Технология монтажа линейной части трубопровода

Содержание:

Определение магистрального трубопровода, если не вдаваться в подробности, выглядит просто: магистральный трубопровод – это инженерное сооружение, обеспечивающее транспортировку различных веществ с производственного объекта или места добычи к точке назначения. Помимо основной магистрали, к данному виду трубопроводов относятся и различные ответвления. Все магистральные линии классифицируются по разным признакам на множество видов. О магистральных трубопроводах и пойдет речь в этой статье.

Назначение магистральных трубопроводов

Посредством промышленных и магистральных трубопроводов осуществляется передача сырья на большие расстояния. Транспортироваться может масса веществ – от газообразных или жидких до сыпучих. В конечном итоге эти вещества попадают в точку назначения – а это бытовые потребители, промышленные объекты и перерабатывающие предприятия.

Магистральные трубопроводы – это достаточно важная составляющая инфраструктуры большинства стран, особенно тех, что имеют развитую промышленность. Рассматриваемые сооружения позволяют развивать экономику и промышленность, а также в немалой степени влияют на жизнедеятельность населения страны.

Постоянное развитие инфраструктуры приводит к регулярному обновлению требований безопасности, предъявляемых к магистральным трубопроводам, особенно учитывая степень их воздействия на человеческую жизнь – данные сооружения позволяют передавать энергию, без которой невозможна жизнь ни в одной стране.

Классификация

Все магистральные сооружения подчиняются четкой классификации, которая включает в себя несколько параметров, позволяющих разделить подобные конструкции на категории.

Одним из таких параметров является рабочее давление трубопровода, в зависимости от которого выделяют следующие виды конструкций:

1. I класс. Величина давления в данной группе трубопроводов может превышать 25 кгс/см2, что является самым высоким показателем.
2. II класс. Трубопроводы этой группы считаются средними и рассчитаны на рабочее давление, варьирующееся в диапазоне от 12 до 25 кгс/см2.
3. III класс. Магистральный трубопровод третьего класса может работать при рабочем давлении, не превышающем 12 кгс/см2.

Еще одним параметром, позволяющим классифицировать магистральные трубопроводы, является диаметр сооружения, в зависимости от которого происходит следующее деление на классы:

1. I класс, диаметр трубопровода которого находится в пределах от 1000 до 1200 мм.
2. II класс – от 500 до 1000 мм.
3. III класс – от 300 до 500 мм.
4. IV – менее 300 мм.

В зависимости от назначения трубопроводы делятся на:

• Магистральные, обеспечивающие передачу веществ от точки сбора до потребителей;
• Местные, позволяющие распределить полученные вещества в населенных пунктах или на промышленных объектах.

Магистральные трубопроводы делятся на два вида в зависимости от способа транспортировки жидкой среды:

• Напорные системы, в которых поддерживается постоянное давление, равное 0,1 МПа;
• Безнапорные системы, транспортировка жидкости в которых происходит под действием гравитационных сил.

Прокладка магистральных трубопроводов может выполняться несколькими способами, которые тоже дают возможность классифицировать данные сооружения:

• Наземная прокладка, для которой используются специальные опоры;
• Подземная прокладка, для которой в земле выкапываются траншеи (трубопровод, установленный на опорах в тоннеле, тоже является подземным).

Помимо описанных выше видов магистралей, есть еще два – подводный и плавающий. Такая прокладка выполняется по дну водоема или по поверхности воды соответственно.

Одним из ключевых параметров, разделяющих магистральные трубопроводы на категории, являются их габариты, в зависимости от которых можно выделить следующие виды сооружений:

1. Магистральные трубопроводы. Предназначение таких конструкций – транспортировка различных сред и веществ на большие дистанции. Как правило, данный вид сооружений используется для передачи нефти и газа. Конструкция магистралей включает в себя большое количество насосов и газораспределительных приборов, а также линейных частей и устройств, необходимых для подготовки к транспортировке. Магистральные трубопроводы постоянно находятся в рабочем состоянии, а их остановки устраняются в кратчайшие сроки, ведь задержки могут привести к неприятным последствиям.
2. Технологические трубопроводы. Этот вид систем используется на промышленных объектах и смежных предприятиях. При помощи технологических сетей транспортируется различное сырье, необходимое на производстве. Кроме того, данный вид коммуникаций обеспечивает вывод производственных отходов.
3. Коммунально-сетевые трубопроводы. Такие сети необходимы для передачи горячей воды или пара. Монтаж коммунально-сетевых линий довольно сложен в силу использования большого количества соединений и элементов. Отчасти эта проблема компенсируется изобилием качественных материалов на рынке – по крайней мере, с этим не возникает проблем. В зависимости от назначения, выделяют транзитные и распределительные сети, а также их ответвления. Также требуется регулярное обслуживание трубопроводов пара и горячей воды, которое имеет свои нюансы.
4. Судовые трубопроводы. Как следует из названия, данный вид трубопроводов используется на судах и обеспечивает транспортировку необходимого сырья. Характеристики судовых трубопроводов могут варьироваться в достаточно широких пределах и зависят от специфики судна.
5. Машинные трубопроводы. Данные сооружения применяются в различных механизмах и агрегатах для подачи топлива, масла и прочих технических жидкостей. Отличительной особенностью этих конструкций является компактность, которая особенно заметна на фоне описанных выше сооружений.

Трубопроводы делятся на виды, помимо уже указанных параметров, в зависимости от схемы их производства:

1. Простые. Такие системы состоят из отрезков труб, подключенных последовательно. Различных ответвлений нет.
2. Сложные. В отличие от предыдущего вида, сложные трубопроводы могут иметь массу ответвлений, дополнительных элементов и других соединений.

