Сибирские учёные создали гидроизоляционные мастики для суровых условий Арктики
<div>
Учёные Института нефти и газа <a target="_blank" href="https://sfu.ru/"><span style="color: #00aeef;">Сибирского федерального университета</span></a> разработали и испытали составы битумных полимерных мастик, предназначенных для гидроизоляции производственных и гражданских сооружений в суровых условиях Арктики и территорий Крайнего Севера.<br>
<br>
Главной особенностью линейки мастик стала выносливость к низким и супернизким температурам. Это позволит защитить фундаменты, коммуникации, кровли и фасады сооружений, а также дорожную и нефтедобывающую инфраструктуру в заполярных городах России. <br>
<br>
По словам разработчиков, существующие битумно-полимерные материалы с высокой устойчивостью к низким температурам обычно имеют высокую эластичность, но низкую механическую прочность. В свою очередь, термостойкие мастики достаточно прочные на разрыв, но из-за повышенной вязкости могут растрескиваться при низких температурах. <br>
Учёные СФУ разработали технологию производства и рецептуры полимерно-битумных мастик с расширенным температурным интервалом применения. Они обладают улучшенными на 15-20°С показателями «морозостойкости», достаточной прочностью и пластичностью, чтобы покрывать детали строительных конструкций и коммуникаций сплошным непроницаемым слоем, защищая от интенсивных осадков и грунтовых вод. <br>
<br>
<i>"Это мастики холодного и горячего использования с улучшенными низкотемпературными характеристиками. Качества пластичности и прочности обычно конфликтуют друг с другом. Чтобы уравновесить их, мы применили полимерный наполнитель, который меняет физико-химические свойства материала"</i>, — сообщил заведующий базовой кафедрой химии и технологии природных энергоносителей и углеродных материалов СФУ <b>Фёдор Бурюкин</b>. <br>
<br>
Мастики холодного использования, разработанные в СФУ, выпускаются в жидком виде и могут наноситься кистью, в то время как "горячие" мастики имеют вид твёрдых пластов разной конфигурации — для нанесения на поверхности их нужно разогреть. <br>
<br>
Ещё один вариант использования битумных полимерных мастик, изготовленных по новой рецептуре, — изготовление фасадных плит с наполнителем из кварцевого песка. Такие плиты могут монтироваться на промышленные и гражданские сооружения, выполняя одновременно гидроизоляционную и эстетическую функции. <br>
<br>
<i>"Эти фасады достоверно имитируют поверхность монолитного блока или кирпича, выглядят респектабельно, при этом надёжно защищают здание от разрушений, вызванных повышенной влажностью, бурями, снегопадами и ураганными ветрами, характерными для северных территорий России", </i>— уточнил Фёдор Бурюкин. <br>
<br>
По словам эксперта, экспериментальная линейка полимерно-битумных мастик будет производиться на имеющихся производственных мощностях индустриального партнёра Сибирского федерального университета в г. Ачинск (Красноярский край). <b>Технология полностью отечественная и может быть встроена в существующие производственные реалии без дополнительных финансовых вливаний</b>. <br>
<br>
<i>"Используется стандартное оборудование, отечественное сырьё. Кроме того, технологию можно адаптировать и производить полимерно-битумное вяжущее для дорожного строительства. В Красноярском крае реализуется федеральная программа "Безопасные и качественные дороги", нарастает тренд социально-экономического развития северных регионов и Арктики — всё это задаёт новые тенденции по разработке и внедрению новых конструкционных, функциональных материалов. В частности, продуктов нефтепереработки",</i> — отметил Фёдор Бурюкин. <br>
<br>
Учёный подчеркнул, что битумная основа производится из остатков производства нефтепродуктов и является примером рациональной переработки природных ресурсов. <br>
Проект выполнен при поддержке гранта Красноярского краевого фонда науки и софинансировании индустриального партнёра. <br>
<br>
Работа выполнена при финансовой поддержке КГАУ "Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-технической деятельности» в рамках Конкурса проектов прикладных научных исследований и экспериментальных разработок, выполняемых магистрантами, аспирантами и молодыми учёными в интересах первого климатического <a target="_blank" href="https://liga-kedra.ru/"><span style="color: #00aeef;">Научно-образовательного центра мирового уровня "Енисейская Сибирь"</span></a>, в том числе в целях обеспечения устойчивого развития Арктики и территорий Крайнего Севера.<br>
<br>
Источник: <a target="_blank" href="https://sfu.ru/ru/media/news/517b1dcb-c24b-452f-9a59-29c14e887226"><span style="color: #00aeef;">Сибирский федеральный университет</span></a>
</div>
<p style="border: 0px solid #e5e7eb; color: #222322;">
<em style="border: 0px solid #e5e7eb;"> </em>
</p>
Создана модель для предсказания вибрационных режимов сооружений в условиях Арктики
<p>
</p>
<div>
