Проектирование газопровода

Допускается производить зачистку на поверхности труб и деталей царапин, рисок и задиров глубиной свыше 0,4 мм, а также участков поверхности, пораженных коррозией, при условии, что толщина стенки после устранения дефектов не будет выходить за пределы минусовых допусков, установленных техническими условиями на поставку.

Допускается исправление на торцах труб плавных вмятин глубиной не более 3,5% от диаметра трубы. Правка должна осуществляться безударными разжимными устройствами.

Допускается ремонт сваркой дефектов кромок труб (забоин, задиров) глубиной не более 5 мм с последующей механической зачисткой мест исправления дефектов до восстановления необходимого скоса кромок.

Перед сборкой труб необходимо очистить внутреннюю полость труб и деталей от попавшего внутрь грунта, грязи, снега, а также очистить до металлического блеска кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхности труб и соединительных деталей на ширину не менее 10 мм.

Сборка и сварка труб и деталей

Сварка труб производится на трассе полевой автосварочной установкой ПАУ-100, трубоукладчиков Д-355С и внутренних центраторов ЦВ-102. Трубы доставляются и раскладываются на бровке траншеи. Неповоротная сварка и монтаж труб в нитку осуществляется ручной электродуговой сваркой на берме траншеи. Монтаж трубопровода на трассе следует выполнять на инвентарных лёжках.

Сборка стыков труб должна гарантировать:

- перпендикулярность стыка оси трубопровода. Отклонение от перпендикулярности не должно превышать 2 мм;

- равномерность технологического зазора, находящегося в пределах значений, регламентированных технологической инструкцией и картой;

- минимально возможную величину смещения кромок, регистрируемую универсальными шаблонами, не превышающую допустимых значений.

Смещение кромок труб при сборке должно быть равномерно распределенным по периметру стыка. Максимальная величина распределенного смещения не должна превышать 2 мм. Допускается локальное смещение кромок труб не более 3 мм. Общая длина таких смещений не должна превышать 1/6 периметра трубы. В случае применения автоматической сварки в защитных газах рекомендованная максимальная величина локальных смещений при сборке не менее 2 мм.

Монтаж трубопровода в непрерывную нитку из отдельных труб или секций труб при дуговой сварке следует осуществлять на инвентарных опорах, исключающих повреждение изоляции труб. При контактной стыковой сварке трубопровода в непрерывную нитку свободный конец трубы или секции труб необходимо поддерживать трубоукладчиком.

Сборку труб при дуговой сварке секций труб или трубопровода в непрерывную нитку следует производить с применением внутренних центраторов.

При сборке расстояние между продольными швами смежных труб должно быть не менее 100 мм. В случае технической невозможности выполнения указанных требований по "разведению" заводских швов, выбор расстояния между смежными заводскими швами производитель работ должен согласовывать в каждом конкретном случае с представителем технадзора Заказчика. Рекомендуется располагать продольные швы в верхней половине свариваемых труб.

При ветре более 10 м/сек, а также при выпадении осадков запрещается производить сварочные работы без инвентарных укрытий. При перерыве в работе концы свариваемого участка трубопровода необходимо закрывать инвентарными заглушками для предотвращения попадания внутрь трубопровода влаги, снега, грязи и т.п.

Непосредственно перед прихваткой или сваркой корневого слоя шва производится просушка или предварительный подогрев торцов труб и прилегающих к ним участков.

Просушка торцов труб путем нагрева до 50° С обязательна:

- при наличии влаги на трубах независимо от температуры окружающего воздуха;

- при температуре окружающего воздуха ниже 5° С.

Ширина зоны равномерного нагрева металла в каждую сторону от оси шва должна быть не менее 75 мм.

Контроль температуры предварительного и/или сопутствующего подогрева следует выполнять перед началом сварки на расстоянии до 15 мм от торца трубы и в пределах 60-75 мм не менее чем в трех точках по периметру трубы. Замерять температуру следует контактными термопарами или термокарандашами.

Приварка временных технологических креплений (планок, скоб и т.п.) к телу трубы (детали, арматуры) запрещается.

Процесс дуговой сварки следует начинать и заканчивать не ближе 100 мм от продольного шва трубы (детали, арматуры). Место начала и окончания процесса сварки каждого слоя (замок шва) должно располагаться не ближе 100 мм от замков предыдущего слоя шва.

При ручной сварке многослойных швов участками перекрытие участков шва в пределах одного слоя должно быть не менее 30 мм. Начало каждого следующего слоя необходимо смещать относительно предыдущего не менее чем на 20 мм.

Не рекомендуется оставлять не полностью сваренные стыки. В тех случаях, когда производственные условия не дают возможности без перерыва завершить сварку стыка, следует соблюдать следующие ограничения:

- перерыв не должен быть более 24 часов;

- стык должен быть сварен не менее чем на 2/3 толщины стенки трубы. Это условие должно быть оговорено в технологической инструкции;

- незавершенный стык следует накрыть сухим поясом из водонепроницаемого теплоизолирующего материала, обеспечивающего замедленное и равномерное охлаждение;

- перед возобновлением сварки стык должен быть нагрет до нормированной температуры, указанной в технологической карте.

