Линейные зоны магистральных газо- и нефтепроводов и их ведущие характеристики
Линейные зоны нефте- и газопроводов играют большую роль в общей системе добычи и транспортировки топлива. К их ведущим характеристикам принято относить след. группы доступных данных:
— схема прокладывания трубопровода;
— координаты, какие определяют ориентацию трубопровода на протяжении всей трассы в его продольном отношении;
— показатели дефектности задействованных материалов для производства труб;
— остальные физ.-хим. характ., которые обозначают прочностные св-ва задействованных материалов, металлов, качество сварных швов и проч.;
— ведущие пространственные хар.ки элементов конструкции, где указываются допускаемые отклонения от нормативного р-ра коммуникаций.
В ходе строительства трубопроводов большое внимание следует уделять контролю за показателями основных параметров. Сюда можно относить d труб, прочностные хар. материалов, качество швов и проч. D труб подбирается, исходя из гидравлического расчета и местности, где проходит трасса. Когда известно, что в обратном направлении трубопровода исключается перегонка нефти, то его проектируют так, что трубы имеют различную толщину стенок. Толщина стенок соответствует категории трубопроводного участка.
Важно контролировать р. изгиба трубопроводов. Здесь принимают во внимание р. как по горизонтали, так и по вертикали. Рассчитывают его, отталкиваясь от условий прочности, стойкости к местным условиям, качества стенок труб, стабильности их положения в траншее.
Устройство трассы трубопровода предполагает размещение на ней сигнальных знаков, изготовляемых из дерева или ЖБИ, которые имеют высоту в полтора-два метра. Также их оснащают щитками безопасности, которые содержат указывающие и поясняющие надписи. Инсталлировать знаки принято в пределах хорошей видимости, ч\з не менее 500 м. друг от друга по прямой, а также добавочные в поворотах.
Магистральные трубопроводы и их конструктивные решения
Ведущей основой любого магистрального трубопровода является его линейный участок. Он представляет из себя непрерывную нить труб, которые сварены меж собой и уложены по маршруту трассы. Укладка труб может осуществляться как подземно, так и надземно, наземно. Притом длины задействуемых труб могут различаться в зависимости от проекта. Желательно при застройке укладывать трассу таким образом, чтобы трубы были максимальных длин, т.к. от числа стыков зависит надежность. Чем меньше сварных соединений, тем выше надежность.
Основные методики инсталляции трубопроводов – это:
— подземная укладка;
— надземная укладка;
— наземная укладка.
Выбор зависит от условий местности, топографии, климата и проч. Потому при проектировании вначале проводят оценку местности, проверяют качество и тип грунта и т.д. Бывают грунты с высокой несущ. способностью, но встречаются также и грунты с малой н.с., как, к примеру, болотистые зоны, участки перенасыщения грунтовых вод, мерзлые грунты и проч. Также на местности трубопровод может пересекать различные препятствия – дороги, речки, каналы, овраги, коммуникации и проч. Потому на практике чаще всего пользуются комбинированными методиками прокладывания, сочетая, к примеру, подземную прокладку с наземной и т.д. Следует помнить, что все меры и подбор технологий осуществляются с одной целью – обеспечения максимальной устойчивости и надежности трубопровода.
Методика подземного прокладывания трубопроводов.
Прокладывание трубопроводов подземным способом.
Техник устройства трубопроводов различного назначения существует несколько. В частности, большее распространение получает методика подземной инсталляции. Это неудивительно, поскольку она является экономичной, удобной и надежной, в сравнении с некоторыми другими методиками. К тому же, подземные проложенные сети не являют собой препятствие для прохода или проезда, что особенно важно при устройстве трубопроводов вблизи населенных пунктов, крупных инженерных сооружений, пастбищ, пахотных земель, магистралей и проч.
Инсталляция труб проводится с нормированным заглублением. Расст. от верха принимается обычно от 0,6 до 1,0 м. Здесь значение имеет и d трубопровода, и условия грунта, поскольку важно исключить максимально возможные повреждения труб в ходе эксплуатации. Разрешено вести миним. заглубление труб в 0,6 м. в тех местах, где полностью исключается проезд техники, а также по заболоченным зонам.
Прокладывание трубопроводов наземным способом.
Другим часто применяемым способом инсталляции трубопроводов является наземное прокладывание. Такая методика предполагает размещение труб по поверхности земли или выше ее на спец. сформированных подушках или подсыпке из грунта. Сформированные подсыпки принято обваливать грунтом местным или привезенным. Обваловка по р-ру должна составлять от 0,8 м., исходя из d труб.
