul
activităților de operare, întreținere, reparații planificate, revizii și intervenții, precum și
reabilitarea și retehnologiza rea acestuia. Toate aceste activități se realizează cu respectarea
normelor de exploatare în vigoare și ele urmăresc asigurarea condițiilor de siguranță și de
continuitate a furnizării de gaze naturale.
Operatorul licențiat verifică starea sistemului de d istribuție, urmărind în principalele
imperfecțiuni și defecte ce le prezintă conductele și branșamentele. Imperfecțiunile și/sau
defectele depistate sunt analizate pe baza următoarelor criterii [26]:
– cauza care a determinat apariția imperfecțiunii;
– config urația, dimensiunile, natura și localizarea imperfecțiunii;
– efectele imperfecțiunii asupra etanșeității conductei sau branșamentului și asupra
siguranței în exploatare.
1.13 Defecte întâlnite la conductele de distribuție
1.13.1 Analiza și clasificarea defectelo r
Tubulatura conductelor destinate distribuției gaze naturale și echipamentele acesteia pot
să prezinte o serie de defecte și imperfecțiuni, care afectează siguranța în exploatare , care se
pot clasifica astfel:
– imperfecțiuni și defecte geometrice : scobitur i și deformări locale – urme de lovituri
sau de interacțiune cu forțe exterioare (fig. 1.1.) .

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 13

Fig.1.1. Defecte de tipul deformări locale, depistate pe tubulaturile conductelor

– lipsa de material este imperfecțiunea sau defectul care constă în subțierea peretelui
tubulaturii conductei prin pierderea de metal în prezența sau absența unui proces corosiv
(fig.1. 2.).
– fisurile și crăpăturile (fig.1. 3.) sunt defecte cu cea mai mare nocivitate, care produc
puternice efecte de concentrare a t ensiunilor mecanice și micșorează sensibil capacitatea
portantă a conductelor.
Pentru a evalua rezistența mecanică reziduală și probabilitatea de cedare în exploatare a
conductelor ce prezintă defecte de tip lipsă de material, este necesară parcurgerea urm ătoarele
etape:
– clasificarea defectelor, stabilirea principalelor cauze care determină apariția acestora
pe tubulatura conductelor, cu stabilirea modului de depistare;
– stabilirea modului de caracterizare a acestor defecte din punct de vedere al
dimensiunil or, configurației și modificărilor pe care le produc asupra caracteristicilor
mecanice ale materialului tubular;
– stabilirea măsurilor de evitare a cauzelor care duc la apariția defectelor;
– stabilirea modului de remediere a defectelor de tipul lipsă de mate rial.[19]

Fig.1.2. Defect de tip lipsă de material creat prin coroziune

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 14

Fig.1.3. Defect de tip fisură cauzat de alunecare teren ului

1.13.2 Cercetarea comportării la presiune interioară
Am considerat că este importantă cunoașterea comportării la presiunea interio ară a
conductelor ce prezintă defecte de material și defecte create prin coroziune, așa cum se
prezintă în imaginile din figurile 1. 4. a) și b ). Pentru ambele tipuri de defecte s -a considerat
aceeași grosime restantă de perete.
Astfel am efectuat 6 determi nări la valorile grosimii de perete și a presiunilor inte rioare
prezentate în tabelul 1. 1..
Geometria defectelor de corozine și a celui de material este prezentată în figurile 1. 5,
respectiv 1. 6.
Prin determinarea geometria defectului de coroziune am încer cat să simulez pe cât
posibil dimensiunile unui defect real, doar pe zona afectată de ruptura conductei, ci nu pe
întreaga arie de acțiune a coroziuni.
Defectul de material simulează deteriorarea pe care o produce pe o conductă dintele
cupei unui excavator , ci nu doar ca o acțiune de deformare, cât și ca formă geometrică a
corpului contondent care produce defectul.
Determinarea valorilor de rupere a fost simulată cu ajutorul programului informatic
Catia.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 15

a) Simularea unui defect de coroziune b) Simular ea unui defect de material
Fig.1.4. Tronsonul supus măsurătorilor

vedere laterală vedere longitudinală
a) curbele ce definesc defectul

b) secțiune defectului în peretele conductei c) vedere frontală a defectului

d) vedere în spațiu a defectului
Fig.1.5. Geometria def ectului de coroziune

Fig.1.6. Imaginea defectului de material

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 16 Valorile calculate ale presiunii la care conducta a cedat în zona defectului în funcție de
adâncimea acestuia sunt prezentate în tabelul 1.1., iar graficul de variație în figura 1.7.
Tabelul 1.1. Presiunea de c edare a materialului tubular
Grosimea peretelui Presiune de cedare
[MPa ]
[mm] % Defect de material Coroziune
4,5 100 181 181
2,25 50 88,9 104
1,125 25 57 103
0,45 10 54,4 90
0,225 5 52 86,5
0,1125 2,5 33,1 84,8

Fig.1.7. Presiunea de străpungere funcție de grosimea de perete

Din rezultatele testărilor am concluzionat următoarele:
– comparând modul de comportare a celor două tipuri de defecte sub influența presiune
interioare a conductei am dedus faptul că , împotriva considerațiilor inițiale, pentru defect ul de
coroziune presiunea de cedare a materialului tubular este mai mare, în condițiile aceleiași
grosimi de perete; acest lucru punându -l pe seama faptului c ă este posibil ca influența să fie
dată și de faptul că defect ele sunt simulate p e exteriorul cond uctei , ci nu pe interiorul acesteia;
– presiunea maximă de cedare corespunde lipsei defectelor de material și de coroziune;
– în cazul defectelor de material sau prin coroziune efectul se resimte după ce grosimea
de perete s -a redus la jumătate;
– presiunea min imă de cedare corespunde defectelor de material, deoarece acestea au o
extindere mai mare decât defectele create prin coroziune și o geometrie ce determină
concentrația tensiunilor.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 17 II. DEGRADAREA PRIN CORO ZIUNE A REȚELELOR SU BTERANE
DE DISTRIBUȚIE GAZE NATURALE
2.1 Considerații generale
Coroziunea, conform ISO 8044:1999, este definită ca interacțiunea fizico -chimică între
metal și mediu în care se află ce antrenează modificări ale proprietăților metalului și
degradarea funcțională a metalului.
În figura 2.1 s e prezintă o clasificare a coroziunii în funcție de diferite criterii. [18]

Fig.2.1. Clasificarea coroziunii
2.2 Procese specifice de coroziune la conductele de gaze
Procesul de coroziune poate fii definit ca o succesiune de reacții datorită cărora metalul
este afec tat de către existența elementului agresiv, producându -se transformarea acestuia
parțial sau total în stare ionică sau combinată .[15]
– coroziunea chimică este un proces prin care se distruge metalul, având la bază acțiunii
chimice directe cu mediului înconj urător, fără a avea loc schimburi de sarcini electrice ;
– coroziunea electrochimică se consideră ca principala formă de di strugere a
conductelor din oțel;
– coroziunea în sol . În general conductele de distribuție se montează în soluri cu
proprietăți diferite ș i la adâncimi care pot varia, acest lucru conducând la o serie complexă de
procese de coroziune care sunt generate în principal de migrarea oxigenului prin soluri a căror
diversitate conduce la un mediu mai mult sau mai puțin coroziv ;
– coroziunea microbiolo gică reprezintă fenomenul prin care sunt distruse metalele sub
influența micro -organismelor ;
– coroziunea prin eroziune poate fii definită ca un proces determinat de abraziunea
mecanică și atacul corosiv bazat pe prezența unui gaz sau lichid .