При несоблюдении указанных условий стык подлежит вырезке.

Перерывы при сварке стыков захлестов не допускаются, ни при каких обстоятельствах.

Каждый стык трубопроводов должен иметь систему клеймения, которое выполняется маркерами (или несмываемой краской) в верхней полуокружности трубы слева по ходу газа на расстоянии 100-150 мм от стыка. Возможна маркировка стыков электроискровым методом. Маркировка сварочной дугой запрещается.

Сварочно-монтажные работы на трассе выполняются ручной электродуговой сваркой с использованием сварочной установки ПАУ-1004 или сварочного агрегата УСТ-22, электростанции ДЭС-60Р, трубоукладчиков Komatsu D-355C, центраторов ЦВ-124П, ЦЗН-1221.

Сварка захлестов

Сварка захлестов выполняется в траншее с разработкой приямков и уширений при температуре стенки трубы и окружающего воздуха не ниже минус 15°C. За температуру стенки трубы принимается температура грунта засыпки на уровне оси трубы, измеренная не ранее, чем через сутки после выполнения засыпки.

Место для захлеста следует выбирать на прямолинейных участках. Приямки следует отрывать по ходу разработки траншей с точной привязкой к месту захлеста.

Размеры приямка должны быть не менее показанных на рис. 5



Рисунок 5 - Расположение приямка при сварке захлеста

1 - стык захлеста; 2 - приямок в траншее; 3 - трубопровод

При монтаже захлестов запрещается:

- натягивать стыкуемые трубы;

- изгибать их силовым воздействием механизмов;

- нагревать трубу вне зоны непосредственного монтажа захлесточного стыка.

- cборка разнотолщинных труб при монтаже захлестов не допускается.

Монтаж захлестов необходимо выполнять только в присутствии прораба или мастера с последующим составлением акта. В акте указывают:

- фамилии электросварщиков и схему их расстановки;

- сварочные материалы и результаты визуального и радиографического контроля стыка. [12]

Ремонт сварных стыков

Ремонт сварных стыков, выполненных дуговыми методами при производстве сварочно-монтажных работ, допускается в следующих случаях:

- если суммарная длина дефектных участков не превышает 1/6 периметра стыка;

- если длина выявленных в стыке трещин не превышает 50 мм.

При наличии трещин суммарной длиной более 50 мм стыки подвергают удалению. Причина образования трещин должна быть выявлена и устранена.

Исправление дефектов следует производить следующими способами:

- наплавкой валиков высотой не более 2,5-3,0 мм при ремонте наружных и внутренних подрезов;

- вышлифовкой и последующей заваркой участков швов со шлаковыми включениями и порами;

при ремонте стыка с трещиной длиной до 50 мм засверливаются два отверстия на расстоянии не менее 30 мм от краев трещины с каждой стороны, дефектный участок вышлифовывается полностью и заваривается вновь в несколько слое;

обнаруженные при внешнем осмотре недопустимые дефекты должны устраняться до проведения контроля неразрушающими методами.

Все исправленные участки стыков должны быть подвергнуты внешнему осмотру и радиографическому контролю. Повторный ремонт сварных швов не допускается.

Количество ремонтируемых сварных стыков (швов) косвенно характеризует качество сварки, квалификацию сварщиков. Заказчик по согласованию с подрядчиком может устанавливать (ограничивать) процент ремонта стыков при производстве работ.

Контроль качества сварных соединений

Подводный переход газопровода, согласно п.1 таблицы 3* СНиП 2.05.06-85*, относится к 1 категории магистральных трубопроводов. Все сварные стыки, выполненные электродуговой сваркой, подвергаются 100 %-ному контролю качества радиографическим методом (см. п. 4.28* СНиП Ш-42-80*). [14]

При осуществлении сварки трубопроводов производят систематический пооперационный контроль не только в процессе сборки и сварки соединений, но и на предварительных этапах, начиная от входного контроля при приемке труб и сварочных материалов от заводов-изготовителей и поставщиков. Применение сварочных материалов без сертификата завода-изготовителя запрещается.

Качество сварных стыков труб на подводных переходах проверяется многократным контролем различными методами:

- визуальным осмотром и обмером готовых сварных соединений труб (100%) с очисткой их от шлаков и грязи;

- неразрушающими методами контроля (радиографическим и ультразвуковым).

