Монтаж трубопровода

Введение.

В данном разделе  рассматривается вопрос инспектирования магистральных трубопроводов высокого давления.

Монтаж трубопровода очень похож на поточный процесс – участки трубопровода собираются поэтапно разными бригадами. Строительный процесс имеет «линейную» структуру, то есть каждая операция выполняется исключительно после предыдущей. Так же, как и при серийном производстве на заводе, каждая операция выполняется специализированной бригадой или с применением специального оборудования, таким образом, что процесс производства протекает плавно, не затрагивая другие операции. Не стоит и говорить, что ко всем участникам производственного процесса, включая инспекторов, предъявляются высокие требования. В масштабных проектах участвует множество инспекторов, каждый из которых специализируется в определенной дисциплине – строительные работы, сварка, грунтовка и т.п. Однако часто один и тот же инспектор вынужден, проверяет все операции, что требует от него владения различными навыками. Прокладка трубопровода по пересеченной местности растягивает процесс установки на длинные расстояния – между бригадой по подготовке полосы отвода и бригадой по засыпке траншеи могут быть сотни километров неровной дороги. Это должно учитываться при планировании инспекции трубопровода. 

Различные виды трубопроводов

Основное различие между трубопроводами состоит в материале, из которого они выполнены – сталь, чугун, цемент, полиэтилен.

Действительно, от материала, например, зависит:

- диаметр и  давление,

- ширина и  длина присоединяемых компонентов;

- метод изготовления  изгибов и ответвлений;

- подготовка  траншеи;

- технология  укладки трубопровода в траншею;

- засыпка трубопроводной  траншеи;

- система антикоррозионной  защиты;

- испытания.

Выбор материала зависит от окружающей среды:

- высокое давление + большой диаметр – требует использования стали;

- низкое давление + большой диаметр – требует использования чугуна.

- трубы малых диаметров могут быть из любого материала, а также изготавливаться из полиэтилена повышенной плотности и АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирола).

В данном курсе рассматриваются трубопроводы из свариваемых стальных труб для транспортировки на дальние расстояния:

- жидких углеводородов,  например, сырой нефти или продуктов  нефтепереработки (дизельное топливо, бензин, топливо для реактивных двигателей);

- газообразных  углеводородов, например, природного  газа (метан) или продуктов нефтепереработки (этилен, пропан и т.д.);

- воды (питьевая, сырая или морская);

- шлама (смесь  воды с каменным углем или  порошком руды). 

Компоненты трубопровода

Трубопровод это не просто набор труб, сваренных вместе. Это – система, которая представляет собой эффективную транспортную систему, как сеть автомобильных или железных дорог. Для работы данной транспортной системы на линии устанавливается различная арматура, приспособления и устройства:

- фланцы, болты, прокладки, обшивка;

- вентили, клапаны и предохранительные устройства;

- упорные подушки;

- оборудование  для очистки: ловушки для скребков,

- станции измерения;

- компрессорные  и перекачивающие станции;

- катодная защита, изолирующие прокладки;

- указатели-отметчики;

- станции контроля  и измерения. 

Трубы

Диаметр труб на различных участках варьируется от 6 (15,24 см) до 60 дюймов (152,4 см), хотя некоторые участки могут состоять из труб меньшего диаметра, например, 0,5 дюйма (1,27 см). Однако подобные трубы малого диаметра обычно используются только в коллекторных и распределительных системах. Диаметр магистральных труб, основных труб в данной системе, обычно варьируется от 16 (40,64 см) до 48 дюймов (121,92 см). Боковые отводы трубопровода, по которым продукт доставляется к или от магистральной линии, обычно имеют диаметр от 6 (15,24 см) до 16 дюймов (40,64 см). Диаметр большинства основных федеральных трубопроводов составляет от 24 (60,96 см) до 36 дюймов (91,44 см). Трубы производят на сталелитейных заводах, которые иногда специализируются исключительно на производстве трубопроводов. Существуют две разные технологии производства – для труб малого диаметра и для труб большого диаметра. Трубы большого диаметра – от 20 (50,8 см) до 60 дюймов (152,4 см) – производятся из листов металла, которые сворачивают или закручивают (по спирали) в форме трубы, а их концы сваривают, чтобы сформировать отрезок трубы. Трубы малого диаметра, наоборот, могут производиться бесшовным способом. Для этого металлический брусок нагревают до очень высоких температур, затем через его центр пробивают отверстие, чтобы получилась полая труба. В обоих случаях трубу тщательно проверяют перед отправкой со сталелитейного завода, чтобы гарантировать ее 100% соответствие стандартам давления и прочности для транспортировки природного газа. Кроме того, на трубы наносят специальное покрытие, чтобы они не разрушались вследствие коррозии, когда их поместят в грунт. Целью покрытия является защита трубы от сырости, которая вызывает коррозию и ржавчину. Покрытие также может быть нанесено на внутреннюю поверхность труб, чтобы защитить их от коррозии и снизить потери на трение. Существует множество различных технологий покрытия. Раньше трубы покрывали специальной угольно-смоляной эмалью. В настоящее время трубы часто защищают так называемым расплавленным эпоксидным покрытием, которое придает трубе отличительный светло-голубой цвет. В дополнение, поскольку покрытие не может быть совершенным и со временем разрушается, часто наносится катодная защита. Технология заключается в пропускании электрического тока через трубу, чтобы предотвратить коррозию и ржавление. 

