rst Информационно-экономические аспекты стандартизации и технического регулирования Informatsionno-ekonomicheskiye aspekty standartizatsii i tekhnicheskogo regulirovaniya 2311-1348 ФГБУ «Институт стандартизации» KFFMXW 91973401 Research Article Диссертационные исследования dissertation research ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ ДЛЯ АРКТИЧЕСКИХ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ СИСТЕМ: ОБЗОР СВОЙСТВ, МОНИТОРИНГА И НОРМАТИВНОЙ БАЗЫ POLYMER COMPOSITE PIPELINES FOR ARCTIC OIL FIELD SYSTEMS: REVIEW OF PROPERTIES, MONITORING AND REGULATORY FRAMEWORK Высотин Юрий Алексеевич Vysotin Yu. A.

Высотин Юрий Алексеевич, инженер Научно-технологический комплекс «Новые технологии и материалы», Санкт- Петербургский политехнический университет Петра Великого

Санкт-Петербург, Россия

Vysotin Yu. A., engineer Scientific and Technological Complex «New Technologies and Materials», Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

St. Petersburg, Russia

 Карпов Иван Дмитриевич Karpov Ivan Dmitrievich

Карпов Иван Дмитриевич, Аспирант Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Санкт-Петербург, Россия

Karpov Ivan Dmitrievich, Postgraduate Student Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University

St. Petersburg, Russia

 Научно-технологический комплекс «Новые технологии и материалы», Санкт- Петербургский политехнический университет Петра Великого Россия Scientific and Technological Complex «New Technologies and Materials», Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University Russian Federation 2026 102 91 72 78 Copyright © Высотин Ю. А., Карпов И. Д., 2026 2026 Высотин Ю. А., Карпов И. Д. Vysotin Y. A., Karpov I. D. Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0. Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках государственного задания «Разработка моделей деградации служебных свойств металлических и композиционных материалов для строительства в условиях многолетнемерзлых грунтов» (FSEG-2024-0009). This work was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation under the state assignment "Development of models for the degradation of service properties of metallic and composite materials for construction in permafrost conditions" (FSEG-2024-0009) https://iea.gostinfo.ru/article/view/232

статье рассматривается проблема замены стальных промысловых трубопроводов на аналоги из полимерных композиционных материалов (ПКМ) применительно к условиям Крайнего Севера. На основе анализа публикаций систематизированы данные о механических свойствах стеклопластиков (GFRP/GRE) и термопластичных композитных труб (TCP) при температурах до −60 °C. Принципиальное преимущество ПКМ перед углеродистыми сталями − отсутствие вязко-хрупкого перехода − делает их особенно ценными для арктических условий. Выполнен сравнительный анализ по критериям коррозионной стойкости, массы, теплопроводности и стоимости жизненного цикла (LCC): расчеты показывают экономию 30–52% за 30-летний горизонт. Рассмотрены перспективные системы структурного мониторинга SHM на основе FBG-датчиков, акустической эмиссии и распределенных оптических систем. Проведен анализ российской и международной нормативной базы; выявлено, что специализированного стандарта для ПКМ-трубопроводов в условиях Крайнего Севера в мировой практике не существует. Определены три ключевых исследовательских пробела, требующих первоочередного внимания

The paper addresses the problem of replacing steel field pipelines with polymer composite material (PCM) analogues for Arctic and sub-Arctic oil field conditions. Based on a systematic literature review, data on the mechanical properties of glass-reinforced plastics (GFRP/GRE) and thermoplastic composite pipes (TCP) at temperatures down to −60 °C are systematised. The key advantage of PCMs over carbon steels is the complete absence of a ductile-to-brittle transition, which makes them especially valuable in Arctic environments. A comparative analysis is carried out by corrosion resistance, weight, thermal conductivity, and life-cycle cost (LCC) criteria: estimates indicate cost savings of 30–52% over a 30-year horizon. Structural health monitoring (SHM) systems based on FBG sensors, acoustic emission, and distributed fibre-optic sensing are reviewed. An analysis of Russian and international regulatory frameworks reveals that no specialised standard for PCM pipelines in Arctic conditions currently exists worldwide. Three critical research gaps requiring priority attention are identified