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 18 2.3 Gradul de coro ziune
Gradul de coroziune mai poate fi interpretat ca rezistența metalului la coroziune sau
stabilitatea chimică a acestuia; determinarea lui se poate face prin măsurători experimentale
ale vitezei de coroziune în baza proprietăților optice, electrice și m ecanice ale probelor de
încercare, confecționate special din materialul testat .
Indicele gravimetric k reprezintă variația masei probei Δm ca rezultat al coroziunii, în
unitatea de suprafață și timp, potrivit relației
tSmk
[g/m2h] (2.1)
în care:
t este durata coroziunii,
S – suprafața probei.
Indici sau coeficienți de penetrați e, sunt dați de formula:
corV
td 76,8
, [mm/an] (2.2)
unde:
d este indicele de penetrație,
Δ
- micșorarea medie a grosimii metalul ui supus coroziunii,
t – timpul de atac,
8760 ore în decursul unui an,
corV
– viteza de coroziune,

– greutatea specifică a materialului probei.
La conducte, coroziunile de tip pitting sunt periculoase întrucât și printr -un singur oficiu
format se pierd gaze care pot produce accidente. În situația în care în timpul exploatării
conductei, întâmplător se descoperă fenomenul pitting, este indicat să se verifice o zonă cât
mai întinsă și să se ia măsuri de înlocuire a î ntregului tronson de conductă afectat de o astfel
de coroziune. [9]
2.4 Coroziunea și agresivitatea solului
Solul, prin compoziție mineralogică, structură, porozitate, compactitate, umiditate,
activitate bacteriană, poluare, acționează în mod diferit asupra con ductei îngropate. La acestea
se pot adăuga caracteristicile materialului conductei, procedurile de protecție și condițiile de
instalare.
Pe baza unor cercetări de lungă durată asupra coroziunii conductelor subterane, Japan
Gas Association, citat în [8], propune pentru soluri saturate următoarea relație de calcul a
adâncimii coroziunii uniforme:
X = 0,314 + 0,015 t(ani) [mm] (2.3)

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 19 iar Laboratorul Central de Poduri și Șosele din Paris propune următoarea relație:
X = 25.t(ani)0,8 [μm] (2.4)
Din păcate, nu se precizează numărul de ani pentru care aceste relații sunt valabile.
În mai toate documentele consultate, curba X = f(t) est e trasată pentru primii 10 ani,
peste această durată, curba se extrapolează presupunând că viteza de coroziune rămâne
constantă, iar pe conductă nu se formează puncte de coroziune.
2.5 Tipuri de coroziune specifice conductelor subterane
La conductele de gaze coroziunea este în principal de natură electrochimică și mai puțin
chimică. Apa din sol conține, pe lângă oxigen, o serie de săr uri dizolvate ce -i conferă
conductivitate electrică și caracterul de electrolit. În timp, caracteristicile apei din sol nu sunt
stabile. Toate modificările de compoziție au o influență directă a agresivității apei. O
diminuare a conținutului în oxigen și î n dioxid de carbon, de exemplu, reduce agresivitatea,
iar poluarea cu produse dizolvabile în apă, ce -i dau un caracter acid, măresc agresivitatea.
2.5.1 Coroziunea uniformă
Coroziunea uniformă este forma curentă de manifestare exterioară și interioară și constă
în pierderea cvasi constantă a grosimii peretelui conductei, când zonele anodice și cele
catodice sunt apropiate.
2.5.2 Coroziunea galvanică
Coroziunea galvanică este rezultatul contactului electric al conductei cu un alt metal cu
un potențial elec trochimic diferit, când conducta constituie anodul pilei galvanice ca re se
formează. [14]
2.5.3 Coroziunea prin aerare diferențială
Coroziunea prin aerare diferențială intervine când conducta de gaze prezintă zone cu
umiditate ridicată și zone uscate sau cv asi uscate. Acest proces de coroziune este specific
acelor conducte ce traversează zone de relief relativ accidentat.
2.5.4 Coroziunea interstițială
Coroziunea interstițială sau de tip cavernă sau crevasă este asociată pieselor metalice
asamblate, care pre zintă interstiții foarte înguste, cu adâncimi de ordinul a mai multor
milimetrii și lățimi de ordimul micrometrilor, care pot fi considerate ca spații cvasi închise,
cum este cazul îmbinărilor tip flanșă, îmbimărilor cu filet, etanșărilor, suporturilor de
susținere ale conductelor aeriene, ghidajelor de deplasare în caz de dilatare -contracție etc.
2.5.5 Coroziunea în puncte
Pittingul sau coroziunea în puncte o putem definii ca o formă de degradare a metalului
localizat. Odată distrusă pelicula de protecție a metalului, mediul agresiv acționează, atacând
și producând o deteriorare rapidă a peretelui țevii de metal .

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 20 Un caz particular de coroziune, din păcate f oarte frecvent în exam inarea conductelor
subterane perforate, este cel al cont actului cu un corp dur ( piatră), fig.2.2.,a, b).

a) b)
Fig.2.2. Coroziunea la contactul cu un corp dur (a) și efectul asupra conductei (b)

2.5.6 Fisurarea prin coroziune sub tensiune
Oțelurile carbon de conducte aflate într -un mediu corosiv și expuse în același timp unor
solicităr i mecanice de tracțiune și/sau forfecare, suferă un proces aparte de coroziune, proces
numit coroziune fisurantă sub tensiune.
Sub acțiunea tensiunilor de întindere, potențialul electrochimic al oțelului se deplasează
către domeniul anodic. Deplasarea pot ențialul ui poate avea valori de 30 … 80 mV când în oțel
se atinge limita de curgere . [16]
Factorii care influențează coroziunea sub tensiune sunt numeroși dintre care cei mai
importanți care determină susceptibilitatea oțelului la fisurare sub tensiune în m edii corozive
sunt: structura metalografică eterogenă, calitatea suprafeței, tensiunile de întindere și/sau
forfecare, conținutul în hidrogen rezultat prin electroliză, natura mediul de lucru . [14]
După o perioadă îndelungată de exploatare a conductelor su bterane, izolate cu bitum sau
benzi adezive, se constată la exterior fisuri multiple, sub formă de colonii în imediata
apropierea cordoanelor de sudură . [30]
Coloniile de fisuri puse în evidență prin controlul defectoscopic cu ultrasunete, la
început se p oate aprecia că nu sunt importante, dar cunoscând poziția pe care o ocupă, la
viitoarea inspecție acestea trebuie examinate obligatoriu și luate măsuri corective înainte ca
fisura să atingă mărimea critică . [28]
2.5.7 Coroziunea în condiții de deformarea l ocală
Deformarea locală a peretelui conductei poate fi rezultatul:
– cutării sub gr eutatea proprie la lansarea în șanț, când distanța dintre punctele de
ridicare este mare;
– unor lovituri directe, care conduc la înfundări în zona de impact;
– contactului de scu rtă durată cu elementele active ale unei mașini de construcții.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 21 2.5.8 Coroziunea în condiții de oboseală
Solicitarea la oboseală a conductei subterane este generată de vibrațiile transmise de
circulația rutieră de suprafață.
2.5.9 Coroziunea și fragil izarea în prezența hidrogenului sulfurat
Coroziunea în prezența hidrogenului sulfurat (H 2S) intervine când concentrația H 2S în
gazele naturale tr ansportate este mai mare de 0,5 mol/l.
2.5.10 Coroziunea microbiană
Coroziunea de origine microbiană (ISO 8044: 2000) este generată de bacteriile existente
în apa stagnantă din sol. Trebuie arătat că bacteriile nu atacă direct metalul, ci prin produșii
agresivi creați de bacterii. Procesul de coroziune se poate desfășura cu sau fără oxigen. Unele
bacterii oxidează s ulful transformându -l în acid sulfuric, reducând pH -ul apei.
2.6 Analiza ruperilor de conducte subterane
În cazul producerii unei ruperi se face o analiză detaliată a legăturii între procesul de
rupere, factorii generatori și vârsta conductei. O asemenea anali ză servește la stabilirea
viitoarelor activități de mentenanță care trebuie să ducă la creșterea securității rețelei.
Cercetând numeroasele cazuri de rupere, s -a constatat că frecvența maximă o prezintă
ruperile cauzate de coroziune și o frecvență minimă, ruperile imediate. Pornind de la această
constatare, un control sistematic poate să conducă la reducerea numărului de ruperi generate
de condițiile din sol . [13]
2.7 Tension area conductei aflată în peretele unei excavații
Rețelele de conducte subterane, indi ferent de produsul transportat, sunt afectate de
excavațiile executate în apropiere fără autorizație. Efectul excavării este maxim dacă conducta
rămâne în perete, dar nu poate fi neglijat dacă se execută transversal pe conductă.
În condiții urbane sunt nu meroase cazurile când în lungul străzilor se execută excavații
adânci, conductele de gaze rămânând în sol la o distanță mică de perete lucrării. Un caz tipic
este cel al realizării sau refacerii canalizării stradale, când excavația se face la adâncimi mai
mari 2 m, conductele de distribuție gaze aflându -se la adâncimi de max. 1 m.
Tensiunile verticale σzv și orizontale σzh la adâncimea z a peretelui pot fi exprimate,
conform modelului Aubertin . [1]
În timpul execuției și înainte de umplere, apare riscul pră bușirii peretelui dacă unghiul
taluzului este mai mic decât unghiul de frecare. Tendința de prăbușire crește odată cu mărirea
raportului între lungime și lățime. Pentru a preveni accidentele, adesea se mărește unghiului
de înclinarea a taluzului la peste 4 50 sau se iau măsuri de consolidare . [5]
În domeniul deplasării peretelui excavației s -au elaborat numeroase lucrări teoretice și
experimentale. Toate aceste lucrări scot în evidență efectele secundare ale intervențiilor