Ученые <a target="_blank" href="https://ipme.ru/"><span style="color: #00aeef;">Института проблем машиноведения РАН</span></a> (ИПМаш РАН) создали модель, позволяющую предсказать вибрационные режимы для сооружений, работающих в ледовых условиях Арктики, таких, например, как нефтяные платформы, и снизить риски их повреждения. Об этом <a target="_blank" href="https://tass.ru/nauka/26732543"><span style="color: #00aeef;">сообщили ТАСС</span></a> в пресс-службе учреждения. <br>
<br>
<i>"Модель дает теоретическую базу для более точной оценки сил, действующих на конструкцию, в зависимости от скорости льда, его прочности и свойств смеси воды и льда в зоне разрушения. Это позволяет на этапе проектирования более точно предсказывать границы опасных режимов. Зная параметры своего сооружения и типичные ледовые условия в районе установки, инженеры могут с помощью модели оценить, попадет ли конструкция в зону резонанса или хаоса, и, при необходимости, скорректировать проект, чтобы сместить опасные зоны за пределы реально возможных скоростей дрейфа льда",</i> - говорится в сообщении. <br>
<br>
Уточняется, что эксплуатация инженерных сооружений в ледовых условиях Арктики и субарктики сопряжена с серьезной проблемой: воздействием движущихся ледовых полей, вызывающим опасные вибрации конструкций. От того, насколько точно можно предсказать поведение конструкции, напрямую зависит безопасность и долговечность объектов. Инженеры выделяют три режима реакции сооружения: прерывистое дробление льда с умеренными вибрациями, резонансный захват частоты (самый опасный режим с критическим ростом амплитуды) и непрерывное хрупкое дробление, характеризующееся сложным, нерегулярным поведением. <br>
<br>
Существующие модели часто упрощали картину, рассматривая лед как монолитную среду, а воду - лишь в виде дополнительной массы, присоединенной к конструкции. Такой подход не учитывал тот важный факт, что вода смешана со льдом в зоне контакта. <br>
<br>
По данным пресс-службы, идея учета двухфазной среды была предложена членом-корреспондентом РАН, экс-директором ИПМаш РАН <b>Дмитрием Индейцевым</b>, однако его модель описывала только первые два режима вибрации. Сотрудники учреждения предложили ввести в модель более детальное описание зоны разрушения - пространства между движущейся льдиной и конструкцией. В этой зоне, как показывают натурные наблюдения, лед не просто давит на преграду, а крошится, образуя сложную двухфазную смесь из воды и ледяных обломков разного размера. <br>
<br>
<i>"Учет свойств этой смеси, ее способности накапливаться или покидать зазор, а также включение в модель случайности процессов отлома и размеров кусков льда, позволили описать все три режима. Именно это нововведение дало возможность объяснить, как одна и та же система может переходить от периодической реакции к резонансу и далее к хаотическому поведению в зависимости от скорости льда"</i>, - привели в пресс-службе слова главного научного сотрудника лаборатории математического моделирования волновых процессов ИПМаш РАН <b>Андрея Абрамяна</b>. <br>
<br>
<b>Работа модели<br>
</b> <br>
Как рассказали в учреждении, модель позволила описать все три классических режима ледовых вибраций. Анализ показал, что переход от режима к режиму определяется конкуренцией двумя факторами: временем между ударами льда и скоростью диссипации энергии. При низких скоростях льда обломки успевают покинуть зазор, и мы наблюдаем устойчивые периодические колебания малой амплитуды. <br>
<br>
При увеличении скорости до критической, условия в зазоре меняются так, что система входит в резонанс: амплитуда начинает резко расти. Наконец, при еще больших скоростях интервал между ударами становится настолько коротким, что энергия не успевает рассеяться. Система накапливает ее, что приводит к срыву колебаний в хаотический, широкополосный режим. <br>
<br>
Источник: <a target="_blank" href="https://tass.ru/nauka/26732543"><span style="color: #00aeef;">ТАСС</span></a>
</div>
<p>
</p>
В Перми научились предсказывать появление "ледяных пробок" в арктических газопроводах
При добыче и транспортировке природного газа в трубах образуются гидраты — твердые кристаллические соединения, напоминающие лед. Они накапливаются на стенках, перекрывают трубопровод, что приводит к остановке добычи и миллиардным убыткам. Решение <a target="_blank" href="https://pstu.ru/media/news/uchenye-pnipu-sozdali-model-kotoraya-s-tochnostyu-99-5-predskazyvaet-poyavlenie-ledyanykh-probok-v-g/" style="color: #1b1f26;"><span style="color: #00aeef;">предложили ученые Пермского Политех</span><span style="color: #00aeef;">а</span></a>: они впервые в России экспериментально изучили поведение гидратов в присутствии сероводорода и создали математическую модель, прогнозирующую их образование с точностью более 99,5%. Разработка позволит предотвращать аварии, экономнее использовать дорогостоящие химические реагенты для борьбы с гидратами и безопасно разрабатывать месторождения с "кислым" газом в сложных условиях Арктики и на морских шельфах.<br>
<br>
Статья <a target="_blank" href="https://owncloud.pstu.ru/s/nSTSJM2pySzW2Nb" style="color: #1b1f26;"><span style="color: #00aeef;">опубликована</span></a> в "Проблемы геологии и освоения недр". Исследования выполнены при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проект № FSNM-2023-0005). <br>