Во время контроля сварки проверяется:

* Соответствие квалификации сварщиков выполняемому классу работ с подтверждением ее материалами испытания допускного стыка;

* соответствие используемых труб и сварочных материалов (по внешнему осмотру) требованиям к их качеству;

* при выполнении правки вмятин и ремонте сваренных труб, необходимо убедиться в соблюдении предусмотренных СНиП правил и условий выполнения этих операций;

* соответствие центрации собираемых для сварки труб требованиям норм, в том числе при непосредственном соединении на трассе;

* соблюдение соединения труб при разнотолщинности стенок в части разделки и смещения кромок и подварки корня шва;

* соблюдение условий и правил сварки кольцевых стыков при отрицательной температуре, ветре скоростью свыше 10 м/с и выпадении атмосферных осадков;

* соблюдение требований по недопущению изготовления сварных соединительных деталей (отводов, тройников, переходов и др.) в полевых условиях;

* соблюдение правил и объема контроля сварных стыков соответственно категории трубопровода;

* недопущение дефектов в сварных соединениях более нормируемых;

* соблюдение правил исправления дефектов в сварных стыках, установленных требованиями норм;

* соблюдение правил изготовления и монтажа кривых поворота трубопровода, предусмотренных СНиП.

Результаты проверки сварных швов физическими методами контроля должны оформляться в виде заключений на каждый стык. Заключения по результатам дефектоскопического контроля должны храниться у заказчика до следующего демонтажа газопровода. Радиографический контроль сварных стыков должен осуществляется с соблюдением требований ГОСТ 7512-82*. Радиографический и ультразвуковой контроль должен производиться специализированной службой.

В состав исполнительной документации должно входить следующее:

список сварщиков;

допускной лист сварщика;

журнал сварки труб;

заключение по проверке качества сварных соединений физическими методами контроля;

сертификат на трубы и сварочные материалы.

Требование промышленной безопасности при выполнении сварочных работ

Требования к квалификации сварщиков и специалистов сварочного производства. Сварщики подлежат аттестации на право выполнения сварочных и наплавочных работ конкретными видами (способами) сварки плавлением, осуществляемыми вручную, механизированными (полуавтоматическими) и автоматизированными методами при работах на объектах, подконтрольных Госгортехнадзору России. После аттестации сварщику присваивается I уровень профессиональной подготовки (аттестованный сварщик). Аттестуемый сварщик должен уметь выполнять сварочные работы с соблюдением требований технологической документации и правил безопасности.

Аттестация специалистов сварочного производства II, III и IV уровней производится по направлению их производственной деятельности при изготовлении, монтаже, реконструкции и ремонте оборудования, трубопроводов и конструкций, подконтрольных Госгортехнадзору России.

Видами производственной деятельности специалистов сварочного производства, по которым проводится их аттестация, являются:

- руководство и технический контроль за проведением сварочных работ, включая работы по технической подготовке производства сварочных работ, разработку производственно - технологической и нормативной документации;

- участие в работе органов по подготовке и аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства.

Перечень специалистов сварочного производства, подлежащих аттестации, и требуемый уровень профессиональной подготовки определяются территориальными органами Госгортехнадзора России по представлению работодателя или кандидата на аттестацию.

В обязательном порядке аттестации подлежат следующие специалисты:

- на II уровень: специалисты, чьи письменные или устные указания являются обязательными для исполнения сварщиками при проведении сварочных работ (мастера, прорабы и т.п.);

- на III уровень: специалисты, являющиеся руководителями отдельных подразделений предприятия, обеспечивающих выполнение сварочных работ, и чья подпись необходима и достаточна для использования на предприятии документов, определяющих технологию проведения сварочных работ (начальники отделов, лабораторий, секторов, технических бюро, руководители рабочих групп и т.п.);

- на IV уровень: специалисты, являющиеся руководителями службы сварки предприятия (организации), чья подпись необходима и достаточна для утверждения руководством предприятия (организации) руководящих и нормативных документов по выполнению всех видов сварочных работ (главные, их заместители и т.п.) [7].

На электросварочное оборудование, используемое на опасных производственных объектах, должно быть разрешение Госгортехнадзора России на изготовление и применение [8], оборудование должно пройти обязательную сертификацию [9].

На каждую партию применяемых электродов должен быть сертификат с указанием завода-изготовителя, даты изготовления, условного обозначения материала и результатов испытаний данной партии. Применение сварочных материалов без сертификатов не допускается.

2.3 Изолировочные работы

Для защиты от коррозии выполняется изоляция трубопровода: мастикой «Транскор-Газ» ТУ 5775-004-32989231-05, грунтовкой «Транскор-Газ» ТУ 5775-005-32989231-05, сеткой ССТ-Б ТУ 2296-011-00205009-2005, ленты термоусаживающей «ДРЛ - Л» ТУ 2245-003-46541379-98. При помощи оборудования для нанесения покрытия: очистной машины ОМ-14-22П КМЗ г. Кропоткин, изоляционная машина УИМ-1220 КМЗ г. Кропоткин.

Поверхность трубопровода перед изоляцией должна быть высушена и очищена от грязи, ржавчины, легко отделяющейся окалины, пыли и земли.

Поверхность трубопровода, имеющая острые выступы, заусенцы, задиры, брызги металла и шлака, должна быть опилена и зачищена.

При температуре воздуха плюс 100С поверхность трубопровода необходимо подогреть до температуры не ниже плюс 150С (но не выше плюс 500С).