Вентили

Трансграничные трубопроводы на своем протяжении имеют огромное количество вентилей. Эти вентили выступают в роли шлюзов, обычно они открыты и свободно пропускают продукт; а так же их можно использовать, чтобы остановить поток на определенном участке трубопровода. Существует множество причин, по которым может потребоваться ограничить поток на определенных участках. Например, если необходимо заменить участок трубопровода или произвести ремонтное обслуживание, вентили на концах данного участка трубопровода можно закрыть, чтобы обеспечить безопасный доступ инженерам и рабочим бригадам. Некоторые вентили оснащены механизмом автоматического управления, который срабатывает при резком спаде давления, произошедшего в результате крупной утечки. Такие большие вентили могут устанавливаться на расстоянии 10-30 км друг от друга вдоль трубопровода и должны соответствовать нормам безопасности. 

Компрессорные и перекачивающие станции

Чтобы гарантировать, что рабочая жидкость, поступающая  по трубопроводу, остается под давлением, в трубопроводе периодически может понадобиться компрессия (для газа) или накачивание (для жидких веществ). Это осуществляется с помощью станций расположенных на расстоянии 40-100 км друг от друга вдоль трубопровода. В газопроводах турбокомпрессоры получают энергию для работы, используя небольшую часть природного газа, который они сжимают. Сама турбина приводит в движение центробежный компрессор, который сжимает и перекачивает природный газ по трубопроводу. На некоторых компрессорных станциях этот же тип центробежного компрессора (насоса) приводится в движение электрическим двигателем. Для этого вида сжатия не требуется использование перекачиваемого природного газа, однако нужен надежный источник электричества недалеко от трубопровода. Кроме того, некоторые компрессорные станции приводятся в действие поршневыми двигателями на природном газе. В газопроводах компрессорные станции кроме сжатия природного газа обычно выполняют дополнительную функцию – на них установлен некоторый тип отделителя жидкости, во многом похожий на те, которые используют для обезвоживания природного газа в процессе обработки. Обычно такие отделители жидкости состоят из газоочистителей и фильтров, которые поглощают любую жидкость или другие посторонние частицы (например, ржавчину), содержащиеся в природном газе в трубопроводе. Хотя природный газ в трубопроводе считается «сухим», нередко определенное количество воды или углеводородов конденсируется из потока газа в процессе транспортировки. Отделители жидкости в компрессорных станциях гарантируют максимальную чистоту природного газа в трубопроводе и обычно отфильтровывают газ перед сжатием. 

Станции измерения потребления  газа

Станции измерения  потребления газа размещаются в  точках отбора продукта в трубопроводе и на границах между странами. Эти станции позволяют трубопроводным компаниям отслеживать продукты в трубах и управлять ими. Фактически, такие станции измеряют продукт протекающий по трубопроводу и позволяют трубопроводным компаниям «следить» за продуктом в процессе его перемещения по трубопроводу. На таких станциях используются специализированные расходомеры для измерения продукта в процессе транспортировки по трубопроводу, не мешая ее движению. Станции измерения контролируются государственными органами в налоговых целях. 

Что искать?

В данном разделе  приводится краткое описание каждого  этапа строительства

трубопровода и приводятся указания по проведению инспекции. 