Предпоследний параметр, позволяющий классифицировать магистральные трубопроводы – температура рабочей среды, отталкиваясь от которой, выделяют:

• Холодные трубопроводы (температура ниже 0 градусов);
• Нормальные трубопроводы (температура от +1 до +45 градусов);
• Горячие трубопроводы (температура превышает +46 градусов).

Последний параметр, по которому классифицируются трубопроводы – степень агрессивности транспортируемой среды, в зависимости от которой сети бывают:

• Слабоагрессивные;
• Среднеагрессивные;
• Неагрессивные.

Виды транспортируемых веществ

По магистральным трубопроводам может транспортироваться достаточно широкая номенклатура веществ и сред, среди которых можно выделить:

• Различные виды природных газов;
• Углеводородные синтетические вещества в газообразном состоянии;
• Сжиженные углеводородные газы;
• Нефть;
• Различные формы нефтепродуктов.

Транспортировка каждого вещества имеет собственную технологию. Например, нефть сначала аккумулируется в нефтесборных пунктах, а уже из них передается в перерабатывающее предприятие.

Трубы для магистральных сетей и их прокладка

Выбор подходящих труб для обустройства магистральной линии – дело непростое и требующее внимания к массе показателей. Одним из важнейших показателей являются погодные условия в том регионе, где будет прокладываться конструкция. Кроме того, немаловажен характер среды, которая будет транспортироваться системой.

Для прокладки магистрального трубопровода чаще всего используются металлические (сталь и чугун) и пластиковые (ПВХ, ПЭ и др.) изделия. Впрочем, для отдельных ситуаций могут применяться и другие материалы – бетон, асбестоцемент, керамика или стекло.

Наиболее распространенным материалом все же являются стальные трубы, имеющие несколько важных достоинств – долговечность, надежность и простота монтажа.

Стальной трубопровод обходится сравнительно недорого и качественно выполняет свои функции на протяжении всего срока эксплуатации.

Используемая для производства труб сталь (чаще всего низколегированная) должным образом обрабатывается для достижения необходимых характеристик.

Все виды труб, используемые для создания магистрали, делятся на три вида:

1. Бесшовные. Магистральные бесшовные трубы можно использовать в системах, диаметр которых не превышает 529 мм.
2. С продольным швом. Трубы, имеющие сварной шов, подходят для трубопроводов диаметром более 219 мм.
3. Со спиральным швом.

Стандартная длина магистральных труб варьируется в пределах от 10,5 м до 11,6 м, но есть и нестандартные варианты, которые обычно изготавливаются по индивидуальному заказу.

В зависимости от подверженности труб погодным воздействиям различают обычные и северные изделия. Обычные используются в достаточно теплых регионах, а северные, соответственно, в тех местах, где магистрали приходится работать в условиях отрицательных температур.

Монтаж трубопроводов

Магистральные трубопроводы могут проходить по разным климатическим зонам, поэтому при их прокладке необходимо учитывать воздействие всех внешних факторов, используя сложные расчеты и нормативные документы.

Для сборки конструкции может использоваться одиночный метод или технический коридор, который предполагает наличие параллельно идущих труб.

Дистанция между коридором и трубопроводом рассчитывается индивидуально для каждой ситуации.

Глубина, на которой будет устанавливаться конструкция, определяется по диаметру используемых труб и особенностей рельефа.

Если диаметр трубы не превышает 1000 мм, то глубина заложения будет составлять 0,8 м, а для больших диаметров закладка осуществляется на глубине 1 м.

Дистанция до различных строений и населенных пунктов рассчитывается индивидуально в зависимости от характеристик и назначения магистрали.

Все описанное выше касается и трубопроводов, которые устанавливается в районах горных выработок, с той лишь разницей, что приходится учитывать нормативы и соблюдать соответствующие требования. В частности, такие сооружения дополнительно оборудуются компенсаторами, повышающими прочностные характеристики труб.

Обычно шахтные трубопроводы укладываются в грунте, а для их защиты используется нормальное или усиленное покрытие. Последнее необходимо для конструкции из сжиженной стали или в том случае, когда диаметр трубопровода составляет более 1020 мм. При обычной прокладке труб в качестве защиты используется ППУ изоляция.

Экологическая безопасность

Магистральные трубопроводы зачастую обеспечивают транспортировку опасных и агрессивных веществ, поэтому при их монтаже необходимо позаботиться о защите окружающей среды от негативного воздействия, которое может возникнуть в результате утечки.

Конечно, основной защитой является качественный монтаж конструкции, в который можно включить использование качественных материалов, грамотное проектирование магистральных трубопроводов и соответствие их характеристик нормативам. Магистраль обязательно должна находиться в слое изоляции, предохраняющей ее от коррозии и воздействия внешних факторов – учитывая опасность протечек, вероятность их возникновения нужно уменьшить до предела.

Если участок, по которому проходит трубопровод, подвержен эрозии, то почву необходимо укрепить. Для нормального функционирования сооружения в тяжелых климатических условиях или при сейсмической активности его нужно оборудовать усиленной изоляцией и компенсаторами.

Заключение

В данной статье был дан подробный ответ на вопрос о том, что такое магистральные трубопроводы. Данные сооружения являются важным элементом инфраструктуры любой страны, поэтому их проектированию и созданию уделяется серьезное внимание.

Существует немало видов магистральных сетей, к каждому из которых предъявляются индивидуальные, но всегда строгие требования, что обусловлено немалым риском возникновения локальной катастрофы в результате нарушения целостности конструкции.