Хорошо очищенная сухая поверхность трубопровода сразу же должна быть покрыта ровным сплошным слоем грунтовки без потеков, сгустков и пузырей.

При нанесении на трубопровод изоляционного покрытия следует проводить визуальный контроль состояния покрытия (не допускаются вздутия, гофры, складки). При нанесении полимерных лент и оберток следует контролировать ширину нахлеста смежных витков, которая для защитной обертки составляет не менее 30 см, для изоляционной ленты наносимый виток должен перекрывать уложенный на 50% его ширины плюс 3 см. для обеспечения плотного прилегания лент и оберток по всей защищаемой поверхности и создания герметичности в нахлесте необходимо постоянное натяжение материала с усилием.

Оберточный материал должен наноситься по слою изоляционной ленты без перекосов, морщин, гофр и отвисаний. Концы оберточного материала должны быть закреплены.

На изоляционных работах используются трубоукладчики, а также троллейные подвески ТПП-1021 и мягкие полотенца ПМ-1023Р.

На участках с крутоизогнутыми кривыми, коротких участках между фасонными частями и сложных участках трассы изоляция трубопровода производится при помощи машины ручной изоляции МРИ.

После нанесения на трубопровод защитного покрытия проверяют: толщину защитного покрытия, адгезию в нахлесте, адгезию к стали, прочность при ударе, сплошность.

Контроль качества изоляционных покрытий на переходах предусматривает:

* проверку сплошности покрытия с использованием дефектоскопов;

* проверку прилипаемости изоляционных материалов выборочно (в местах, вызывающих сомнение);

* визуальную проверку состояния изоляционной пленки и обертки на трубе.

Сплошность защитного покрытия смонтированного трубопровода контролируют перед укладкой в траншею искровым дефектоскопом. В случае пробоя защитного покрытия проводят ремонт дефектных мест защитного покрытия. Отремонтированные участки следует повторно проконтролировать. После укладки и засыпки контролируют сопротивление изоляции и сплошность.

Контроль сплошности защитного покрытия на уложенном и засыпанном трубопроводе, находящемся в незамершем грунте, проводят ранее чем через две недели после засыпки искателем повреждений, после чего, в случае обнаружения дефектов, изоляция должна быть отремонтирована.

Изоляционное покрытие на отремонтированном участке трубопровода подлежит контролю методом катодной поляризации. При несоответствии сопротивления изоляции установленным требованиям необходимо установить места повреждения защитного покрытия, отремонтировать их и затем провести повторный контроль. Результаты проверки качества оформляются актом.

При выполнении изоляционных работ следует руководствоваться требованиями СНИП III-42-80*, ГОСТ 51164-98 и ВСН 008-88.

При контроле качества защиты трубопровода от коррозии изоляционными покрытиями необходимо проверить:

* соответствие принятого изоляционного покрытия требованиям проекта, стандартам и ТУ на изоляционные материалы;

* соблюдение технологии очистки и огрунтовки в трассовых условиях неизолированных труб;

* соответствие очищенной и огрунтованной под нанесение изоляционного покрытия поверхности требованиям норм;

* недопущение нанесения соответствующих изоляционных покрытий при температуре наружного воздуха ниже нормируемых пределов;

* соблюдение правил и периодичности контроля качества изоляционных покрытий и соответствие методов контроля для соответствующего вида покрытия и способа прокладки трубопровода;

* обеспечение сплошности и проектной толщины изоляционного покрытия.

2.4 Футеровочные работы

Изоляционное покрытие трубопровода на участке подсадки защищается от механических повреждений сплошной футеровкой. Деревянные рейки сечением 60 х 30 мм жёстко крепятся к трубопроводу поясами из стальной проволоки диаметром 6 мм, располагаемыми с интервалом 1 м. Для повышения противогнилостных свойств футеровки деревянные рейки обрабатываются антисептиком (грунтовкой ГПБ-1) с просушкой на открытом воздухе в течении трёх суток. Работы ведутся с использованием трубоукладчиков, универсальных строп и мягких полотенец.

Работы по футеровке выполняются в следующей последовательности:

плеть трубопровода выкладывается на лежки;

проверяется качество изоляционного покрытия; пакеты футеровочной рейки толщиной 30 мм развозят трубоукладчиками вдоль трубопровода и раскладывают с интервалом 20 м;

из пакетов рейки вручную выкладывают по длине трубопровода;

одновременно с этими работами производится заготовка проволочных скруток;

футеровка выполняется с помощью универсального стропа (мягкого полотенца), подвешенного на крюк трубоукладчика и пропущенного под трубопроводом; рейки укладывают на полотенце, плотно подгоняя друг к другу, с учётом покрытия 3/4 окружности трубопровода;

путём подъёма крюка рейки прижимаются к трубопроводу и после укладки остальной части реек закрепляются проволочными скрутками через 1 м;

после установки скруток крюк по стропам опускается, трубоукладчик перемещается к следующему участку.