Проектирование

Как и для  любой другой инспекции, инспектор  использует в качестве основания  для проверки утвержденный проект и спецификации. Несоответствия могут устанавливаться только на основании этих требований. Перед началом любой инспекции важно внимательно рассмотреть все требования проекта и убедиться, что подрядчик использует последнюю редакцию данных документов. Среди многих чертежей, выполненных для строительства трубопровода, особое внимание следует уделить типовым чертежам.  

Площадки  для хранения

Строительство трубопровода начинается с площадок для хранения. Это место куда поставляется и хранится, а иногда собирается оборудование для строительства и трубы; а затем распределяются. 

Пред-строительный осмотр

До начала строительства  геодезисты исследуют особенности  рельефа на предполагаемых участках строительства трубопровода. Определяется и отмечается местоположение подземных коммуникаций и сельскохозяйственных дренажных систем, чтобы избежать их случайного повреждения во время строительства трубопровода. Это делается не только вдоль трассы трубопровода, но и на всех участках доступа к трубопроводу, а так же любой рабочей площадке. 

Геодезическая разбивка и укрепление полосы отвода

Полоса отвода – узкая полоса земли, по которой проходит трубопровод и на которой производятся все строительные работы. Перед началом строительства трассу исследуют, очищают от кустарников и деревьев и выравнивают, чтобы обеспечить доступ рабочим и оборудованию для строительства, инспектирования и технического обслуживания

трубопровода. Трасса исследуется, а предполагаемая осевая линия укрепляется стойками. Внешние границы строительного коридора также укрепляются стойками (стойки разного цвета обычно расставляются через 50 м). Предполагаемая осевая линия трубопровода находится не в зоне полосы отвода строительства, а немного смешена в одну сторону. Покрывающий слой (извлеченный грунт) помещают на узкую сторону строительного коридора. На широкой стороне оставляют место для проезда двух транспортных средств и рабочую зону для укладки и сварки труб. В зависимости от типа местности, пересекаемой трубопроводом, ширина полосы отвода вдоль трассы меняется. Ширина также во многом зависит от диаметра трубы, поскольку он определяет размер строительного оборудования. Типовые значения ширины варьируются от 6 м для 3" трубы до 20 м для 24" трубы. В конце строительства узкую часть полосы отвода можно сохранить для технического обслуживания трубопровода. В случае ценных сельскохозяйственных земель этого обычно не делают. 

Подготовка  полосы отвода 

Установка временного ограждения

Бригада, занимающаяся устройством ограждений, устанавливает  временные ворота и ограждение в местах пересечения частного ограждения полосой отвода, следуя по укрепленной стойками осевой линии трубопровода. Перед тем как обрезать ограждение, его нужно скрепить на границах строительного коридора, оставив минимальную ширину, достаточную для прохода строительного оборудования. Такое скрепление позволит обрезать часть ограждения, сохранив целостность всего ограждения. По ширине полосы отвода устанавливают временные ворота, чтобы выкопать траншею, а также обеспечить место для трубы и прохода строительного оборудования. 

Очистка от леса

Бригада полосы отвода очищает полосу отвода от кустарника и деревьев. Небольшие лесоматериалы надлежащим образом утилизируют или срубают и складывают на полосе отвода для использования собственником земли в качестве дров, если это возможно. Особое внимание уделяется древесине для продажи, если ее не вырубил собственник земли до начала строительства. 

Очистка и сортировка

После проведения временного огораживания и очистки  от леса, бригада удаляет пни, кустарник, верхний слой почвы и небольшие деревья. Если работа ведется на склоне, верхний слой почвы обычно помещают наверх склона, чтобы избежать его смешивания с другим извлеченным грунтом на последующих этапах строительства. Затем полосу отвода выравнивают, чтобы подготовить место для работы строительного оборудования. На участках вдоль сторон склона может быть необходимо создание двух уровней. На одном уровне будет находиться траншея и удаленный из нее грунт. На втором уровне будет находиться участок сборки труб, а также строительное оборудование и пути прохода. Эта технология сокращает количество грунта, который необходимо переместить на этапе временного строительства. Особое внимание необходимо уделить местам подъезда к строительной площадке, поскольку этот проезд будет использоваться большим количеством тяжелой техники. Кроме того, следует избегать нарушения сети дорог общего пользования, на многих небольших проселочных дорогах не привыкли к такому интенсивному движению.