Способы прокладки трубопроводов

Трубопроводы – подземные и надземные – одна из важнейших коммуникаций городов, хозяйств, предприятий. Системы водоснабжения и водоподготовки, транспортировки жидких сред, отопления, газовые и нефтяные магистрали – все это трубопроводные сборки. От того, насколько грамотно они реализованы, зависит бесперебойность их работы, безопасность и стоимость обслуживания.

Существует свод правил и технологий строительства трубопроводных магистралей разного назначения, соблюдение которых регламентируется на самом высоком уровне. Нормативы для конкретных проектов прямо зависят от способа сборки, а их существует несколько.

Виды монтажа

Все способы можно разделить на 2 большие группы.

1. Подземная установка. Она применяется чаще и проводится с применением 1 из 2 технологий.
   • Бесканальная прокладка трубопроводов.
   • Подземное устройство в каналах.
2. Надземная прокладка трубопровода. Предполагает монтаж труб на поверхности земли или на расстоянии от нее (актуально для трубопроводов над трассами, в этом случае высота размещения труб должна быть достаточной, чтобы трубопроводная магистраль не мешала работе трассы). Надземные трубопроводы незаменимы, когда маршрут труб пролегает через овраги, пути транспортного следования, реки, иные сооружения. Надземная прокладка трубопровода выполняется в каналах (лотках). Они могут располагаться на грунте или быть слегка в него заглублены, такой способ монтажа актуален в регионах с холодным климатом, которым свойственно присутствие вечномерзлых почв.

Выбор способа устройства трубопроводной линии зависит от ряда условий.

Среди них планировочные факторы (назначение, пересечения маршрута с сооружениями и объектами), природные (категория почвы), финансовые (бюджет строительства) и прочие (требования к эстетике вида инженерной системы).

Решение по технологии принимается после проведения расчетов по разным вариантам монтажа и должно быть ориентировано в первую очередь на оптимизацию стоимости коммуникации.

Причем учитываться в технико-экономическом обосновании должна не только цена строительства, но и сервисная составляющая стоимости проекта. Пример – прокладка трубопровода отопления. Выбор в пользу подземного устройства позволит снизить капитальные расходы на постройку. Но в практике обслуживания стоимость будет выше, чем у надземной прокладки в силу:

• необходимости устройства изоляции (при бесканальной укладке теплопотери будут выше, особенно во влажной почве);
• дополнительной постоянной поддержки во избежание раннего износа.

Методы строительства подземных систем

Наиболее распространенные методы прокладки трубопровода:

• бестраншейный (укладка под землю без вскрытия грунта);
• открытый вариант (сборка по опорам, может проводиться в проходных или непроходных коллекторах);
• скрытый способ монтажа (готовятся траншеи, по которым тянутся трубы).

Проект может быть сложным или простым. В первом случае (как правило, применяется для прокладки трубопроводов водоснабжения в городских условиях траншейным или канальным способом) в одной траншее могут проходить несколько разных магистралей – коробы с кабелями, отопительная сеть и водообеспечение, например.

Одно из важных условий долговечности службы всей сборки – выбор соответствующего материала труб. В современной практике применяют изделия из пластика, асбеста, металла (сталь, медь), керамики, бетона.

Открытый способ

Открытый способ прокладки трубопровода нельзя назвать популярным решением. Скорее, это компромисс, актуальный в случаях, когда укладка закрытым методом невозможна.

Этапы работ:

• подготовка и выравнивание траншеи для прокладки трубопровода;
• укрепление стенок и дна выработки;
• насыпь песчаной подушки;
• монтаж (сборка) труб;
• укрывание трубных секций;
• закрытие траншеи;
• выравнивание поверхности и восстановление покрытия (если оно имело место), ландшафтного объекта.

Открытая сеть может устраиваться и в непроходных каналах. Тогда трубы магистрали не будут подвергаться постоянному механическому воздействию (давлению) в периоды подвижек и пучения грунта. Правда, ремонт затрудняется из-за менее комфортного доступа непосредственно к секциям.

К плюсам открытой подземной прокладки трубопровода относят возможность ее проведения в случаях, которые исключают скрытый метод монтажа. Минусы:

• высокая цена проекта (необходимость проводить трудоемкие земляные работы, восстанавливать ландшафт);
• обязательный перерыв в работе объектов по линии маршрута;
• создание аварийно опасных зон в месте вскрытия грунта.

Монтаж в каналах

Каналы (лотки) используют для защиты труб при их подземном расположении. Среди задач, которые выполняют канальные сборки:

• изоляция (в первую очередь тепловая);
• обеспечение свободного удлинения трубы под действием высоких температур.

Укладывают каналы на подвижные опоры под перекрытия, в том числе в зонах автомобильных дорог. Минимальная глубина размещения лотка – 0,6 м (движение транспорта запрещено) или 0,8–1,2 м (под действующей дорогой).

Расчет глубины производится с учетом соблюдения 2 условий: определение минимально возможного безопасного заглубления и обеспечение эффективного распределения внешних нагрузок (в том числе, автотранспортных) на трубопроводную сеть.

По конструктивному признаку различают проходные, непроходные и полупроходные трубопроводные (теплопроводные) каналы. Вне зависимости от конструкции все лотки укладываются на опоры. При монтаже предусматривают 2 вида уклона:

• продольный всей сети минимум на 0,002 для удаления воды (из нижних точек она отводится в дренажную систему самотеком, другой вариант – устройство приямков и удаление принудительно в канализацию насосом);
• поперечный уклон перекрытий на 1–2% для удаления атмосферной влаги и паводковых вод.

Дополнительная защита от разрушительного действия влаги используется на участках с высоким уровнем подземных вод. Здесь нужна гидроизоляция стенок, перекрытий, канального дна.