Наземную прокладку используют при строительстве трубопроводов на болотистых местностях, а также в условиях промерзающего грунта. Обваловку также применяют для того, чтобы препятствовать влиянию естественных потоков грунтовых вод и миграции диких жив-ных.
Прокладывание трубопроводов надземным способом.
Способ инсталляции трубопроводов надземный предполагает укладку труб на спец. сооружениях. Притом они располагаются над землей на опорах. В качестве опор задействуют обычно сваи, изготовляемые из ЖБИ или металла. Инсталляцию ведут след. обр. Вначале на сваи укладывают несущие балки. Далее на них укладывают трубы трубопровода. Нередко задействуются также висячие конструкции, какие размещаются на тросах.
Такую методику инсталляции трубопроводов задействуют в основном при устройстве пересечений трассы с реками, озерами, каналами и оврагами. Это делается для того, чтобы исключить повреждение трубопровода и уменьшить объемы раскопочных работ.
Практикуется прокладывание трубопроводов на сваях без сооружения добавочных пролетных строений. Такая методика реализуется тогда, когда задействуется только несущая способность самой трубы. Это перспективно при строительстве систем перегонки по мерзлым грунтам в условиях низких t. Делается это еще потому, что газопроводы при расположении их в мерзлых грунтах имеют свойство нагревать его и растаивать. В результате трубы и стыки могут потерять устойчивость, в них могут возникнуть разрывы, протечки. Это может обернуться серьезными последствиями.
По промерзающим грунтам нефтепроводы прокладывают надземным методом. Это делается для того, чтобы предотвратить остывание нефти от действия t грунта. Застывшая нефть загустевает, что может затруднить ее перегонку и транспортирование. Уложенные надземно трубопроводы также требуется покрывать теплоизоляцией или обеспечивать их попутный прогрев на всей трассе с целью сохранения стабильной t нефти. Попутный прогрев реализуется при помощи эл. кабеля.
Надземная укладка трубопроводов предполагает инсталляцию спец. компенсаторов на опред. расст. друг от друга. Это делается по искривленным отрезкам трассы для гашения продольных перемещений труб в результате влияния смены t. Такой подход позволяет уменьшить шансы возникновения аварийных ситуаций на линии от перенапряжения стенок труб.
Методика подводного прокладывания трубопроводов.
К практике сооружения подводных трубопроводов для транспортирования газа и нефти прибегают в тех случаях, когда требуется доставить сырье в те зоны (страны), куда невозможно добраться по суше, также, когда данный путь является более экономически выгодным или при осуществлении добычи сырья на тех морских месторождениях, какие значительно удалены от берега.
Подводные системы трубопроводов являются значительным прорывом в практике освоения ресурсов добычи нефти и газа континентального шельфа океанов и морей.
В связи с очевидными особенностями водной среды в сравнении с воздушной (поверхностной) или грунтовой техника сооружения подводного трубопровода несколько отличается. Здесь требуется уделять большее внимание качеству сварных стыков, плотности и устойчивости труб, качеству укладки и применяемой технике.
Методика инсталляции нескольких трубопроводов параллельно друг другу.
При инсталляции систем трубопроводов возможно прокладывать их параллельным способом. Притом важно соблюдать миним. допускаемое расст. меж соседними линиями. Величина допускаемого расст. зависит от задействуемой методики прокладывания, назначения линии, d используемых труб. Нельзя допускать прокладывания магистральных нефте-, газопроводов по тоннелям ЖД или автодорог, а также по тоннелям, которые уже содержат проложенные кабеля эл. или связи. Нельзя укладывать трубопроводы по ЖД мостам. Исключение составляют лишь газопроводы с допускаемым раб. давл. до 2,5 МПа или нефтепроводы с d меньше 5 м. По приближении трубопроводов к зданиям или инженерным объектам также регулируют миним. допускаемые расст. Они могут значительно отличаться в зависимости от назначения трубопровода, типа труб, их d, назначения здания или объекта и проч.