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 22 efectuate prin excavare în apropier ea conductelor subterane care conduc la crearea de tensiuni
de întindere, cu afectarea directă a siguranței în exploatare . [3][4][7]
2.8 Tensionarea conductei dispusă transversal pe excavație
O situație frecventă de degradare este cea în care se execută un ș anț adânc transversal pe
conducta de gaze. În timp, ca urmare a încovoierii sub greutatea proprie și apoi a tasării
naturale a umpluturii, conducta de gaze va fi expusă unor tensiuni deosebite. Zona de rupere
se află în apropierea peretelui șanțului, unde momentul încovoietor este maxim.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 23 III. PROTECȚIA CONDUCTELO R CONTRA COROZIUNII
3.1 Protecția prin acoperire
Conductele metalice aflate permanent în contact cu atmosfera sau cu solul suferă o serie
de degradări prin diferite forme de coroziune ce fac să se red ucă mult durata previzibilă de
exploatare apreciată la cca. 40 ani. Pentru a se ajunge la o asemenea durată de exploatare în
deplină siguranță se recurge la aplicarea unui sistem duplex de protecție contra coroziunii,
sistem ce constă în izolarea exterioar ă față de mediul electrolitic (protecția pasivă) și
deplasarea potențialului conductei în domeniul de imunitate (protecție catodică).
3.2 Generalități privind protecția pasivă
Protecția pasivă constă în acoperirea conductei, de preferință la fabricarea tubulat urii,
precum și pe șantier, în special după realizarea îmbinărilor sudate, cu un material ce asigură
separarea electrolitică între sol și conductă.
3.3 Protecția prin vopsire a conductelor aeriene
Conductele aeriene de gaze pot fi încadrate în categoria const rucțiilor din oțel expuse
acțiunii corozive a atmosferei. Protecția lor contra coroziune se face prin vopsire, protejare ce
face partea din protecțiile de natură fizică, normele de realizare fiind prezentate în [22].
3.4 Protecția prin izolarea exterioară a co nductelor subterane
Pentru a obține o durată de serviciu optimă a conductei, echivalentă cu 40 ani, alegerea
materialelor de acoperire, tehnologia de aplicare și controlul după aplicate sunt esențiale.
Toate aceste etape trebuie să se desfășoare conform no rmelor naționale și europene.
3.5 Sisteme de izolație
Alegerea sistemului de izolație exterioară a conductelor subterane din oțel se face în
funcție de agresivitatea solului, de stabilitatea adezivulu i în mediu alcalin sau care devi ne
alcalin, de condițiile de lucru, de condițiile de aplicare, de posibilitatea formării în timp a
defectelor, de tendința de îmbătrânire etc. În alegerea sistemului de izolație nu trebuie
neglijate aspectele economice și de garantare a protecției catodice.
3.5.1 Acoperirea cu bit um
Bitumul de petrol este un material organic termoplastic rezultat la distilarea petrolului,
constitu it dintr -un amestec complex de compuși hidrocarbonați cu structuri și mase molare
foarte diferite.
Bitumul este cunoscut pentru puterea sa de aderare la conducte metalice, pentru
calitatea de material impermeabil, relativ inert față de cei mai mulți agenți chimici prezenți în
sol.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 24 În funcție de temperatura ambiantă la care realizează izolarea și montarea conductelor,
conform STAS 2484 -85, se folosesc două sortimente de bitum [29]:
– SP 95 pentru tem peraturi ambiante mai mari de 00C, cu punctu l de înmuiere minim de
95 – 1100C și temperatura de aplicare de 140 – 1950C;
– SPP 70 pentru temperat uri ambiante cuprinse între -150C și +150C, cu punctul de
înmuiere mini m de 700C și tempe ratura de aplicare de 130 – 1700C.
3.5.2 Acoperirea prin extrudarea polietilenei
Protecția prin acoperire cu polietilena extrudată se face în condiții de fabrică după o
pregătire adecvată a țevilor de diametru mic sau mediu. O asemenea ac operire asigură o
protecție superioară celei realizate cu benzi auto adezive, t emperatura la extrudare fiind
cuprinsă între 200 și 3000C.
3.5.3 Izolarea țevilor și cordoanelor de sudură prin înfășurare de benzi adezive din
polietilenă
Izolarea cu benzi de p olietilenă este practic universală, fără limite de diametre de
conducte sau de geometrie a echipamentelor acestora. Când izolarea este realizată în stații
fixe, capetele țevilor se lasă neacoperite. În cazuri speciale, izolarea locală cu benzi adezive se
poate aplica pentru etanșarea temporară a unor defecte de mici dimensiune, când presiunea
din conductă este slabă.
3.5.4 Izolarea conductei la ieșirea din sol
La ieșirea din sol conductele se izolează, c aracteristicile izolației fiind stabilite în
funcți e de natura solului, de caracterul atmosferei, de calitățile apelor și de solicitările
mecanice specifice.
3.6 Factorii de influență a integrității materialelor de acoperire
Integritatea izolației aplicată pe conductele subterane poate fi afectată de prezența
corpurilor dure (pietre sau alte corpuri dure) în contact direct cu conducta, de creșterea
rădăcinilor arborilor de talie înaltă, de lucrările executate de terți în apropierea conductelor de
gaze fără obținerea avizului operatorului sitemului de distribuți e.
Pe lângă acestea mai intervin absorbția și difuzia apei și îmbătrânirea materialelor,
inclusiv a adezivului.
Toate aceste procese conduc la crearea de defecte generatoare de coroziune locală ce
trebuie puse în evidență prin măsurători specifice și efec tuarea de intervenții când gradul de
degradare devine avansat. Rezultă că în activitatea de urmărire a stării protecției pasive a
conductelor o are detectarea defectelor de izolație fără decopertare, dintre care mai accesibile
sunt metoda ON – OFF [21], metoda Pearson [24] ș. a..

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 25 3.7 Repararea locală a defectelor de izolație
Repararea defectelor de izolație după îngropare presupune localizarea, extinderea și
efectele ce le au asupra conductei, defecte ce pot fi:
– defecte de reparat fără întârziere;
– defecte ce n ecesită o investigare amănunțită pentru a nu afecta în viitor conducta;
– defecte ce urmează a fi reparate în cadrul programului de mentenanță;
– defecte de supravegheat, care nu afectează imediat viața conductei.
Refacerea izolației ce prezintă defecte cupri nde următoarele activități:
– pregătirea suprafeței conductei prin îndepărtarea izolației existente;
– examinarea stării conductei;
– aplicarea noii izolații formată din benzi de polietilenă.
3.8 Protecția catodică
3.8.1 Noțiuni introductive
Coroziunea conductelor constituie un proces distructiv. La nivel național, pierderile
materiale cauzate de coroziune sunt foarte mari. Aceste pierderi nu cuprind numai pierderile
de metal, ci și efectele acestora asupra siguranței în exploatare a instalațiilor afectate de
corozi une, care impun reparații și înlocuiri.
3.8.2 Sisteme de protecție catodică
Sistemul de protecție catodică, cu anozi galvanici sau cu injecție de curent, a
conductelor subterane se stabilește în funcție de datele ce diferențiază cele două posibilități și
de criteriile economice .
3.8.3 Protecția catodică cu anozi galvanici
Protecția galvanică a conductelor subterane se asigură cu anozi executați din zinc,
material mai electronegative decât oțelul conductei și se recomandă în cazul unui necesar
relativ scăz ut de curent.
3.8.4 Protecția catodică prin injecție de curent
Protecția catodică prin injecție de curent (PC) oferă posibilitatea obținerii unui curent
suficient de ridicat pentru protejarea conductei subterane. Elementele principale ale acestui
sistem d e protecție sunt:
– stația de protecție cu transformatorul coborâtor de tensiune și redresorul ce asigură o
tensiune continuă de până la 50 V;
– anozii de sacrificiu realizați în principal de oțel silicios, dimensionați pentru o durată
de viață de 20 – 50 ani;
– cablurile de legătura ale stației cu conducta și anodul.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 26 3.8.5 Stația de protecție catodică
Stația de protecție catodică asigură curentul necesar polarizării conductei subterane. Un
exemplu de stație se prezintă în figura 3.1..