<br>
Россия обладает крупнейшими в мире запасами арктических углеводородов. По <a target="_blank" href="https://vostokgosplan.ru/wp-content/uploads/fin-digest_arctic_2025-kopija.pdf" style="color: #1b1f26;"><span style="color: #00aeef;">данным</span></a> Восточного центра государственного планирования (Востокгосплан), на долю нашей страны приходится 73% всех арктических запасов газа и 45% нефти. Однако разработка этих месторождений связана с серьезными технологическими трудностями. <br>
<br>
Одна из главных проблем — образование гидратов. При добыче и транспортировке газа в трубах из-за высокого давления и низкой температуры формируются твердые кристаллические соединения, напоминающие лед. Они накапливаются на стенках, сужают просвет, а затем перекрывают его. Это приводит к остановке добычи, авариям и миллиардным убыткам. <br>
<br>
До 40% разведанных запасов природного газа в России относятся к категории трудноизвлекаемых и содержат агрессивные примеси, включая сероводород. Этот компонент делает газ «кислым» и принципиально меняет условия образования гидратов: его молекулы легко встраиваются в формирующиеся кристаллы, поэтому пробки могут появиться даже там, где обычно не образуются. Особенно остро эта проблема стоит в Арктике: именно здесь, в условиях низких температур, риск образования гидратов наиболее высок, а значительная часть новых месторождений содержит сероводород. Из-за гидратных пробок добывающие скважины простаивают в среднем 18 часов в месяц, что тормозит добычу и приносит убытки. <br>
<br>
Однако экспериментальных данных о поведении гидратов в присутствии сероводорода в мире крайне мало — исследования с этим ядовитым и коррозионно-активным газом сложны, опасны и требуют уникального оборудования. <br>
<br>
Ученые Пермского Политеха создали герметичную лабораторную установку с реактором высокого давления и системой поддержания температуры, позволяющую безопасно работать с сероводородом. Это дало возможность впервые в России детально изучить поведение гидратов в "кислой" среде. <br>
<br>
Применив метод пошагового нагрева, исследователи точно зафиксировали, при каких давлении и температуре гидраты образуются и разрушаются в газовой смеси метана и сероводорода. Эксперименты охватили диапазон от +9 до +15°C и от 56 до 122 атмосфер — именно такие условия характерны для реальных газопроводов. Например, при +15°C гидраты образуются при давлении 122 атмосферы, а при +9°C — уже при 56 атмосферах. <br>
<br>
<i style="color: #1b1f26;">"Мы экспериментально определили, при каких давлении и температуре гидраты не образуются в газовой смеси с сероводородом, и разработали математические модели, которые позволяют это прогнозировать. Главный результат: отклонение расчетов от реальных лабораторных данных не превышает 0,5%",</i> — комментирует <b style="color: #1b1f26;">Владимир Поплыгин</b>, директор Когалымского филиала ПНИПУ, кандидат технических наук. <br>
<br>
Разработанная математическая модель обеспечивает рекордную точность: погрешность составляет менее 0,5%. Для сравнения: стандартные расчетные методы, созданные для обычного газа, при работе с сероводородом могут давать отклонения до 7–8%. Это означает, что инженеры, полагающиеся на них, рискуют либо не заметить опасность образования гидратов, либо перестраховаться и увеличить затраты на борьбу с ними. Новая модель позволяет рассчитывать безопасные режимы для кислых газов с высокой надежностью. <br>
<br>
Для предотвращения образования гидратов в газопроводах используют специальные химические вещества — ингибиторы. Они замедляют рост кристаллов или не дают им слипаться в крупные пробки, позволяя газу беспрепятственно проходить по трубам даже в условиях низких температур и высокого давления. Однако традиционные ингибиторы теряют эффективность в присутствии сероводорода, который вступает с ними в реакцию и снижает их защитные свойства. <br>
<br>
Ранее другая группа ученых Пермского Политеха разработала новые ингибиторы на основе поликватерниумов — соединений, которые в два раза эффективнее традиционных аналогов и устойчивы к агрессивному воздействию сероводорода. Это позволит надежно защищать газопроводы от гидратов, экономить на реагентах и безопасно разрабатывать месторождения с высоким содержанием сероводорода. <br>
<br>
Разработанная математическая модель позволяет инженерам на промыслах оперативно оценивать риски образования гидратов при конкретных давлении и температуре, заранее выбирать безопасные режимы эксплуатации оборудования, экономить на ингибиторах, а также предотвращать аварии и остановки добычи, вызванные закупоркой труб гидратными пробками. Это особенно важно для Арктики, где низкие температуры и высокое давление создают идеальные условия для гидратообразования, а любой сбой грозит серьезными последствиями для всей производственной цепочки.<br>
<b><br>
</b>Источник: <a target="_blank" href="https://pstu.ru/media/news/uchenye-pnipu-sozdali-model-kotoraya-s-tochnostyu-99-5-predskazyvaet-poyavlenie-ledyanykh-probok-v-g/"><span style="color: #00aeef;">Пресс-служба ПНИПУ</span></a><br>