Требования к конструкциям трубопроводов
Конструкции любых трубопроводов должны сооружаться таким образом, чтобы выдерживать все возлагаемые на них нагрузки. Потому к каждому из конструктивных элементов предъявляют особые требования:
— при проектировании важно подбирать толщину труб согласно спец. расчетам. Параметры, которые определяют толщину – это раб. давление в трубопроводе, его d, прочностные харак. материала, из к-рого будут изготавливаться трубы. Толщина также зависит от участка системы и его назначения, по ходу трассы она может изменяться;
— принято регулировать допускаемый r изг. Он подбирается согласно условиям прохождения по трубопроводу диагностических и очистных устр. Показатели р. изг. нормируются таблицами;
— длины патрубков, инсталлируемых в трубопроводе, со стыкованием уложенных плетей или в ходе ремонта аварийных отрезков должны составлять не меньше 25 см.;
— запорную арматуру рекомендовано инсталлировать на длины, которые также определяются проектными расчетами, и составляют не меньше 30 км. Также принято инсталлировать арматуру по обоим сторонам рек, оврагов, каналов, или в начале трубопроводных отводов, по ответвлениям к ГРС, по обеим сторонам автомостов, при прохождении болотистых зон (также по обеим сторонам). Делается это с целью осуществления контроля за присутствием в газопроводах конденсата и своевременного его спуска;
— принято инсталлировать по трубопроводам спец. приспособления – конденсато- сборники;
— трубопроводы, прокладываемые по параллели друг к другу, с одинаковым предназначением принято стыковать перемычками, которые обеспечивают их синхронизацию и совместную работу. В результате становится возможным перегонка сырья из одной линии в другую в случае остановки, аварии, ремонтных работ и проч.
Организация взаимного пересечения трубопроводов
Иногда на практике требуется осуществить пересечение трубопроводов меж собой. Для этого существует спец. техника, а также регулируется допускаемое расст. меж ними. Оно должно составлять не меньше 35 см. Реализуют пересечение под углом в 60 град. Нормы организации просветов регулируются в зависимости от расположения трубопровода. К нему должен быть обеспечен удобный доступ в случае необходимости проведения срочного или капитального ремонта.
Методика строительства трубопроводных линий в условиях скального, каменистого или промерзающего грунта
В ходе создания трубопроводных трасс на протяженные расстояния приходится преодолевать различные препятствия, а также принимать во внимание особенности грунтов и условия на местности. В нашей стране рельеф, особенности климата и почв достаточно разнообразны. Встречаются как районы с высокой нестабильностью грунта, так и местности со скальными и каменистыми почвами. Особого внимания также заслуживает прокладывание трубопроводов в зонах сильного промерзания грунта. Эти сложные условия требуют определенных технических подходов к организации трубопроводной трассы.
Первым шагом к грамотному устройству трубопровода по каменистым, скальным и промерзающим грунтам является обеспечение его прочности и стойкости к мех. повреждениям. Для этой цели применяют след. методы:
— ведут обсыпку трубопровода мягким просеянным грунтом;
— изготовляют защитные обвертки из материалов с высокой прочностью.
Если работы ведутся в условиях активного влияния грунтовых вод, то для предотвращения всплытия труб применяют балласты из чугуна или железобетона. Также распространена инсталляция в таком случае полимерно-грунтовых контейнеров или крепление труб на дне траншеи при участии спец. установок анкерного типа.
Продольные уч. трассы с крутизной выше 20 проц. оформляются экранами или перемычками из глинистого грунта. Экраны помогают предотвращать коррозию, перемычки способствуют удержанию трубопровода в заданном положении. Также вместо перемычек возможно задействовать каменные наброски или мешки с песком.
Поперечные уклоны трасс оформляются укладкой трубопровода по полкам. Полки формируются срезом грунта. Если уклон выше 35 град., то срезанный грунт нужно удерживать дополнительно. Для этого создают подпорки.
В горной местности срез грунта может быть чреват серьезными и опасными последствиями. Это могут быть обвалы, эрозии, проч. В таких случаях прибегают к методике укладывания трубопроводов внутри спец. построенных тоннелей. Притом d тоннеля рассчитывается т.о., чтобы во время эксплуатации туда был обеспечен беспрепятственный доступ ремонтного и обслуживающего персонала. Совершенствование технологий позволило прокладывать трубопроводы по такой схеме (в тоннелях) даже при сооружении переходов трассы ч\з реки и подобные водные преграды.
Грунты промерзающие и устройство в них трубопроводов требуют особых условий и более высокой защиты. Потому к строительству здесь подходят комплексно. Задействуют различные методы защиты, однако для трубопроводов, t вокруг к-рых не превышает минус 5 град., электрохим. защиту не используют.