Fig.3.1. Stație de protecție cato dică

3.8.6 Priza anodică
Priza anodică, formată dintr -un anod sau mai mulți anozi de sacrificiu legați la borna
anodică a stației, plasați la mică sau de mare adâncime, asigură densitatea de curent necasară
protecției conductei contra coroziunii.
3.8.7 Controlul sistemului de protecție catodică
Controlul protecției catodice se impune a fi efectuat în mod periodic datorită
îmbătrânirii materialelor de izolație ce acoperă conducta, consumării anozilor, modificării
condițiilor în care se află conducta în so l etc. Periodicitatea controlului depinde de mulți
factori. În cazul protecție prin injecție de curent se recomandă un control lunar, de rutină,
controlul de fond fiind efectuat conform programului de mentenanță. Neglijarea controlului
conduce întotdeauna la situații neprevăzute, cu efecte dintre cele mai nedorite.
3.8.8 Eficacitatea protecției catodice
Eficacitatea protecției catodice a conductelor subterane este influențată de mai mulți
factori, dintre care mai importanți sunt: mărimea potențialului asig urat conductei,
continuitatea electrică atât a conductei subterane, cât și a legăturii prin sol dintre anodul stației
și conductă, starea izolației, interferența cu alte conducte protejate catodic, prez ența curenților
de dispersie ș. a.
3.8.9 Desprinderea catodică a izolației
Desprinderea catodică a izolației se datorează în principal pătrunderii apei și oxigenului
sub acțiunea unui potențial exagerat al protecției cadodice, când se formează la supr afața

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 27 conductei oxizi de fier și/se acumulează gaze sub izo lație.
Formarea oxizilor se face sub izolație și este caracteristică materialelor poroase prin
care apa și oxigenul pătrund ca urmare a gradientului de concentrație . [16]
Potențialul exagerat conduce la desprinderea izolației pr in fenomenul de
electroos moză . [17]
3.9 Cercetarea experimentală a fenomenului de electroosmoză
Am considerat utilă cercetarea fenomenului de electroosmoză ce se desfășoară în cazul
protecției catodice a conductelor subterane, deoarece pe durata de exploatare s -a constatat
modificar ea rezistivității solului dintre anodul de injecție și conductă. Pentru aceasta am
folosit standul de protecție catodică realizat de Universitatea Petrol -Gaze din Ploiești.
Rezultatele ob ținute sunt prezentate în tabelul 3.1..
Tabelul 3.1. Rezistivitatea solului
Durata protecției catodice, în zile 0 3 10 20
Rezistivitatea în zona anodului, în Ω,m 10,5 10,5 11 12
Rezistivitatea în zona conductei, în Ω.m 10,45 10,45 10,3 8,9

Concluziile care se deprind sunt următoarele:
– solul din jurul anodului de injecț ie își măreșt e rezistivitatea prin deplasarea apei către
conducta protejată catodic;
– solul din jurul conductei protejată catodic își reduc e rezisti vitatea ca urmare a
deplăsării apei;
– cantitatea de curent injectat în conductă se reduce ca efect al cre șterii rezistivită ții
solului din jurul anodului;
– uscarea solului din jurul anodului de injecție impune umezirea periodică pentru a se
asigura cât mai constant potențialul conductei protejate catodic.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 28 IV. CERCETAREA FACTORILO R CARE CONDUC LA
DETERIORAREA IZOLAȚI ILOR REȚELEL OR URBANE DE
DISTRIBUȚIE GAZE NAT URALE
4.1 Aspecte introductive
Deteriorarea izolației conductelor subterane de distribuție a gazelor naturale este
generată de o multitudine de factori dintre care mai importanți sunt tehnolo gia de aplicare și
condițiile de lu cru ale conductei respective .
După cum s -a prezentat anterior, protecția pasivă modernă contra coroziune se
realizează prin acoperirea țevilor cu polietilenă extrudată sau prin aplicarea prin înfășurare
tensionată la rece a unor benzi autoadezive într -un strat sau în mai multe straturi.
În cadrul acestui capitol se cercetează caracteristicile mecamice ale benzilor autoadezive
de tip Xunda , stratul de polietilenă extrudată Fucsh și modificările produse prin crearea de
defecte prin imprimare.
4.2 Încercarea la t racțiune
4.2.1 Construcția epruvetelor
Pornind de la premiza că în foarte multe cazuri, în urma săpăturilor conductele de
distribuție sunt atinse, lovite sau pur și simplu agățate , au fost supuse testării epruvete de
polietilenă realizate după modelul din figura 4.1. , pe o parte dintre acestea fiind simulate și
defecte cu dimensiunea de 3mm.

Fig.4.1. Epruvete realizate din polietilen ă

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 29 4.2.2 Materialul epruvetelor
Materialul folosit este banda de polietilenă și cauciuc butilic de tip Xunda indicat pentru
izolarea capetelor sudate ale țevilor din oțel preizolate cu polietilenă extrudată, ramificațiilor,
reducțiilor, fitingurilor de tranziție etc.
4.2.3 Mașina de încercare
Încercarea la tracțiune am efectuat -o pe mașina pentru încercări mecanice de tip Instron
5587 aflată în dotarea Universității „Lucian Blaga” din Sibiu .
4.2.4 Rezultate obți nute
Programul experimental pentru determinarea caracteristicilor mecanice pentru
epruvetele de polietilenă este bazat pe următoarele:
– s-au prelevat seturi de câte trei epr uvete pentru fiecare tip de aplicare, 1, 2, respective
3 straturi, repetate și pentru cele pe care a fost simulat defect ul. Forma epruvetelor a fost cea
standard pentru acest tip de încercare, descrisă anterior;
– a fost elaborată metoda de testare în limbaj ul propriu al mașinii de încercare de tip
Instron și anume Bluehill 2. S -a stabilit în această etapă: tipul încercării (tracțiune), datele de
material (forma epruvetei, lățimea epruvetei, distanța dintre bacurile mașinii), viteza de
încercare, limitele maș inii, rata de achiziție a mașinii (10 puncte/secundă), tipul fișierului de
output (ASCII sau DIF – Data Interchange Format, un format de fișier care poate fi preluat de
oricare din programele de prelucrare statistică a datelor), tipul datelor de ieșire car e urmează
să fie culese;
– viteza de încercare a fost stabilită la 10mm/min;
– lățimea epruvetei a fost de 20mm iar distanța liberă de măsurare de 115mm;
– testele de întindere uniaxială au fost realizate pe material de polietilenă, înaintea
realizării experimen telor, epruvetele au fost păstrate în laborator la o temperatură constantă de
25oC;
– în afara datelor specificate anterior, se salvează datele primare ale încercării (curba
caracteristică în coordonatele forța [N] – deplasare [mm]). Aceste date se regăsesc sub forma
unor perechi de puncte în coordonatele menționate mai sus în fișierul fiecărei analize în
format ASCII;
Valorile obtinute sunt prezentate în tabelul 4.1.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 30 Tabelul 4.1. Valorile determinate în urma măsurătorilor realizate
Nr.
crt. Tipul epruvetei Modulul
(E-Modulus)
(MPa) Alungire la
Maximum
Tensile stress
(mm) Încărcare la
Maximum
Tensile stress
(N) Deformație la
tracțiune la Maximum
Tensile stress
(%) Solicitare de tracțiune
la Maximum Tensile
stress
(MPa) Coeficient de
rezistență mecanică la
n-valoare (Auto mat)
(MPa)
0 1 2 3 4 5 6 7
1.
1 strat fără defect 166,63 316,50 50,46 395,63 6,31 14,66
2. 95,86 306,50 51,17 383,12 6,40 14,86
3. 147,54 285,00 48,62 356,25 6,08 14,14
Media valorilor obținute 136,68 302,67 50,08 378,33 6,26 14,55
Abaterea medie 29,89 13,14 1,07 16,43 0,13 0,30
1.
2 straturi fără defect 80,61 362,50 96,48 453,12 6,03 14,83
2. 97,63 300,00 87,59 375,00 5,47 13,72
3. 92,20 347,50 92,77 434,37 5,80 14,53
Media valorilor obținute 90,14 336,67 92,28 420,83 5,77 14,36
Abaterea med ie 7,10 26,64 3,64 33,30 0,23 0,47
1.
3 straturi fără defect 74,25 340,00 126,23 425,00 5,26 13,80
2. 80,33 354,00 133,54 442,50 5,56 14,20
3. 52,57 354,00 139,29 442,50 5,80 14,15
Media valorilor obținute 69,05 349,33 133,02 436,67 5,54 14,05
Abate rea medie 11,91 6,60 5,35 8,25 0,22 0,18
1.
1 strat cu defect 100,80 35,00 39,23 43,75 7,00 12,57
2. 233,82 32,00 36,58 40,00 6,53 10,45
3. 130,63 30,00 38,08 37,50 6,80 8,18
Media valorilor obținute 155,08 32,33 37,96 40,42 6,78 10,40
Abaterea medi e 56,99 2,05 1,09 2,57 0,19 1,79
1.
2 straturi cu defect 105,63 29,54 67,77 37,54 4,05 10,12
2. 106,26 30,04 68,61 38,16 4,04 8,05
3. 121,11 29,79 67,44 37,85 3,88 7,00
Media valorilor obținute 111,00 29,79 67,94 37,85 3,99 8,39
Abaterea medie 7,15 0,20 0,49 0,26 0,08 1,30
1.
3 straturi cu defect 145,54 29,00 101,24 36,25 6,03 12,58
2. 103,48 32,50 103,22 40,62 6,14 8,46
3. 116,95 35,00 104,06 43,75 6,19 12,85
Media valorilor obținute 121,99 32,17 102,84 40,21 6,12 11,30
Abaterea medie 17,53 2,46 1,18 3,08 0,07 2,01