Бесканальная прокладка трубопровода

В отличие от канального метода, при бесканальном устройстве систем подвижные опоры и лотки не используются. Бесканальная прокладка трубопровода нашла широкое применение в регионах с сухими почвами, хотя на влажных грунтах бесканальные системы тоже устанавливают (с дренажом). В качестве защиты здесь выступает изоляционная оболочка. Особенности бесканальной прокладки:

• подготовка траншеи под укладку (ее дно должно быть максимально ровным);
• устройство «подушки» из трамбованного песка, которая должна быть толщиной не менее 10 см (для глинистых почв – 10–15 см);
• неподвижными опорами при бесканальной прокладке выступают стенки из ЖБИ (монтируются под прямым углом к трубопроводу);
• в нишах (камерах) устанавливаются компенсаторы, которые могут быть сальниковыми или гнутыми. Они отвечают за компенсацию перемещений труб под действием температур при бесканальной прокладке.

К плюсам бесканальной прокладки относят выгодную стоимость строительства трубопровода, минимальный объем работ, короткие сроки реализации проектов. Есть и минусы: затрудненный ремонт и механическая фиксация (зажатие) труб грунтом, что затрудняет их тепловое перемещение.

Надземная прокладка

Условия, в которых надземная прокладка трубопровода оправдана и эффективна:

• в районе с сильнольдистыми грунтами (или подземными льдами);
• на пересеченной местности (водоемы, овраги, жилые и промышленные объекты, иные препятствия по маршруту, которые поможет преодолеть только надземная установка);
• высокая активность криогенных процессов в регионе.

Для надземной прокладки применяют трубы из хладостойкой стали с обязательной изоляцией. Для надежности и безопасности системы она усиливается опорами из ЖБИ.

По сравнению с подземным способом надземная прокладка обеспечивает качественный отвод воды (поверхностной), исключает урон экологии, повреждение грунтовых слоев, упрощает обслуживание магистралей.

Но популярностью надземный монтаж не пользуется из-за цены строительства и обслуживания. Работы по прокладке трубопровода требуют большого опыта и высокой квалификации исполнителей.

К этому добавляются расход дорогих материалов, и жесткие требования к расчетам.

Технология монтажа технологических трубопроводов

Монтаж технологических трубопроводов следует выполнять в соответствии со строительными нормами и правилами, в которых указаны основные положения производства и приемки работ по монтажу постоянных технологических трубопроводов из углеродистых и легированных сталей, цветных металлов и сплавов, чугуна, пластических масс и стекла, работающих при абсолютном давлении от 35 мм рт. ст. до 700 кгс/см2.

Объем работ по их монтажу составляет обычно около 50% общего объема монтажных работ.

Прокладка большинства трубопроводов ведется в стесненных условиях, на различной высоте в многоэтажных зданиях и на открытых площадках, эстакадах, в лотках, туннелях.

Внутрицеховые технологические трубопроводы отличаются большим количеством применяемых типоразмеров, деталей трубопроводов, запорнорегулирующей арматуры, средств крепления.

Так, например, чтобы укомплектовать внутрицеховой технологический трубопровод, необходимо добавить до 42% от веса труб различных деталей трубопроводов и арматуры. Сложная конфигурация таких трубопроводов вызывает большое количество соединений труб, деталей и арматуры между собой. На каждые 100 м протяженности трубопровода в среднем приходится выполнять до 80 сварных стыков.

Применение при монтаже готовых узлов, элементов и секций, централизованно изготовленных с применением заводских деталей в трубозаготовительных цехах, позволяет в значительной степени упростить технологию и организацию монтажа трубопроводов и превратить строительномонтажную площадку в сборочную.

Это в 5-6 раз снижает объем сварочных работ, выполняемых ранее непосредственно на монтажной площадке. При этом сроки монтажа трубопроводов сокращаются в 3-4 раза (учитывая, что их изготовляют параллельно с ведением строительных работ).

При надлежащей организации работ узлы трубопроводов уже должны быть изготовлены в цехах и в готовом виде поступать на строительную площадку для монтажа к моменту готовности строительной части объекта.

До начала монтажа трубопроводов должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

• Детально изучены проект и ППР инженернотехническими работниками (мастером, производителем работ, бригадиром) и согласованы с соответствующими организациями все неясные вопросы.
• Приняты узлы, элементы и детали трубопроводов, арматура, не входящая в узлы, опоры и подвески; проверено их соответствие требованиям проекта или техническим условиям.
• Проверена степень строительной готовности зданий, сооружений и конструкций под монтаж, и составлены соответствующие акты. Особое внимание должно быть обращено на соблюдение проектных отметок мест крепления трубопроводов.
• Принято оборудование под монтаж трубопроводов: проверены правильность установки аппаратов и оборудования и соответствие чертежам, расположение, тип и размеры присоединительных штуцеров на оборудовании. Все отступления от проекта должны быть зафиксированы в акте.
• Укомплектованы линии трубопроводов узлами, элементами и деталями, арматурой, вспомогательными материалами; линии трубопроводов должны быть доставлены к месту монтажа.
• Устроены и подготовлены: площадки для укрупнительной сборки, подмости и приспособления при работе на высоте; подведена электроэнергия для питания сварочных постов, электроинструментов, электролебедок и освещения отдельных мест монтажа.
• Укомплектованы специализированные рабочие бригады и обеспечены необходимыми инструментами, приспособлениями и монтажными механизмами.
• Выданы бригадам наряды на предстоящие объемы работ.
• Обеспечены необходимые условия работы в соответствии с правилами техники безопасности и охраны труда
• Проведен инструктаж рабочих.