Методика прокладывания трубопроводов в районах повышенной сейсмической активности
Прокладывание трубопроводных трасс по районам с высокой сейсмической активностью требует задействия особых решении в плане предотвращения возможных разрывов труб в результате подвижек грунта при землетрясениях. К числу таковых можно относить:
— задействие при строительстве труб с утолщенными стенками;
— обход косогорных отрезков при возможности;
— формирование сварных стыков с высокой степенью контроля за качеством сварки;
— инсталляция компенсаторов по входам трубопровода в сооружения, объекты, здания;
— засыпка трубопроводов песком крупной фракции, торфом;
— задействие на отдельных отрезках методик надземного прокладывания с инсталляцией демпферов по пролетам;
— инсталляция запорной арматуры, снабженной автоматической сист. регулирования;
— инсталляция автоматических сист. для контроля положения трубопровода;
— инсталляция устройств контроля за сейсмической обстановкой и записи колебаний труб и грунта.
Сооружение трубопроводов при переходе ч\з преграды естественного или искусственного свойства
Переходы трубопроводов ч\з препятствия достаточно сложны в исполнении. Они требуют некоторых тех. решений, из которых выделяют следующие:
— величину заглубления трубопровода на дно при прохождении водных преград подбирают, исходя из предполагаемых деформаций русла и перспектив углубления дна;
— проходы нефтепроводов и транспортирования продуктов нефти принято укладывать ниже по течению от размещения мостов, сооружений гидротехники, прочих объектов;
— расст. меж осями трубопроводов по переходам принято увеличивать;
— запорную арматуру принято размещать вне пределов границ водоразлива;
— при прохождении крупных водоемов принято укладывать резервные нитки;
— по обеим сторонам судоходных рек принято инсталлировать спец. сигнальные знаки;
— склоны берегов вдоль трассы трубопроводов принято укреплять особыми конструкциями. С этой целью применяются георешетки, гравийная наброска, решетки ЖБИ.
Формирование пересечений трубопроводов с автодорогами и ЖД
Организация пересечений трубопроводов с автомобильными или ЖД трассами требует след. тех. решений:
— ∟ пересечения трубопровода с ЖД или автомагистралью не должен превышать или быть меньше 90 град. Это необходимо для того, чтобы снизить макс. возможный поражающий эффект;
— внутри перехода трубопровод нужно прокладывать в спец. кожухе. Кожух представляет собой добавочную трубу и является хорошей защитой. Предохраняет он трубопровод от движущегося транспорта, вибраций, служит отводом вытекающего сырья подальше от магистрали в случае аварийной ситуации;
— внутри кожуха трубопровод опирается на спец. опорные кольца. Кольца принято изготовлять из материалов с хорошими диэлектр. св-вами. Это позволяет минимизировать контакт меж трубопроводом и кожухом и снизить электрохим. коррозию;
— по концам защитного кожуха принято инсталлировать герметизаторы меж трубных отрезков. В случае утечки отвод газа ведется ч\з свечу, нефти – ч\з патрубок. Их также инсталлируют на одном конце кожуха.
Для трубопроводов любого типа принято предусматривать эффективную защиту от коррозии. Это важно и для ТП, укладываемых в почве, и надземно. Защита от коррозии подразумевается всегда комплексная. Это могут быть защ. покрытия и ср-ва электрохимзащиты. Покрытие антикоррозийного св-ва принято наносить на трубы еще на этапе их производства. Также возможен вариант, когда покрытие формируют прямо на трассе или на спец. распределительных базах, куда доставляют трубы перед укладкой.
Наибольшее распространение сейчас получают трубы, на какие защитное покрытие против коррозии нанесено еще в заводских условиях. Это удобно, практично, малозатратно и обеспечивает большее качество, поскольку условия нанесения благоприятные. Также на заводе покрытие наносится прямо на горячие трубы, это обеспечивает большее сцепление. В условиях базы или на трассе прогрев труб по требуемым показателям обеспечить невозможно.
Различают 2 типа защ. покрытия, каждое из к-рых задействуется в зависимости от конкретно заданных условий трассы. Бывают:
— покрытие нормального типа;
— покрытие усиленного типа.
Каждый из типов характеризуется собственными показателями толщ. слоев покрытия, их колич., типами задействованного материала. Усиленный тип задействуют на ТП большого d, при инсталляции его по засоленным грунтам, болотистым зонам, участкам поливных земель, при формировании подводных переходов, переходов ч\з дороги, проч. В прочих случаях используется нормальный тип покрытия.
Надземные трубопроводы надо предохранять от атмосф. коррозии. Для это цели используются покрытия из лакокрасочных материалов, стеклоэмали, металлическое напыление. Опоры и прочие дополнительные обеспечивающие конструкции, изготовляемые из металла, принято также совершенствовать антикоррозийными покрытиями. Также на них инсталлируют добавочную электрохим. защиту.