В процессе визуального контроля проверяются размерность, сплошность и надежность закрепления футеровочного покрытия на трубе.

В состав исполнительной документации должно входить следующее:

сертификаты на рейку футеровочную, катанку;

журнал поэтапной приёмки подводного перехода под укладку.

Основные орудия труда при организации футеровочных работ представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Основные орудия труда при организации футеровочных работ

№ пп	Наименование, назначение и основные параметры	ГОСТ, ТУ марка, № чертежа	Кол-во, шт.
1	Трубоукладчик	Komatsu Д355С	1
2	Строп двухветвевой	ОСТ 2409048-79, 2СК	1
3	Полотенце мягкое	ПМ 1426	1
4	Лом монтажный ЛМ-24	ГОСТ 1405-72	2
5	Ножницы рычажные для резки проволоки	ТУ 22-ЭД. 1.348 1-80	1
6	Лестница приставная (Н = 2,3 м)	Изготовляется на месте	2
7	Лестница бортовая съемная (Н =1,8 м)	ГОСТ 1.2.2.012-75	1
8	Технологическая опора	Изготовляется на месте	по проекту

Рисунок 6 - Схема организации работ и рабочих мест при сплошной футеровке плети трубопровода деревянными рейками

O - рабочее место исполнителя;

И₁ , И₂ , И₃, И₄ - изолировщики;

М₂ - машинист трубоукладчика

Схема организации работ и рабочих мест при сплошной футеровке плети трубопровода деревянными рейками: представлена на рисунке 6.

2.5 Балластировка трубопровода

Балластировка трубопровода производится для обеспечения его устойчивого положения в траншее на проектных отметках.

Для этой цели используются конструкции, создающие давление на трубопровод (пригрузку) - железобетонные утяжелители. На переходах через водные преграды и при сооружении их методом протаскивания рекомендуется применять железобетонные утяжелители типа УТК, которые являются в настоящее время основными конструкциями утяжелителей, используемых для балластировки подводных трубопроводов на переходах.

До начала балластировки должны быть выполнены следующие работы:

проверить качество футеровки;

отметить места установки грузов на трубопроводе марками или проволокой яркого цвета;

спланировать строительную полосу вдоль плети;

проверить комплектность грузов на приобъектном складе;

подготовить к работе машины и механизмы, инвентарь, приспособления и средства для безопасного ведения работ.

Кольцевые железобетонные грузы типа УТК состоят из двух охватывающих трубу полуколец, соединенных между собой посредством шпилек и гаек. Основные размеры грузов типа УТК для труб диаметром 1220 мм указаны в таблице 4 и на рисунке 7, 8 (ВСН 010-88).

Грузы устанавливают на трубы, имеющие антикоррозионную изоляцию и защищенные деревянной футеровкой толщиной 30 мм. Для изготовления грузов применяют бетон класса В 30 с объемной плотностью не ниже 2300 кг/м.

Установка кольцевых утяжелителей типа УТК (утяжелитель трубопровода кольцевой) на трубопровод осуществляется на специальной монтажной площадке у створа перехода непосредственно перед протаскиванием его через водные преграды (рисунок Б.2 Приложения Б).

Технологический процесс по балластировке трубопровода утяжелителями такого типа включает:

* транспортировку со склада (или полигона ЖБИ) и раскладку полуколец краном-трубоукладчиком;

* футеровку трубопровода, укладку плети трубопровода кранами-трубоукладчиками на нижний ряд полуколец;

* укладку краном-трубоукладчиком верхних полуколец на трубопровод;

* закрепление полуколец между собой с помощью болтовых соединений.

До закрепления установочных утяжелителей на трубе проверяется величина зазора между футеровочными рейками (матами) пояса крепления и полукольцами. В местах, где зазоры составляют более 5 мм, под внутреннюю поверхность полукольца устанавливаются дополнительные рейки соответствующих размеров. Монтажные операции по установке УТК на трубопровод осуществляются с помощью кранов-трубоукладчиков, входящих в состав бригады, занятой подготовкой к протаскиванию и самим процессом протаскивания плети газопровода.

Таблица 4 - Основные размеры утяжелителя УТК

#G0Марка утяжелителя	Размеры, мм	Масса полукольца, кг	Масса комплекта, кг
2-УТК-1220-24-2	655	870	235	410	70	2938	5893



Рисунок 7 - Железобетонный утяжелитель типа 2-УТК:

1 - утяжелитель 2-УТК; 2 - шпилька МС 1; 3 - шайба МС 3; 4 - гайка М20

Рисунок 8 - Полукольцо утяжелителя типа 2-УТК

Условное обозначение марки утяжелителя состоит из цифровых и буквенных обозначений. Марка расшифровывается следующим образом (например, 2-УТК-1220-24-2):

2 - в начале марки означает изменение в конструкции и армирование по сравнению с ранее выпущенными моделями;

У - утяжелитель железобетонный;

Т - для трубопроводов;

К - кольцевой;

1220 - диаметр трубы, мм;

24 - длина утяжелителя, дм;

2 - в конце марки указывают, что утяжелители имеют большую массу по сравнению с ранее выпускавшимися. [15]

При проверке качества изготовления грузов особое внимание следует уделить:

* чистоте отверстий под соединительные шпильки, не допуская попадания бетона в эти отверстия. Поставка утяжелителей с заплывшими отверстиями должна быть запрещена;

* точности расположения отверстий под соединительные шпильки и недопустимости их смещения в теле бетона;

* качеству процесса вибрации бетона для получения необходимой его плотности;

* точности расположения монтажных петель на боковых поверхностях полуколец; установка их на верхней образующей грузов недопустима.