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat 31 4.2.5 Interpretare
Analizând graficele și valorile obținute în urma măsurătorilor efectuate se constată că
pentru epruvetele fără defecte, măsurătorile și datele obținute sunt foarte apropiate, diferențe
notabile fiind între datel e obținute pe epruveta într -un singur strat. Cea mai bună comportare
la deformația sub tensiune o prezintă epruvetele formate din două straturi. Se deduce astfel că
existența unui număr mai mare de straturi, sub influența unei tensiuni generate la tracțiun e,
epruvetele cedează aproape la aceleași valori, chiar și mai mici, acest aspect datorăndu -se
aderenței dintre straturi, fapt ce duce ca la cedarea unuia dintre acestea să apară o rupere mai
bruscă a epruvetei.
În cazul existenței unui defect de izolație cedarea este cu mult redusă, forța de tensiune
care generează deformarea fiind mult mai mică.
4.3 Rezistența electrică a izolație
Rezistența electrică a izolației este dependentă de mai mulți factori, dintre care natura și
grosimea stratului de acoperire, natu ra mediului în care își îndeplinește funcția de izolator,
gradul de degradare prin împrimarea corpurilor dure din solul de acoperire ș. a.
Cercetările experimentale efectuate au urmărit modificarea rezistivității izolației ca
urmare a imprimării unui dor n sferic ce simulează cazul unei pietre c are acționează asupra
izolației.
4.3.1 Pregătirea epruvetelor
Pentru efectuarea încercărilor s -au realizat patru seturi de epruvete din țeavă cu
lungimea de 600 mm, unul acoperit cu polietilenă extrudată Fuchs , celel alte trei, cu un strat, cu
două și cu trei straturi din bandă Xunda cu gr osimea nominală de 0,8mm .
Un set s -a păstrat în starea avută inițial, unu l s-a menținut 72 ore în apă co lectată din
precipitații (fig. 4 .2, a), iar altul menținut 72 ore în nisip arg ilos (fig. 4 .2, b)

a b
Fig.4.2. Epuvete de țeavă izolată după menținerea timp de 72 h în apă (a) sau în nisip argilos (b)

Acțiunea de compresiune locală de imprimare a fost realizată prin intermediul unui dorn
special realizat din dur aluminiu (fig. 4.3), astfel încât să îndeplinească funcția de bun

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat 32 conductor de electricitate și să aibă duritatea necesară aplicării forțelor de ordinal miilor de
kgf.

Fig.4.3. Dorn realizat din dur aluminiu

Probele la compresiune au fost realizate într -un laborator specializat dotat cu aparatura
necesară executării încercărilor și analizelor fizico -mecanice și controale nedistinctive,
conform standardelor europene . [31]
4.3.2 Metoda de încercare
Determinarea forțelor aplicate și măsurarea rezistenței izolației în ur ma compresiunii la
diferite forț e aplicate pe generatoarea superioară a tronsonului de țeavă, a fost realizată cu
ajutorul ansa mblului prezentat în figura de mai jos, figura 4.4.

Fig.4.4. Detaliu ansamblului de determinare a rezistenței izolației

Cum se poate constata, conexiunile au fost realizate prin intermediul dornului și
interiorul țevii, mod în care considerăm că se poate deter mina cel mai corect rezistența
izolației .
Datele obținute în urma determinărilor sunt prezentate în tabelul 4.2.
Datorită faptului că determinările au fost făcute cu un aparat care nu poate indica valori
decât în scara MΩm, a fost necesară mărirea sarcinii de încărcare, atingându -se astfel valori
minime de 2.000 kgf, necesare determinării primelor valori ale rezistenței izolației aplicate la
rece.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 33 Tabelul 4.2. Rezistența de izolație în funcție de sarcină
Nr.
crt. Forța aplicată [kgf] 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Forța de
străpungere Timpul de compresiune (min) constant pe sarcină 2 2 2 2 2 2 2
MΩm [kgf]
1 Țeavă izolată cu PE la rece – 1 strat 54,10 20,34 6,30 1,85 0,00 0,00 0,00 4.546
2 Țeavă izolată cu PE la rece – 2 straturi 56,87 31,10 7,08 1,60 0,00 0,00 0,00 4.600
3 Țeavă izolată cu PE la rece – 3 straturi 58,20 34,50 7,61 2,10 0,00 0,00 0,00 4.630
4 Țeavă izolată Fuchs ∞ ∞ ∞ 48,67 30,30 12,30 0,60 6.820 *
5 Țeavă izolată cu PE la rece – 1 strat păstrată 72h în apă 52,64 18,30 7,10 0,03 0,00 0,00 0,00 4.450
6 Țeavă izolată cu PE la rece – 2 straturi păstrată 72h în apă 53,28 22,47 4,01 0,55 0,00 0,00 0,00 4.550
7 Țeavă izolată cu PE la rece – 3 straturi păstrată 72h în apă 53,10 21,30 6,70 0,83 0,00 0,00 0,00 4.630
8 Țeavă izolată Fuchs păstrată 72 h în apă ∞ ∞ ∞ 38,42 22,30 10,19 0,04 6.500 *
9 Țeavă izolată cu PE la rece – 1 strat păstrată 72h în nisip 54,30 27,62 10,02 3,80 0,00 0,00 0,00 3.530
10 Țeavă izolată cu PE la rece – 2 straturi păstrată 72h în nisip 59,87 29,12 12,50 3,80 0,00 0,00 0,00 3.550
11 Țeavă izolată cu PE la rece – 3 straturi păstrată 72h în nisip 60,20 29,80 11,70 3,87 0,00 0,00 0,00 3.650
12 Țeavă izolată Fuchs păstrată 72h în nisip ∞ ∞ ∞ 58,27 20,26 5,86 0,03 6.600 *
*- valorile reprezintă forța maxima la care materialul t ubular cedează în non sarcină.
Cum se poate constata din valorile prezentate, forța necesară pentru deteriorarea izolației aplicată prin extrudare de către producătorul de
țeavă, cu alte cuvinte în fabrică, este net superioară celei aplicate la rece, chiar și într -o succesiune mai mare de straturi, astfel primele
determinări ale rezistenței s -au putut determina, în cazul izolației extrudate, la o forță de 3.500kgf, față de 2.000 kgf în cazul i zolației aplicate la
rece.
Analizând graficele prezentate mai jos, comparativ între numărul de straturi aplicate, și medii diferite, concluzionăm urmatoarele:
– supuse unei forțe de compresiune constantă, ci nu prin șocuri, numărul de straturi ideal este de minim două, perfecționând cu aplicarea în
plus, figura 4.5;