Технология собственно монтажа стальных трубопроводов включает следующие операции: разбивку трассы трубопровода; установку опор и подвесок; укрупнительную сборку узлов и блоков; укладку, сборку и сварку трубопровода; монтаж компенсаторов, арматуры, дренажных устройств, приборов контроля и автоматики; испытание готовых линий, сдачу их заказчику.

Магистральные нефтепроводы

В состав линейной части магистральных нефтепроводов в соответствии со СНиП 2.05.06-86 и ВИТП 2-86 входят:

• трубопровод (от места выхода с промысла подготовленной к дальнему транспорту товарной продукции) с ответвлениями и лупингами, запорной арматурой, переходами через естественные и искуственные препятствия, узлами пуска и приема очистных устройств, а также блокировочные трубопроводы, установки электрохимической защиты трубопроводов от коррозии, линии и сооружения технологической связи, средства телемеханики трубопроводов;
• линии электропередач, предназначенные для обслуживания трубопроводов и устройства электроснабжения и дистанционного управления запорной арматурой и установками электрохимической защиты трубопроводов;
• противопожарные средства, противоэрозионные и защитные сооружения трубопроводов;
• емкости для хранения и разгазирования конденсата, земляные амбары для аварийного выпуска нефти, нефтепродуктов, конденсата и сжиженных углеводородов;
• здания и сооружения линейной службы эксплуатации трубопроводов;
• постоянные дороги и вертолетные площадки, расположенные вдоль трассы трубопровода, и подъезды к ним, опознавательные и сигнальные знаки местонахождения трубопроводов;
• пункты подогрева нефти и нефтепродуктов;
• указатели и предупредительные знаки.

Линейная часть в отношении выбора трасс, переходов через естественные и искусственные препятствия, устройства защитных сооружений, расчетов нефтепроводов на прочность и устойчивость (в том числе определения толщины стенок труб), противоэрозионных и противооползневых мероприятий, защиты от коррозии, материалов и изделий должна проектироваться в соответствии со СНиП 2.05.06 — 85.

К основным характеристикам конструкции линейной части относятся следующие группы данных:

• конструктивная схема прокладки трубопровода; координаты, определяющие ориентацию продольной оси трубопровода на всем протяжении трассы;
• основные пространственные характеристики конструктивных элементов с указанием допустимых отклонений от номинальных размеров, включая искажения формы изделий (номинальный наружный и внутренний диаметры труб, толщина стенки; допустимый нормативный разброс этих значений, допустимое отклонение поперечного сечения трубы от круговой формы, геометрические характеристики формы сварных швов и т.п.);
• физико-механические характеристики, включая прочностные свойства применяемых материалов и аналогичные характеристики металлов в зоне сварных швов. Состав и объем необходимой информации должен быть составлен или скорректирован с учетом выбранных для реализации расчетных схем;
• данные о начальной и (или) текущей дефектности материала труб, включая перечень возможных дефектов, данные о плотности и размещении дефектов в теле трубы.

Диаметр трубопроводов линейной части определяется расчетом в соответствии с нормами технологического проектирования.

При отсутствии необходимости в транспортировании продукта в обратном направлении трубопроводы проектируют из труб со стенкой различной толщины в зависимости от падения рабочего давления по длине трубопровода и условий эксплуатации.

Допустимые радиусы изгиба трубопровода в горизонтальной и вертикальной плоскостях определяют расчетом из условия прочности, местной устойчивости стенок труб и устойчивости положения. Минимальный радиус изгиба трубопровода из условия прохождения очистных устройств составляет не менее пяти его диаметров.

Длина патрубков (прямых вставок), ввариваемых в трубопровод, должна быть не менее 250 мм. В обвязочных трубопроводах НПС допускаются прямые вставки длиной не менее 100 мм при диаметре их не более 530 мм.

На трассе трубопровода предусматривается установка сигнальных железобетонных или деревянных знаков высотой 1,5 — 2 м от поверхности земли, которые должны быть оснащены соответствующими щитами с надписями-указателями. Знаки устанавливаются в пределах видимости, но не более, чем через 500 м, а также дополнительно на углах поворота. Определение категорий участков нефтепроводов производится по СНиП 2.05.06—85.

Трубы для нефтепроводов

Основной вид труб для нефтепроводов — стальные трубы.

Большая несущая способность, высокая стабильность механических и технологических свойств достигнуты благодаря совершенствованию технологии их изготовления и внедрения в нее разнообразных испытаний, а особенно 100%-го неразрушающего контроля качества сварных швов и металла. Это также позволило сделать трубы наиболее надежными и долговечными.

Для изготовления и ремонта резервуаров, газгольдеров, газонефтепроводов применяется низколегированная конструкционная сталь.

Она обладает рядом преимуществ по сравнению с углеродистой сталью обыкновенного качества: ее предел текучести σ1 выше на 50 % и более, меньше чувствительность к старению, меньше склонность к хладноломкости, хорошо сваривается, коррозионная стойкость выше в 1,5 раза, чем, например, у стали ВСтЗ.

Для строительства магистральных трубопроводов должны применяться трубы стальные бесшовные, электросварные прямошовные, спиральношовные и специальных конструкций, изготовленные из спокойных и полуспокойных углеродистых сталей диаметром до 500 мм включительно, из спокойных и полуспокойных низколегированных сталей диаметром до 1020 мм и низколегированных сталей в термически или термомеханически упрочненном состоянии для труб диаметром до 1420 мм.

Спиральношовные трубы дешевле прямошовных, так как стальная лента на 20—35% дешевле широколистовой стали. При этом достигается экономия металла (примерно на 10%) за счет снижения его расхода на обрезку после прокатки, уменьшения допусков по толщине и отходов при обрезке концов труб.