Нижние и верхние кольца утяжелителей раскладывают параллельно подготовленным плетям трубопровода в два ряда вдоль оси трубы с интервалом в соответствии с проектом.

Зафутерованный трубопровод с помощью трубоукладчиков укладывают на нижние элементы, после чего на них устанавливают верхние элементы утяжелителей. Шпильки вставляют в отверстия утяжелителей сверху, при этом верхние гайки должны быть навинчены на болт (не более чем на собственную высоту). Нижние гайки наворачивают на шпильку вручную без инструмента до отказа. Затем верхние гайки доворачивают гайковертом до получения следующих значений моментов сил: шпилька диаметром 20 мм - 15 кг·м; шпилька диаметром 24 мм - 26 кг.

Погрузку, разгрузку, складирование и раскладку полуколец утяжелителей производят за монтажные петли кранами или трубоукладчиками соответствующей грузоподъемности.

Элементы утяжелителя можно поднимать как прямо, так и в перевернутом положении. Перевертывать элементы утяжелителя (из прямого положения) допускается за две петли, но при этом элементы не должны отрываться от земли. Железобетонные элементы кольцевых утяжелителей, рассортированные по маркам и комплектам, должны храниться в штабелях на приобъектных складских площадях с выровненным плотным основанием. Нижний и последующие ряды элементов укладывают на деревянные подкладки высотой 80 и шириной 100 мм. Подкладки располагают у монтажных петель по вертикали одна над другой. Изделия укладывают в штабеля высотой не более 2,5 м. При хранении, транспортировке и монтаже элементов утяжелителей нельзя загибать монтажные петли. На береговом участке монтаж железобетонных грузов производят в створе перехода (рисунок 9). Строповку балластированного трубопровода при его подъеме и перекладке следует осуществлять в местах расположения опорных частей утяжелителей. Для уменьшения числа и мощности трубоукладчиков, необходимых для перемещения плети в створ перехода, допускается установка грузов на плеть, находящуюся в створе. Однако при этом перерыв в процессе протаскивания определяется не временем, необходимым на сварку стыка около уреза воды, а значительно большим временем, необходимым на установку и закрепление грузов типа УТК.

Рисунок 9 - Схема раскладки плетей трубопровода диаметром 1220 мм при монтаже утяжелителей типа УТК:

I-II - последовательность монтажа утяжелителей на плеть трубопровода;

1 - плеть трубопровода;

2 - полукольца утяжелителей;

3 - трубоукладчик.

2.6 Укладка трубопровода способом протаскивания по дну

Суть способа заключается в протаскивании трубопровода по дну подводной траншеи с одного берега к другому с помощью троса, заранее проложенного в траншее.

Схема протаскивания трубопровода изображена на рисунке Б.4 Приложения Б.

Укладка трубопровода способом протаскивания по дну подводной траншеи рекомендуется в случае:

* плавного рельефа одного из берегов в створе переходов, при котором возможна планировка на этом участке в соответствии с допустимым радиусом изгиба трубопровода при его протаскивании;

* наличия площадки достаточных размеров в створе перехода для устройства спусковой дорожки, на которую укладывают нитку трубопровода перед протаскиванием;

* достаточной прочности протаскиваемого трубопровода с учетом воздействия на него тяговых усилий.

В технологический процесс укладки трубопровода способом протаскивания по дну водоема входят:

* укладка трубопровода в подготовленную траншею (рисунок Б.3 ПриложениеБ);

* проверка готовности подводной траншеи (промеры глубин и проверка отметок дна траншеи);

* установка и закрепление тяговых средств;

* приварка оголовка и прокладка тяговых тросов с закреплением их на оголовке;

* протаскивание нити трубопровода;

* контроль положения уложенного в соответствии с проектом трубопровода.

Протаскивание плети трубопровода по спланированной грунтовой дорожке без специальных спусковых устройств допускается только при обязательной тщательной планировке берегового участка.

При использовании в качестве спускового пути береговой траншеи, заполненной водой, глубину ее принимают равной диаметру балластированного трубопровода с дополнительным запасом 0,6-0,8 м., т.е. 2000 -2200 мм. Ширину траншеи по дну следует принимать не менее двух диаметров трубопровода - 2400 мм.