 полимерные композиционные материалы стеклопластиковые трубопроводы Крайний Север криогенные температуры стоимость жизненного цикла SHM polymer composite materials glass-reinforced pipelines Arctic cryogenic temperatures life-cycle cost SHM References Ростехнадзор. Отчет о деятельности за 2022 год. − М., 2023. − 214 с. Rostekhnadzor. Otchet o deyatel’nosti za 2022 god [Activity Report 2022]. Moscow, 2023, 214 p. (In Russian) Ровбо А.С., Ермаков С.Б., Карпов И.Д. и др. Оценка возможности замены стальных элементов обустройства на элементы обустройства из ПКМ для производственных процессов на объектах нефтедобычи // PROНЕФТЬ. Профессионально о нефти. − 2024. − Т. 9, № 2. − С. 130–135. − URL: https://proneft.elpub.ru/jour/article/view/530 Rovbo A.S. , Ermakov S.B. , Karpov I.D. et al. Otsenka vozmozhnosti zameny stal’nykh elementov obustrojstva na elementy iz PKM [Assessment of feasibility of replacing steel components with PCM]. PRONEFT’. Professional’no o nefti, 2024, vol. 9, no. 2, pp. 130–135, available at: https://proneft.elpub.ru/jour/article/view/530 Bahaman U.S.F. et al. Evaluating the reliability and integrity of composite pipelines in the oil and gas sector: A scientometric and systematic analysis // Ocean Engineering. − 2024. − Vol. 303. − Art. 117773. − URL: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.117773 Bahaman U.S.F. et al. Evaluating the reliability and integrity of composite pipelines in the oil and gas sector. Ocean Engineering, 2024, vol. 303, art. 117773. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.117773 Alabtah F.G., Mahdi E., Eliyan F.F. The use of fiber reinforced polymeric composites in pipelines: A review // Composite Structures. − 2021. − Vol. 276. − P. 114595. − URL: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.114595 Alabtah F.G. , Mahdi E. , Eliyan F.F. The use of fiber reinforced polymeric composites in pipelines: A review. Composite Structures, 2021, vol. 276, p. 114595. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.114595 Okolie O. et al. Manufacturing Defects in Thermoplastic Composite Pipes and Their Effect on in-situ Performance // Applied Composite Materials. − 2023. − Vol. 30. − P. 231– Okolie O. et al. Manufacturing Defects in Thermoplastic Composite Pipes. Applied Composite Materials, 2023, vol. 30, pp. 231–260. https://doi.org/10.1007/s10443-022-10066-9 Bazli M., Abolfazli M. Mechanical Properties of Fibre Reinforced Polymers under Elevated Temperatures. Polymers, 2020, vol. 12(11), 2600. https://doi.org/10.3390/polym12112600 Correia J.R. et al. Freeze-thaw durability of vacuum infused glass fibre composites with unsaturated polyester and vinyl ester matrices // Construction and Building Materials. − 2024. − Vol. 455. − Art. 139125. − URL: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.139125 Correia J.R. et al. Freeze-thaw durability of vacuum infused glass fibre composites. Construction and Building Materials, 2024, vol. 455, art. 139125. https:// doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2024.139125 Tefera G., Adali S., Bright G. Mechanical behaviour of CFRP composite material at different temperatures // Journal of Reinforced Plastics and Composites. − 2022. − URL: https://doi.org/10.1177/09673911221125072 Tefera G. , Adali S. , Bright G. Mechanical behaviour of CFRP at different temperatures. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 2022. https://doi.org/10.1177/09673911221125072 Ohaeri E.G., Szpunar J.A. An overview on pipeline steel development for cold climate applications // Journal of Pipeline Science and Engineering. − 2022. − Vol. 2. − P. 1–17. − URL: https://doi.org/10.1016/j.jpse.2022.01.003 Ohaeri E.G. , Szpunar J.A. An overview on pipeline steel development for cold climate applications. Journal of Pipeline Science and Engineering, 2022, vol. 2, pp. 1–17. https://doi.org/10.1016/j.jpse.2022.01.003 Kara M., Arat M., Uyaner M. Low velocity impact response and damages of GFRP composite tubes under room and cryogenic temperatures // Journal of Composite Materials. − 2021. − Vol. 55(24). − P. 3567–3577. − URL: https://doi.org/10.1177/00219983211029368 Kara M. , Arat M. , Uyaner M. Low velocity impact response of GFRP tubes at cryogenic temperatures. Journal of Composite Materials, 2021, vol. 55(24), pp. 3567–3577. https://doi.org/10.1177/00219983211029368 Grammatikos S.A. et al. Thermal cycling effects on the durability of a pultruded GFRP material for offshore civil engineering structures // Composite Structures. − 2016. − Vol. 153. − P. 297–310. − URL: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.06.037 Grammatikos S.A. et al. Thermal cycling effects on the durability of a pultruded GFRP material. Composite Structures, 2016, vol. 153, pp. 297–310. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.06.037 Portoacă A.-I. et al. Assessment of Environmental Impact on Glass-Fiber-Reinforced Polymer Pipes Mechanical and Thermal Properties // Polymers. − 2024. − Vol. 16(13), Portoaca A.-I. et al. Assessment of Environmental Impact on GFRP Pipes Properties. Polymers, 2024, vol. 16(13), 1779. https://doi.org/10.3390/polym16131779 Prabhakar M.M. et al. An overview of burst, buckling, durability and corrosion analysis of lightweight FRP composite pipes // Composite Structures. − 2019. − Vol. 230, 111419. − URL: https://doi.org/10.1016/.compstruct.2019.111419 Prabhakar M.M. et al. An overview of burst, buckling, durability and corrosion of FRP pipes. Composite Structures, 2019, vol. 230, 111419. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.111419 Elsebaie I.H., Al-Khomairi A. Optimization of pipeline lifecycle cost using alternatives with different life spans // Water Supply. − 2022. − Vol. 22(2). − P. 1835–1847. − URL: https://doi.org/10.2166/ws.2021.305 Elsebaie I.H. , Al-Khomairi A. Optimization of pipeline lifecycle cost. Water Supply, 2022, vol. 22(2), pp. 1835–1847. https://doi.org/10.2166/ws.2021.305 Dumitrescu A. et al. Corrosion Repair of Pipelines Using Modern Composite Materials Systems // Energies. − 2021. − Vol. 14(3), 615. − URL: https://doi.org/10.3390/en14030615 Dumitrescu A. et al. Corrosion Repair of Pipelines Using Composite Materials Systems. Energies, 2021, vol. 14(3), 615. https://doi.org/10.3390/en14030615 Ibrahim M.E. et al. Composite Pipelines: Analyzing Defects and Advancements in Non-Destructive Testing Techniques // Engineering Failure Analysis. − 2024. − Vol. 157. − Art. 107917. − URL: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107917 Ibrahim M.E. et al. Composite Pipelines: Analyzing Defects and Advancements in NDT Techniques. Engineering Failure Analysis, 2024, vol. 157, art. 107917. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107917 Altabey W.A. et al. Structural Health Monitoring of Composite Pipelines Utilizing Fiber Optic Sensors and an AI-Based Algorithm // Sensors. − 2023. − Vol. 23(8), Altabey W.A. et al. SHM of Composite Pipelines Utilizing Fiber Optic Sensors and AI. Sensors, 2023, vol. 23(8), 3887. https://doi.org/10.3390/s23083887 Güemes A. et al. Structural Health Monitoring in Composite Structures by Fiber-Optic Sensors //Sensors. − 2018. − Vol. 18(4). − Art. 1094. − URL: https:/doi.org/10.3390/s18041094 Güemes A. et al. Structural Health Monitoring in Composite Structures by Fiber-Optic Sensors. Sensors, 2018, vol. 18(4), art. 1094. https://doi.org/10.3390/s18041094 Wang H.-P. et al. Dynamic Performance Detection of CFRP Composite Pipes based on Quasi-Distributed Optical Fiber Sensing Techniques // Frontiers in Materials. − 2021. − Vol. 8, 683374. − URL: https://doi.org/10.3389/fmats.2021.683374 Wang H.-P. et al. Dynamic Performance Detection of CFRP Pipes via FBG Sensing. Frontiers in Materials, 2021, vol. 8, 683374. https://doi.org/10.3389/fmats.2021.683374 Hasani S. et al. Acoustic Emission-Based Analysis of Damage Mechanisms in Filament Wound FRP Composite Tubes // Sensors. − 2023. − Vol. 23(15), 6994. − URL: https://doi.org/10.3390/s23156994 Hasani S. et al. Acoustic Emission-Based Analysis of Damage in FRP Tubes. Sensors, 2023, vol. 23(15), 6994. https://doi.org/10.3390/s23156994 Nekliudova E.A., Semenov A.S., Melnikov B.E., Semenov S.G. Experimental research and finite element analysis of elastic and strength properties of fiberglass composite material // Magazine of Civil Engineering. − 2014. − № 3(47). − P. 25–39. − URL: https://doi.org/10.5862/MCE.47.3 Nekliudova E.A. , Semenov A.S. , Melnikov B.E. , Semenov S.G. Experimental research and FE analysis of fiberglass properties. Magazine of Civil Engineering, 2014, no. 3(47), pp. 25–39. https://doi.org/10.5862/MCE.47.3

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.