За счет спирального шва труба становится более жесткой, лучше сохраняет цилиндрическую форму при транспортировке. При эксплуатации трубопровода из спиральношовных труб главные напряжения располагаются под углом к направлению прокатки ленты, что повышает работоспособность металла.

Преимуществом спиральношовных труб также является то, что в процессе их изготовления металл труб практически не изменяет своих пластических и вязких свойста, а сам процесс производства труб легко поддается механизации и автоматизации.

Кроме того, металл спиральношовных труб работает в более благоприятных условиях, чем металл прямошовных труб, так как волокна его катаной структуры направлены под углом навивки к продольной оси трубы.

Недостатком спиральношовных труб считают большую протяженность сварных швов по сравнению с прямошовными трубами спиральношовные трубы нельзя гнуть, они плохо копируют местность.

Из-за строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов в различных климатических условиях трубы делают в разном исполнении.

В обычном исполнении изготовляют трубы для трубопроводов, прокладываемых в средней полосе и южных районах России, для которых температура эксплуатации принимается от О0С и выше и температура строительства — 400С и выше.

В северном исполнении изготовляют трубы, для которых температура эксплуатации принимается от —20 до — 400С, а температура строительства — 600С и выше.

Устройства пуска и приёма средств очистки и диагностики

На магистральных нефтепроводах должны предусматриваться устройства приема и пуска скребка для их очистки в период эксплуатации, которые также можно использовать для приема и пуска разделителей при последовательной перекачке и поточных средств диагностики.

Устройства приема и пуска скребка размещаются на нефтепроводе на расстоянии друг от друга до 300 км и, как правило, совмещаются с НПС. Эти устройства должны предусматриваться на лупингах и резервных нитках протяженностью более 3 км, а также на отводах протяженностью более 5 км.

• Схемы устройств приема и пуска скребка в зависимости от их расположения на нефтепроводе должны обеспечивать различные варианты технологических операций: пропуск, прием и пуск; только пуск; только прием.
• Схемы устройств должны предусматривать возможность осуществления перекачки нефти по нефтепроводу без остановки НПС в процессе очистки нефтепровода.
• В состав устройств приема и пуска входят:

1. Камеры приема и запуска очистных устройств.
2. Трубопроводы, арматуры и соединительные детали.
3. Ёмкость для дренажа из камер приема и пуска.
4. Механизмы для извлечения, перемещения и запасовки очистных устройств.
5. Сигнализаторы прохождения очистных устройств.
6. Приборы контроля за давлением.

1. Трубопровод в пределах одного очищаемого участка должен иметь постоянный внутренний диаметр и равнопроходную линейную арматуру без выступающих внутрь трубопровода узлов или деталей.
2. При проектировании узлов равнопроходных ответвлений от основного трубопровода, а также неравнопроходных ответвлений, диаметр которых составляет свыше 0,3 диаметра основного трубопровода, должны предусматриваться проектные решения, исключающие возможность попадания очистного устройства в ответвление.
3. На участках переходов трубопровода через естественные и искусственные препятствия, диаметр которых отличается от диаметра основного трубопровода, допускается предусматривать самостоятельные узлы пуска и приема поточных устройств.
4. Трубопровод и узлы пуска и приема поточных устройств должны быть оборудованы сигаальными приборами, регастрирующими прохождение устройств.

Трубопроводная арматура

Нормальная эксплуатация трубопровода невозможна без арматуры — неотъемлемой части любого трубопровода. Расходы на арматуру составляют около 10—12 % капитальных вложений и эксплуатационных затрат.

Трубопроводная арматура представляет собой устройства, предназначенные для управления потоками жидкостей, транспортируемых по трубопроводам.

Запорная арматура линейной части трубопроводов, устанавливаемая через каждые 10 — 30 км, предназначена, в основном, для отсекания участка трубопровода при аварии или ремонтных работах. Практически арматура линейной части срабатывает редко (несколько раз в год). Кроме того, установку запорной арматуры необходимо предусматривать:

• на обоих берегах водных преград при их пересечении трубопроводом в две нитки и более;
• на нефтепроводах при пересечении водных преград в одну нитку — место размещения запорной арматуры в этом случае принимается в зависимости от рельефа земной поверхности, примыкающей к переходу, и необходимости предотвращения поступления транспортируемого продукта в водоем;
• на обоих берегах болот типа III протяженностью свыше 500 м;
• в начале каждого ответвления от трубопровода на расстоянии не менее 15 м;
• на одном или обоих концах участков нефтепроводов, проходящих на отметках выше городов и других населенных пунктов и промыхпленных предприятий — на расстоянии, устанавливаемом проектном в зависимости от рельефа местности.

Основное назначение запорной арматуры — перекрывать поток рабочей среды по трубопроводу и снова пускать среду в зависимости от требований технологического процесса, обслуживаемого данным трубопроводом. Кроме того, запорную арматуру применяют:

• для переключения потока или его части из одной ветви системы в другую;
• для дросселирования потока среды, т.е. изменения его расхода, давления и скорости.

Технология и организация строительства магистральных трубопроводов

Магистральный
трубопровод предназначен для дальней
транспор­тировки газа, нефти,
нефтепродукта от мест их добычи или
перера­ботки до мест их потребления.