До начала работ по укладке трубопровода необходимо:

* Разработать траншею до проектных отметок;

* Произвести промер глубин и водолазное обследование дна траншеи;

* Спланировать спусковую дорожку;

* Подготовить трубопровод к укладке (произвести испытание, изоляцию, футеровку и балластировку, приварить оголовок);

* Разместить на монтажной площадке и подготовить к работе машины, механизмы, приспособления, инвентарь и средства для безопасного ведения работ;

* Произвести инструктаж рабочих и специалистов, четко распределить обязанности;

* Проверить взаимодействие всех машин и механизмов, средств связи и сигнализации;

* Разместить пункт управления работами так, чтобы обеспечивался обзор всей зоны работ.

Так как подводный переход небольшой, поэтому для создания тягового усилия при протаскивании достаточно использовать трактор. Для удобства перемещения трактора, на левом (высоком) берегу, необходимо закрепить блок для изменения направления тягового троса. Тяговый трос через водоем должен быть приложен строго прямолинейно. Перед протаскиванием трубопровода необходима обтяжка тягового троса.

К головному концу протаскиваемого трубопровода приваривают оголовок для крепления тягового троса. В начальный момент протаскивания концевые участки с кривыми вставками поддерживают в приподнятом положении трубоукладчики. Для того чтобы по мере вхождения в воду дюкер стремился занять положение в вертикальной плоскости, рекомендуется произвести «разгрузку» оголовка, при которой обеспечивается расчетная плавучесть головной части дюкера. «Разгрузка» оголовка может быть достигнута при отсутствии на головном участке дюкера грузов или использовании разгружающего пантона.

В процессе протаскивания трубопровода все рабочие посты (трубоукладчики, тяговый трактор) должны иметь двустороннюю дублированную связь с пунктом управления, который следует размещать около спусковой дорожки. С пункта управления должен быть обеспечен визуальный обзор всей спусковой дорожки. Должны быть отработаны условные сигналы движения и остановки трубопровода.

Число трубоукладчиков и расстояния между ними определяются проектом производства работ (ППР). Строительная площадка, на которой подготавливают плети трубопровода к укладке, должна быть предварительно выровнена.

Контроль качества укладки трубопровода в траншею:

* соответствие метода производства работ принятой технологии укладки;

* обеспечение сохранности изоляционного покрытия при прилегании трубы ко дну траншеи;

* недопущение при укладке трубопровода подъема изолированной трубы с помощью жестких строповочных приспособлений, а не мягких полотенец;

* соблюдение нормируемых допусков по положению трубопровода в траншее;

* соблюдение проектной конструкции балластировки и закрепления трубопровода.

2.7 Требования промышленной безопасности по ведению технического надзора за качеством реконструкции объекта

Технический надзор за объектами магистральных трубопроводов - процедура проверки качества работ с определением соответствия требованиям нормативных документов и проектным решениям при строительстве, реконструкции объектов магистральных трубопроводов.

Технический надзор за качеством строительства включает следующие виды деятельности:

- анализ проектной документации на контроле пригодность проектных решений;

- проверка на соответствие нормам, правилам (в т.ч. проектным решениям), документации на оборудование и материалы; спецификаций на оборудование и материалы, а также документального подтверждения функционирования системы обеспечения качества на заводах-изготовителях;

- надзор за проведением подрядчиком входного контроля качества материалов, изделий и оборудования, поступающих на объекты строительства и места складирования;

- проверка готовности строительно-монтажных организаций к выполнению работ по реализации проекта;

- проверка соответствия процесса производства работ, качества работ и выявление отклонений от проекта, нормативных документов и технических регламентов;

- осуществление приемки скрытых работ с оформлением соответствующей документации или соответствующих разрешений;

- проведение в рамках технического надзора сплошного или выборочного контроля качества работ подрядчика с использованием визуального, инструментальных и физических методов контроля;

- проведение испытаний материалов, используемых при строительстве, на соответствие спецификациям изготовителя;

- взаимосвязь с разработчиком проекта при необходимости внесения изменений в проект и согласование, вносимых Проектантом;

- координация деятельности служб качества подрядных организаций;

- подтверждение объемов работ, выполненных Подрядчиком.

2.8 Гидравлическое испытание трубопровода

Испытание трубопроводов подводных переходов на прочность и герметичность производится в соответствии с СНиП III-42-80^*, ВСН 011-88, ВН 39-1.9-004-98.

В результате проведения испытаний достигается:

- выявление дефектов, критических при испытательном давлении;

- выявление утечек;

- снижение овальности труб;

- снижение локальных напряжений, возникающих при производстве труб и строительстве трубопровода.

В состав основных работ по испытанию каждого участка трубопроводов входят:

- подготовка к испытанию;

- промывка трубопровода, совмещенная с его наполнением водой;

- подъем давления до испытательного;

- выдержка под давлением испытания на прочность;

- снижение давления до 20 кгс/см²;

- повторная выдержка под давлением испытания на прочность;

- снижение давления до рабочего;

- проверка на герметичность;

- сброс давления до 1-2 кгс/см² и подготовка к удалению воды;

- удаление воды из трубопровода;

- осушка трубопровода;

- восстановление нитки трубопровода.