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 34 – forța de străpungere a izolației este în principiu ace eași pentru epruvetele menținute în
mediul atmosferic și apă din precipitații, în schimb diferă foarte mult, scăzând semnificativ , în
cazul epruvetei păstrate în nisip, a cest lucru datorându -se granulației și durității nisipului
existent pe conductă în momentul aplicării forței de compresiune, putând concluziona astfel
că deteriorarea izolației în cazul existenței de corpuri contondente în stratul de nisip este
grăbită de pelicula de nisip existentă între ac estea și țeavă, figura 4. 7. [11]

Fig.4.5. Distribuția valorilor rezistenței funcție de forța de compresiune

Fig.4.6. Influența mediul în care este pozată conducta

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 35

Fig.4.7. Forța la care izolația este străpunsă funcție de mediul de existent
4.4 Analiza specifică cu elemente f inite a izolației aplicate la rece
Modelarea produsului costă în descrierea unui obiect nu numai din punct de vedere pur
geometric, ci și în funcție de un oarecare număr de caracteristici, fie funcționale, fie legate de
fabricația sa . Un model de produs co nține:
– informații geometrice, care pot corespunde cu ceea ce se manipulează în modelele de
produse solide;
– informații tehnologice, de exemplu operații de prelucrare (strunjire, găurire, frezare,
filetare, tarodare) care dau o informație mai completă asupra întregii forme geometrice sau a
unei părți a acesteia;
– informații de precizie, care explicitează toleranțele de fabricație în raport cu forma
ideală;
– informații materiale, care dau tipul de material și proprietățile sale;
– informații administrative, care u șurează gestiunea obiectului (referința, furnizori,
existența în stoc) . [2]
În cazul de față a u fost supuse analizei țevile iz olate cu 1, 2 și 3 straturi și pă strate în
mediul atmosferic.
Datorită diferențelor semnificative ale valorii forțel or aplicate pe ntru epruvetele iz olate
prin extrudare, aceste rezulatate nu s -au inclus în determinarea elementului finit.
Tehnologia abordată pentru derularea etapelor privind optimizarea constructiv –
funcțională aplicând MEF (metoda elementului finit) s-a bazată în aces t caz pe simularea în
Catia .
Pornind de la premizele asigurate de măsurătorile și determinările realizate pe țevile

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 36 izolate cu polietilenă la rece a fost modelată izolația în programul Catia având dimensiuni
alese astfel încât s ă fie vizibile rezultatel e, respectiv un sector de izolaț ie de lungime 50 mm ș i
grosimi de 0,8mm , 1,6mm, respectiv 2,4mm, funcție de numărul de straturi aplicate (figur a
4.8).

Fig.4.8. Sectiune transversală în iz olație funcție de numărul de straturi

Fig.4.9. Vedere tridimensională Fig.4.10. Aplicarea amprentei dornului pe
suprafața izolației

Prezentei piese impuse spre analiză i se vor atribui caracteristicile mecanice si
eleastice în programul de an aliza cu element finit (figura 4.11 ).

Fig.4.11. Încărcarea proprietăților materialului pentru analiza cu ele mente finite în
programul Catia

După încărcarea proprietăților specifice de material, izolația a fost trecută în modulul de
analiza din Catia și s -au aplica t constrângeri (o încastrare) care simuleaza lipirea acestei

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 37 izolații pe conducta de otel de Ø2” ( figura 4.12).

Fig.4.12. Aplicarea forței maxime determinate experimental

După ce au fost aplicate constrângerile și solicitările pe izolație, s -a lansa t programul de
analiză rezultând modul în care a fost discretizată (împ ărțită) izolația pentru analiză , tensiu nea
Von Mises (figura 4. 13) și deplasările maxime (figura 4. 14).

Fig.4.13. Tensiunea Von Mises pe zona de
contact dintre izolația de polietilenă și țeava
de oțel Ø2” Fig.4.14. Deplasările polietilenei pe zona
de aplicare a dornului

Masurătorile obținute în urma simulăr ii pentru cele trei tipuri de aplicare a izolației
(unu, două, respectiv trei straturi) sunt prezentate în tabelul 4. 3; de asemenea valorile
deplasării și deformării izolației pentru cele trei determinări.
Tabelul 4.3. Valorile obținute în urma simulării Catia
Nr.
crt. Tipul epruvetei Tensiunea Von Mises
(Mpa) Deplasarea polietilenei
(mm)
1. 1 strat de izolație 227 0,285
2. 2 straturi de izolație 251 0,536
3. 3 straturi de izolație 276 0,866

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 38

Fig.4.15. Valorile forței Von Mises la stră pungerea izolației de polietilenă aplic ată la rece

Fig.4.16. Valorile de deplasare a polietilenei sub acțiunea forțelor de compresiune

Concluzionând toate aceste determinări, încercări și simulări deducem faptul că zonele
cele mai expuse ale conductelor care alcătuiesc o rețea urbană de distribuți e gaze naturale sunt
elementele care se izolează ulterior pozării rețelei, astfel: sudurilor cap -cap, curbele,
ramificațiile (teurile simple), reducțiile, partea metalică a fitingurilor de tranziție oțel –
polietilenă etc.
De asemenea deducem faptul că ampla sarea conductelor într -un strat de nisip unde
există pietre sau alte corpuri străine cu o duritate ridicată reprezintă un risc mai crescut de
deteriorare rapidă a stratului izolației; asemenea efecte putându -se întâlni și în cazul
neresptării grosimii stra tului de nisip de deasupra conductei, câ t și a celui aflat sub aceasta .
Un alt factor influent este și tasarea necorespunzătoare a statului de nisip și straturilor
superioare acestuia, fapt ce poate permite , datorită vibrațiilor solului rezultate în urma u nui
trafic greu intens, pătrunderea de corpuri care pot deteriora izolația, de exemplu pietre de râu
sau chiar sparte, care prezintă un pericol și mai mare decât tot ceea ce a fost prezentat în acest
capitol, dar care face subiectul unei cercetării științi fice viitoare. [10]

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 39 V. EVALUAREA STĂRII DE DEGRADARE A REȚELELO R URBANE
DE DISTRIBUȚIE
Ca măsuri principale pentru îmbunătățirea sistemelor de distribuție p utem enumera două
categorii mari de lucrări:
1. remedierea/întreținerea sistemului;
2. modernizarea/înlocui rea rețelelor de gaz.
În acest sens s-au identificat două soluții care pot determina punerea în aplicare a celor
două categorii de măsuri:
– analizarea stării rețelelor de gaze de către OSD (operatorul sistemului de
distribuție) cu ajutorul unei baze de date care să conțină informații despre rețea, incluzând aici
și intervențiile, în baza cărora să se prioritizeze rețelele cu cel mai mare risc în exploatare;
– expertizarea rețelei cu ajutorul experților autorizați, care în baza măsurătorilor și a
determinărilor să recomande una din cele două variante, cu eventuale suplimentări de măsuri
menite să asigure o cât mai bună exploatare la valori justificabile de cheltuieli .
5.1 Analizarea stării rețelelor urbane de distribuție gaze naturale
Pornind de la aceste două posib ilități, în continuare am dezvoltat prima variantă.
Plecând de la premiza că operatorul de distribuție nu deține toate informațiile necesare pentru
o analiză corespunzătoare, am definit structura unei baze de date care să poată asigura
informațiile de bază .

Fig.5.1. Câmpuri de date necesare pentru statistica unei rețele urbane de distribuție a gazelor
naturale

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 40 În figura 5.2. se prezintă principalele date necesare susținerii și actualizării informațiilor
utile evaluării rețelelor de gaze naturale.

Fig.5.2. Introducer ea datelor referitoare la intervențiile în sistemul de distribuție

În figura 5.3. este prezentat mai detaliat modul de interpretare și introducere a datelor în
sistem.