Линейная часть
магистрального трубопровода состоит
из следую­щих сооружений:

• основной трубопровод;
• запорная арматура (краны на газопроводах и задвижки на неф­тепроводах и нефтепродуктопроводах);
• переходы через естественные преграды (реки, озера, овраги и т. п.);
• переходы через искусственные преграды (автодороги, железная дорога, каналы, подземные инженерные сооружения и др.);
• ответвления к потребителям;
• лупинги (параллельный трубопровод на коротких участках, пред­назначенный в качестве резервной нитки или для увеличения пропускной способности);
• перемычки (для соединения параллельных трубопроводов);
• компенсаторы (П-образные, Z-образные и др.) для компенсации температурных деформаций трубопровода.

Ниже приведена
структура строительно-монтажных работ
для ли­нейной части магистрального
трубопровода. В общем случае
строи­тельно-монтажные работы
разделяются на:

• подготовительные работы;
• основные работы;
• завершающие работы.

Она является
универсальной, охватывает все сооружения
линей­ной части трубопровода и каждый
раз уточняется исходя из конкрет­ного
состава сооружений, природных условий
и назначения магист­рального
трубопровода (рис. 13-2).

• В зависимости от
  особенностей и специфики строительства
  тру­бопроводов подготовительный
  период включает в себя три этапа:
• • общая
  организационно-техническая подготовка
  к строительст­ву трубопровода;
• • инженерная
  подготовка к сооружению трубопровода;
• • подготовительные
  работы на объекте.
• Общая
  организационно-техническая подготовка
  к строительству трубопровода выполняется
  строительной организацией и состоит
  из:
• • подготовки и
  заключения с заказчиком генерального
  договора подряда и договоров субподряда;
• • получения от
  заказчика соответствующей проектно-сметной
  до­кументации, зарегистрированной в
  органах Госгортехнадзора;
• • анализа
  проектно-сметной документации;
• • оформления
  финансирования строительства;
• • отвода в натуре
  трассы и площадок для строительства;
• • оформления
  разрешений и допусков на производство
  работ;
• • решения вопросов
  бытового обслуживания строителей;
• • заключения
  договоров материально-технического
  обеспечения.
• В инженерную
  подготовку
  строительно-монтажной организации к
  сооружению трубопровода входят:

• изучение проектно-сметной документации функциональными службами строительной организации;
• разработка графика строительства объекта;
• разработка проекта производства работ;
• составление технической документации по комплектации сооружаемого трубопровода материальными ресурсами;
• разработка системы оперативно-диспетчерского управления строительством;
• разработка оперативных производственно-экономических квартальных и месячных планов;
• выдача задания производственной базе, комплектование строительных бригад соответствующими строительными машинами, оборудованием, оснасткой;
• подготовка инженерно-технических кадров и рабочего персонала;
• разработка мероприятий по социальному обеспечению строителей на трассе;
• подготовка мероприятий по организации строительства вахтовым методом;
• подготовка и осуществление программы работ по развитию собственной базы стройиндустрии и транспортного хозяйства;
• подготовка мероприятий по обеспечению работ в зимний период;
• подготовка службы контроля качества производства работ.

Подготовительные
работы
на объекте включают в себя трассовые
и внетрассовые подготовительные работы.

Внетрассовые
подготовительные работы предусматривают разработку карьеров,
устройство временных жилых городков,
строительство временных дорог, монтаж
сварочно-изоляционных баз, баз механизации,
создание социальной инфраструктуры,
создание текущих страховых и сезонных
запасов труб и других материалов,
устройство вертолётных площадок,
причалов, обустройство пристанционных
площадок для разгрузки и складирования
труб, балластных грузов и др. Внетрассовые
подготовительные работы включают в
себя так же работы, выполняемые в базовых
условиях:

• строительство временных подъездных дорог;
• сварку труб в секции на трубосварочных базах и сборку укрупнённых элементов крановых узлов;
• гидро- и теплоизоляцию одиночных труб, секций труб, криволинейных вставок, соединительных деталей крановых узлов и т.п.;
• холодное гнутьё труб, изготовление укрупнённых конструкций трубных блоков, сварных опор, ригелей, вмораживаемых анкеров, балластных конструкций и т.п.

1. В трассовые
   подготовительные работы
   входят:
2. • разбивка и
   закрепление пикетажа, детальная
   геодезическая раз­бивка горизонтальных
   и вертикальных углов поворота и пере­ходов
   через естественные и искусственные
   преграды, разметка строительной полосы,
   выноска пикетов за ее пределы;
3. • расчистка
   строительной полосы от леса и кустарника,
   корчевка пней; снятие и складирование
   в специально отведенных местах
   плодородного слоя земли;
4. • планировка
   строительной полосы, уборка валунов,
   нависших камней в горах, устройство
   полок на косогорах;
5. • осушение
   строительной полосы, ее промораживание
   или защи­та от промерзания (или таяния)
   в зависимости от условий строи­тельства;
6. • строительство
   вдольтрассовых технологических проездов;
7. • устройство
   защитных ограждений, обеспечивающих
   безопас­ность производства работ.
8. Рассмотрим
   технологии основных трассовых
   подготовительных работ.

Расчистка полосы
строительства трубопровода от леса
включает в общем случае следующие
операции (рис. 13.3):

• • натурная разметка
  границ ширины строительной полосы и
  тре­левочного волока визирами
  (затесками на деревьях и вешками);
• • уборка опасных
  деревьев;
• • прокладка и
  устройство трелевочного волока;
• • устройство
  площадок для разделки поваленных
  деревьев;
• • валка деревьев
  и срезка кустарника;
• • обрубка сучьев
  и раскряжевка хлыстов;
• • погрузка,
  транспортировка, разгрузка и складирование
  леса;
• • корчевка и уборка
  пней;
• • засыпка ям и
  неровностей;
• • разработка
  траншеи для сжигания порубочных остатков
  и захо­ронения пней.