Fig.5.3. Modul de interpretare a defectelor funcție de tipul materialului tubular

În figur a 5.4. este prezentat fluxul complet de introducere a datelor referitoare la
detectarea, localizarea și remedierea defectelor depistate pe rețelele urbane de distribuție gaze
naturale.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 41

Fig.5.4. Fluxul complet de introducere și actualizare a bazei de date

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 42
Astfel că punctând principali factori care influențează exploatarea rețelei putem obține o
ierarhie în ceea ce utilizăm și definim ca fiind evaluarea unei rețele.
În tabelul 5.1. se prezintă un model de notare a criteriilor de delimitare.
Tabelul 5.1. Criterii de delimitar e și prioritizare a rețelelor cu probleme

Punând cap la cap toate aceste informații, coroborat cu programe geografice ale
rețelelor de distribuție, putem susține că am creat un sistem de management al integrității
sistemelor de distribuție gaze natura le, bazat pe evaluare analizei tehnice a rețelelor de
distribuție gaze naturale . [6]
5.2 Expertizarea rețelelor urbane de distribuție gaze naturale
Luând în considerare faptul că analiza unei rețele urbane de distribuție gaze naturale
este o acțiune premergă toare realizării unei expertize tehnice , în contextul actualului capitol ,
și că această acțiune este soluția cea mai completă și concludentă referitor la evaluarea stării
unei rețele de distribuție , în cadrul acestui subcapitol se prezintă câteva criterii de bază
necesare realizării unei expertize tehnice.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 43
VI. CONCLUZIILE TEZEI DE DOCTORAT
6.1 Concluzii generale
Obiectivele principale ale tezei de doctorat constau în cercetarea fenomenelor mecanice ,
electrice și chimice care conduc la deteriorarea rețelelor. Pe lângă aceste cercetări s -a încercat
stabilirea unor reguli de analizare a stării tehnice a conductelor de oțel îngropate care să ajute
la realizarea și susținerea unui management de integritate a rețelelor de distribuție gaze
naturale.
Astfel că începând încă din capitolul I al tezei s-a relizat o simulare a rezistenței
mecanice a conductelor la presiunea gazului în condițiile existenței pe peretele acesteia a două
tipuri de defecte, unul de coroziune și unu de deformare de material, concluzionând
următoar ele aspecte:
– împotriva considerațiilor inițiale, pentru defectul de coroziune presiunea de cedare a
materialului tubular este mai mare, în condițiile aceleiași grosimi de perete; acest lucru fiind
pus pe seama faptului că este posibil ca influența să fie d ată și de faptul că defectele sunt
simulate de exteriorul conductei, ci nu pe interiorul acesteia;
– în cazul defectelor de material sau prin coroziune efectul se resimte după ce grosimea
de perete s -a redus la jumătate;
– presiunea minimă de cedare corespunde defectelor de material, deoarece acestea au o
extindere mai mare decât defectele create prin coroziune și o geometrie ce det ermină
concentrația tensiunilor;
Analizând acțiunea forțelor mecanice care apar și acționează pe o conductă de gaze
naturale existe ntă în peretele unei excavații concluzionăm următoarele aspecte:
– tensionarea conductei transversale se datorează continuării deplasării pe verticală a
umpluturii ca urmare a tasării naturale în timp. Deplasările din zona centrală a conductei pot
depăși 5% din diametru și acestea depind de diametrul conductei, de lățimea șanțului, de
gradul inițial de tasare al umpluturii. Asemenea încovoieri indică existența unor tensiuni mari
de întindere în partea inferioară a conductei, unde se manifestă coroziunea sub t ensiune;
– este dificil de stabilit locul exact de încastrare în teren a conductei datorită comportării
plastice a terenului din spatele peretelui. Dacă plasticitatea este mică, în perete, la o anumită
distanță se creează tensiunea maximă, zona respectivă fi ind asemănătoare unei încastrări.
Dacă plasticitatea peretelui este mare, tensiunea maximă se dezvoltă în zona centrală a
șanțului, unde momentul încovoietor este maxim;
– tensiunea din conductă este cu mult mai mare dacă aceasta traversează oblic șanțul;

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 44
– una din măsurile de întârziere a ruperii conductelor ce traversează șanțurile adânci
excavate constă în compactarea umpluturii până la valori apropiate de cele ale terenului din
perete;
– o a doua măsură constă în plasarea conductei într -un tub metalic, sufici ent de larg, ce
preia sarcina creată de pământul de deasupra în procesul natural de tasare (deplasare).
Fenomenul electrochimic care conduce la deteriorarea conductelor de gaze este
coroziunea, în acest sens în capitolul al III -lea s-a cercetat fenomenul d e electroosmoză ce se
desfășoară în cazul protecției catodice a conductelor subterane de oțel, determinările au
condus la următoarele concluzii:
– solul din jurul anodului de injecție își mărește rezistivitatea prin deplasarea apei către
conducta protejată c atodic;
– solul din jurul conductei protejate catodic își reduce rezistevitatea ca urmare a
deplăsării apei;
– cantitatea de curent injectat în conductă se reduce ca efect al cre șterii rezistivității
solului din jurul anodului;
– uscarea solului din jurul anodul ui de injecție impune o umezirea periodică pentru a se
asigura cât mai constant potențialul conductei protejate catodic.
Capitolul IV, un capitol destinat cercetărilor mecanice ale izolațiilor conductelor de oțel
pentru distribuția gazelor naturale, aduce în atenție două tipuri de determinări mecanice, una
prin aplicarea unor forțe de tracțiune asupra benzii izolatoare care se folosește pentru izolarea
la rece a țevilor , pe șase tipuri de epruvet e, în 1, 2 și 3 straturi, fără simulare de defecte și cu
simul are de defecte; iar cea de -a doua determinare sub acțiunea pe conducte izolate în diferite
moduri (la rece în 1, 2 și 3 straturi și prin extrudare) și menți nute în medii diferite (atmosferic,
nisip și apă) , a unor forțe de compresiune , având ca scop simu larea existenței unui corp
contondent cu raza de 12 ,5mm pe conductă.
Astfel am făcut următoarele aprecieri:
1. pentru determinările mecanice la tracțiune:
– în urma măsurătorilor efectuate s -a constat că pentru epruvetele fără defecte,
măsurătorile și datele obți nute sunt foarte apropiate, diferențe notabile fiind între datele
obținute pe epruveta într -un singur strat. Cea mai bună comportare la deformația sub tensiune
o prezintă epruvetele formate din două straturi. Se deduce astfel că existența unui număr mai
mare de straturi, sub influența unei tensiuni generate la tracțiune, epruvetele cedează aproape
la aceleași valori, chiar și mai mici, acest aspect datorăndu -se aderenței dintre straturi, fapt ce
duce ca la cedarea unuia dintre acestea să apară o rupere mai bruscă a epruvetei;
– în cazul existenței unui defect de izolație cedarea este cu mult redusă, forța de tensiune
care generează deformarea fiind mult mai mică. Și în acest caz se poate discuta pe marginea

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 45
deformării la tracțiune în cazul celor trei tipuri de epruvete, diferența fiind însă alta, iar
valoarea cea mai mare fiind deținută de izolația aplicată într -un singur strat, fapt ce
demontrează aceeși interpretare referitoare la aderența între straturi menționată mai sus.
Astfel, putem spune că în cazul une i suprafețe reduse, datorată existenței defectelor de izolație
și a rezistenței generate de aderența între straturile aplicate pentru izolare, tensiunile prin care
se generează deteriorarea izolației sunt cu mult reduse față de caracteristicile normale ale
izolației.
2. pentru determinările mecanice la compresiune:
– supuse unei forțe de compresiune constantă, ci nu prin șocuri, numărul de straturi ideal
de izolație este de minim două, perfec tând cu aplicarea în plus;
– forța de străpungere a izolației este în pr incipiu aceeași în mediul atmosferic și apă din
precipitații, în schimb diferă foarte mult, scăzând semnificativ, în cazul epruvetei păstrate în
nisip. Acest lucru datorându -se granulației și durității nisipului existent pe conductă în
momentul aplicării f orței de compresiune, putând concluziona astfel că deteriorarea izolației
în cazul existenței de corpuri contondente în stratul de nisip este grăbită de pelicula de nisip
existentă între acestea și țeavă.
Tot în cadrul capitolului IV, pe baza determinărilo r mecanice la compresiune s -a făcut și
o analiză specifică cu elemente finite în urma căreia am dedus următoarele aspecte:
– am observat că valorile obținute ale tensiunii Von Mises în zona de contact se
încadreaza în limita de deformare a oțelului ceea ce c oincide cu rezultatele obținute
experimental (deformarea conductei de oțel), iar pentru partea de deformare a izolației se
observă că deplasarea are o valoare mare față de forma inițială de la care s -a pornit, ajungând
la un maxim de 0,866mm;
– de asemenea d educem faptul că zonele cele mai expuse ale conductelor care alcătuiesc
o rețea urbană de distribuție gaze naturale sunt elementele care se izolează la rece, ulterior
pozării rețelei, astfel: sudurilor cap -cap, curbele, ramificațiile (teurile simple), redu cțiile,
partea metalică a fitingurilor de tranziție oțel -polietilenă etc;
– amplasarea conductelor într -un strat de nisip unde există pietre sau alte corpuri străine
cu o duritate ridicată reprezintă un risc mai crescut de deteriorare rapidă a stratului izol ației.
Asemenea efecte putându -se întâlni și în cazul nerespectării grosimii stratului de nisip de
deasupra conductei, cât și a celui aflat sub aceasta; un alt factor influent fiind și tasarea
necorespunzătoare a statului de nisip și straturilor superioare acestuia, fapt ce poate permite,
datorită vibrațiilor solului rezultate în urma unui trafic greu intens, pătrunderea de corpuri
care pot deteriora izolația, de exemplu pietre de râu sau chiar sparte, care prezintă un pericol
crescut.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 46
În capitolul V se propune un model de structură de bază de date care poate conduce și
determina modelarea și definirea unui sistem de management de integritate a rețelelor de
distribuție gaze naturale, cu scopul de suport în exploatarea rețelelor și de generare de strategii
de modernizare a acestora.
6.2 Contribuții originale
Determinările realizate pe izolațiile pentru conductelor de oțel reprezintă aspecte
importante cu un aport considerabil în exploatarea rețelelor de distribuție gaze naturale, mai
ales că acest element poate fi considerat cel mai important și cel mai influent în integritatea
conductelor de oțel; de aceea consider cercetările experimentale de -o importanță
considerabilă, astfel că o contribuție utilă o au determinările mecanice realizate la
compresiune.
De asemene a, un aspect foarte important, chiar dacă mai poate suporta anumite
modificări, este modul de inițiere a analizării stării tehnice a rețelelor de distribuție prin
colectarea de date și generarea de statistici specifice, care pot conduce la derularea unui
management specific de integritate a conductelor.
Nu în ultimul rând cercetarea fenomenului de electroosmoză este un aport benefic,
aducând în atenție măsuri ce pot fi luate pentru asigurarea unui potențial cât mai constant în
jurul conductei protejate cato dic.
6.3 Direcții noi de cercetare
Având în vedere domeniul vast de fenomene și evenimente care este generat de
exploatarea și existența rețelelor urbane de distribuție gaze naturale, se au în vedere mai multe
direcții noi de cercetare pe care le voi enumera m ai jos, dar care foarte probabil nu se vor
rezuma la doar atât.
– determinarea presiunilor maxime de cedare a meterialului tubular în situația existenței
unor defecte interioare specifice de tubulatură;
– influența factorului de tasare a straturilor de soluri de deasupra conductei în situațiile
când în stratul protector pot exista corpuri care sub influența unor forțe de compresiune pot
deteriora conductele de gaz;
– influența forțelor generate de alunecarea/deplasarea peretelui excavației asupra
conductelor din carosabil cu trafic greu intens;
– factori influenți care conduc la scurtarea perioadei în care rețelelor urbane de
distribuție se degradează, în urma modernizării carosabilului sau a altor utilități adiacente
acestora.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 47
VII. BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ
1 Aubertin M ș.a. , „Methodes d’estimation des pression induites dans les chantiers
remblayés” , www.polymtl.ca/enviro/geremi/
2 Avrigean, E. , "Verifying the Strength of the Cardan Transmission Joint through the
Finite Element Method" , Advanced Materials Research, 2014.
3 Azzeddine L., "Etude parametrique de l’interaction entre ouvrage tunnel – batiment –
excavation ", Universite El Hadj Lahkdar. Batna. Algeria. Teză de doctorat. 2006.
4 Boussaid K ., „Sols intermediai res pour la modelisation physique: Application aux
fondations superficielles ”. Ecole Centrale de Nantes. Teză de doctorat. 2005.
5 Brachman R.W. Moore I.D. Rowe R.K. , „The design of a laboratory faculity for
evaluating the structural response of small -diam eter buried pipes ”. Can. Geotech. J.
nr. 37 – 2000 .
6 Călin C., Filip Ș., „Corrosion protection – less defects, more operational safety ”, 3R
International, Germania, 2008
7 Degoutte G. Royet P. , „Aide memoire de mecanique des sols ”. 2005. www.cemagref.fr
8 Dridi, W., “Couplage entre corrosion et comportement diphasique dans un milieu
poreux ”. L’Ecole Nationale des Ponts est Chaussees. These de doctorat. 2005.
9 Filip S., „Stadiul actual al cercetărilor privind procedu rile de evaluare și verificare a
conductelor cu defecte de tip lipsă de material” , Referatul nr.1, 2009.
10 Filip Ș ., Avrigean E., „Numerical Analysis on Polyethylene Insulation of Steel
Pipelines” . International Journal of Science and Research (IJSR). 2016 .
11 Filip Ș ., Rîpeanu R., Avrigean E., „Studies and research on the electrical resistance of
the polyethylene insulation used for the chemical protection of steel pipelines used in
natural gas distribution” , Revista de Chimie. București. 2016. (articol în curs de
publicare) .
12 Fotiadis, Dimitrios I, and Christos V Massalas., "Electromagnetic scattering from real
scatterers: impact of material electrical characteristics to the scattered field" ,
Advances in Scattering and Biomedical Engineering, 2004
13 Jeglic F., „Analyse des ruptures dans les principaux reseaux pipeliniers du Canada et
releve de tendance ”. Office National de l’Energie. Calgary – Canada 2004.
14 Tudor I. ș.a. , „Protecția anticorozivă și reabilitarea conductelor și rezervoarelor ”.
Editura Unive rsității din Ploiești. 2007.
15 Tudor I., “Materiale speciale și coroziune” , Editura Universității din Ploiești, 1992.

Filip Ștefan -Mihai, teză de doctorat – rezumat 48
16 Tudor I. , Rîpeanu R.G. , „Ingineria coroziunii ”. Vol. I și II. Editura Universității din
Ploiești. 2002.
17 Vâlcu, R., Dobrescu. A., „Term odinamica proceselor ireversibile” . Editura Tehnică.
București. 1982.
18 Vermeșan H., “Coroziune” , Editura Risoprint, Cluj Napoca 2005.
19 Zecheru, Ghe.; Drăghici, Ghe.; Dumitrescu, A. and Iukhymets, P., "Design of
Composite Material Reinforcing Sleeves Used to Repair Transmission Pipelines" ,
Editura Universității din Ploiești, 2014.
20 xxx „Codul tehnic al sectorului gazelor naturale.” www.anre.ro/download.php
21 xxx „Control of External Corrosion on Underground or Sumerged Metallic Pipeling
System” . NACE RP 0169 –2002. www.NACE -RP-0169 -2002 -Control -of-External –
Corrosion
22 xxx „Ghid de proiectare privind protecția împotriva coroziunii a co nstrucțiilor din
oțel” . Indicativ GP 121/1 -2013. www.mdrap.ro/userfiles/GP_111_faza3.pdf
23 xxx „Legea energiei electrice și gazelor naturale” . M. Of. 485/16 iulie 2012
24 xxx „Metoda Pearson mo dificată. Sistem de măsură pentru protecția împotriva
coroziunii” corScan. www.sebakmt.com
25 xxx „Norma tehnică pentru proiectarea, executarea și exploatarea sistemelor de
alimentare cu gaze naturale” , NTPEE. M. Of. Partea I. nr. 255 bis din 16.04.2009.
26 xxx „Norme tehnice specifice SNT. Mentenanța conductelor de transport gaze naturale
– NTCM” . www.transgaz.ro/Downloads/exploatare…/nt sm_srm_final.pdf
27 xxx „Norme XP P 94 -105. Contrôle de la qualite du compactage” . www.sol –
solution.com/…/Norme%20XP% »=P94 -105.pdf 2006.
28 xxx „Pipeline Intraprovincial Inc. OH -4-96”. Office National de l’Energie. Canada.
1997.
29 xxx „Proiect tehnic mu tări și protejări instalații” . Louis Berger SAS -PROINTEC S A.
2005. www.cnadnr.ro/DN/DN5/Volumul%205/…/Produse%20petroliere.pdf
30 xxx „Rapport d’enquete de pipeline P01 H0004 – Rupture d’un oleoduc” . Bireau de la
Securite des Transports du Canada. tsb.gc.ca/fr/raport/pipe/2001 .
31 xxx „Specificații laborator de încercări S.C. UPRUC CTR S.A. Făgăraș” ,
http://www.uprucc tr.com/ro/about -us.php