Валку деревьев
ведут вдоль древостоя, укладывая деревья
«елоч­кой» в расчищенную сторону в
пакеты с комлями вместе с веерооб­разным
расположением верхушек.

Объем пакета
формируют равным грузоподъемности
трелевочного трактора.

Пакеты деревьев
уклады­вают в легко доступных для
трелевочного трактора местах с таким
расчетом, чтобы на подходе к ним не было
крупных пней, валежных стволов, резких
понижений и т. п.

Вслед за трелевкой
хлыстов на строительной полосе выполняют
работы по корчевке пней. После корчевки
и уборки со строительной полосы и
площадки пней и валунов оставшиеся от
них ямы засыпают грунтом и сравнивают
с поверхностью земли.

1. Расчистку
   строительной полосы от кустарника и
   мелколесья осу­ществляют двумя
   способами:
2. • первый способ
   — срезка кустарника и мелколесья с их
   после­дующим удалением за пределы
   строительной полосы или их сжи­ганием
   непосредственно на строительной полосе;
   очистка по­верхности от корней и пней;
3. • второй способ
   — удаление кустарника и мелколесья
   вместе с кор­невой системой за пределы
   строительной полосы или сжигание
   непосредственно на строительной полосе.
4. Для расчистки
   используют бульдозеры или
   корчеватели-собиратели.
5. Временные дороги
   при строительстве линейной части
   трубопро­водов подразделяются на:

• вдольтрассовые
дороги, проходящие либо по строительной
по­лосе, либо в непосредственной
близости от нее, предназначен­ные для
транспортировки труб, балластных грузов,
грунта, тех­нологического оборудования,
материалов, горюче-смазочных материалов,
техники, людей. Подъездные дороги,
являющиеся ответвлениями вдольтрассовой
дороги, связывают строящийся трубопровод
с пунктами перевалки труб, строительных
материа­лов, оборудования, техники,
с жилыми городками, трубозагото-вительными
базами, карьерами грунта и др.;

• технологические
проезды, проходящие по строительной
полосе рядом с осью трубопровода и
служащие для прохождения меха­низированных
колонн и бригад при выполнении ими
техноло­гических операций.

Временные дороги
эксплуатируются в течение всех этапов
строи­тельства трубопровода —
подготовки к строительству, строительства
и пуска и наладки трубопроводного
объекта. Конструкция и парамет­ры
дорог и проездов определяются рабочей
проектной документаци­ей или проектом
производства работ (ППР).

Перед началом
строительства дорог проводят обследование
трассы и прилегающей местности визуально
и инструментальными способа­ми с
целью определения гидрогеологических
характеристик грунтов, типа и протяженности
болот и заболоченных участков, участков,
имею­щих льдонасыщенные грунты и
ледяные линзы, глубины оттаивания
грунтов, размеров ореола оттаивания
грунта, ширины зеркала воды на переходах
через малые водные преграды и др.
Результаты обследова­ния сравнивают
с данными проекта. Если имеются отклонения,
то кор­ректируют объемы работ и
технические решения проекта, а при
необходимости разрабатывают дополнительные
мероприятия по выполне­нию неучтенных
видов строительно-монтажных работ.

Могут быть
использованы следующие конструкции
дорог и проездов:

• сборно-разборные,
используемые в качестве транспортных
подъ­ездных путей, сооружаемых на
болотах I и II типов, на многолетнемерзлых
и мелкодисперсных, сильно увлажненных
грунтах.

Основным элементом дороги со
сборно-разборным покрытием являются
деревянные щиты или железобетонные
плиты.

В про­цессе эксплуатации дорог
со сборно-разборным покрытием не­обходимо:
выравнивать просевший настил; устранять
перекосы; заменять разрушенные щиты и
плиты; проверять крепежные и соединительные
узлы;

• лежневые, которые
устраивают в виде сплошного бревенчатого
настила шириной 4, 6 и 8 м в зависимости
от веса используемой техники для монтажа
трубопровода и укладки самого трубопро­вода
(рис. 13.4);

• дерево-грунтовые,
которые устраивают в виде сплошного
бревен­чатого настила, засыпаемого
сверху каменным материалом или грунтовой
смесью;

• грунтовые с
основанием, которые сооружают в условиях,
когда не­сущая способность грунтов
низкая, т. е. когда давление земляной
массы и транспортной нагрузки выше.
Тогда устраивают искусст­венное
основание, выполненное из деревянного
настила, хворостя­ной выстилки,
рулонных синтетических материалов и
др.;

• грунтовые без
основания, которые устраивают на
слабонесущих минеральных грунтах;
многолетнемерзлых грунтах; болотах
1-готипа и обводненных участках трассы.
Грунтовые дороги без по­крытия
представляют собой отсыпанное из грунта
земляное по­лотно с профилированной
проезжей частью. При этом несущая
способность грунтов должна быть выше,
чем давление от массы насыпи и транспортной
нагрузки;

• снежно-ледовые
(зимники), которые могут быть
снежно-уплот­ненными, образованными
по мере выпадения снега в процессе
движения автотранспорта и строительных
машин; снежно-ледяными, образуемыми на
сильно обводненных болотах, вод­ных
переправах путем естественного
промерзания или путем постепенной
поливки и послойного промораживания
небольших участков дороги;

• переезды через
действующий трубопровод, для устройства
ко­торых выбирают сухие участки
трассы, где трубопровод нахо­дится
на нормативной глубине и не имеет
поворотов в горизон­тальной и
вертикальной плоскостях. Они устраиваются
путем отсыпки минерального грунта и
укладки дорожных железобе­тонных
плит.