При разрывах в процессе испытания проводят работы, связанные с выявлением и ликвидацией дефектов.

а = 150 м, в = 1500 м.

Рисунок 10 - Схема охранной зоны при гидравлическом испытании

При подготовке к испытанию трубопровода необходимо:

установить охранную зону вдоль испытываемого участка^*;

* Размеры охранной зоны принимают в соответствии с табл.7 "Правил техники безопасности при строительстве магистральных стальных трубопроводов".

- организовать на время испытаний систему связи;

- смонтировать наполнительные и опрессовочные агрегаты с системой их обвязки, шлейф подсоединения агрегатов к трубопроводу, испытать обвязочные и подсоединительные трубопроводы;

- проверить работоспособность и герметичность запорной арматуры;

- оборудовать водозабор;

- смонтировать резервуар для очистки воды;

- смонтировать сливной или перепускной патрубок с краном;

- подготовить резервуар-отстойник или следующий участок трубопровода для воды, сливаемой из испытанного участка трубопровода;

- оборудовать помещения для размещения персонала и измерительной аппаратуры;

- установить контрольно-измерительные приборы.

Гидроиспытания следует проводить при положительных температурах. Приём-патрубок должен быть оборудован сетчатым барабаном для предотвращения всасывания мальков рыб. Всасывающий патрубок должен иметь защитную сетку с размером ячеек 1,0 x 1,0 мм, с расчётным водозабором в среднем 0,15 м3/с, т. е. не превышающим расход 0,5 м3/с согласно требованиям СНиП 2.06.07-87.

Специальная инструкция по очистке полости, испытанию магистральных трубопроводов на прочность и проверке на герметичность должна предусматривать:

* способы, параметры и последовательность выполнения работ;

* методы и средства выявления и устранения отказов (застревание очистных устройств, утечки, разрывы и.т.п.);

* схему организации связи;

* требования пожарной, газовой, технической безопасности и указания о размерах охранной зоны.

Для проведения гидравлического испытания давление внутри трубопроводов создают водой. В качестве источника воды для гидравлического испытания следует использовать р. Иж. При заполнении трубопровода водой для гидравлического испытания из него необходимо удалить воздух. Удаление воздуха из трубопровода следует осуществлять с помощью поршней-разделителей или через воздухоспускные краны, предназначенные для целей эксплуатации или установленные на концах участка трубопровода.

Уровень воды должен обеспечивать подачу ее в трубопровод чистой (без механических примесей). Трубопровод считается заполненным водой, если из воздухоспускных кранов идет струя воды без пузырьков. [16]

Принципиальная схема испытания участка трубопровода приведена на рисунке 11

• Рисунок 11 - Принципиальная схема испытания участка трубопровода повышенным давлением
• 1 - испытываемый трубопровод; 2 - наполнительный агрегат; 3 - насос низкого давления; 4 - всасывающий патрубок; 5 - резервуар для очистки воды; 6 - опрессовочный агрегат; 7 - шлейф от ресивера; 8 - очистной и разделительные поршни; 9 - стопорное устройство; 10 - свеча для выпуска воздуха; 11 - сливной (перепускной) трубопровод; 12 - блок измерения расхода воды (высокоточный сенсор расхода, датчик температуры, преобразователь сигналов); 13 - блок измерения давления (высокоточный датчик давления, датчик температуры); 14 - контрольный датчик давления и датчик температуры; 15 - кабельные линии; 16 - блок обработки результатов измерений (контроллер, компьютер).
• Давление в трубопроводе поднимают наполнительными агрегатами до величины максимально возможной по их техническим характеристикам, а затем - опрессовочным агрегатом - до давления испытания на прочность. Подъем давления производят непрерывно и плавно. Расход воды, подаваемой в трубопровод опрессовочным агрегатом, измеряется блоком измерения расхода воды компьютеризированной системы контроля параметров испытания. Для обеспечения точности измерений вода должна быть очищена в специальном резервуаре.
• Потребность в машинах и механизмах при испытании газопровода представлен в таблице 5.
• Таблица 5 - Потребность в машинах и механизмах при испытании

Наименование	Количество
Наполнительный агрегат производительностью 230,0 м3/ч	1
Опрессовочный агрегат производительностью 22,0 м3/ч	1

• Испытание трубопровода на прочность и проверка на герметичность производится в три этапа.
• I этап. Этот этап выполняется гидравлическим способом до изоляции на сварочно - монтажной площадке.
• До начала испытания полость трубопровода должна быть очищена от грунта, окалины и различных предметов, попавшим внутрь во избежание образования воздушных мешков, испытываемая плеть укладывается с продольным уклоном в сторону уреза. К торцам плети привариваются инвентарные катушки с воздухоспускными кранами, штуцерами для манометров, сливными патрубками и сферическими заглушками.
• При испытании на прочность и проверке на герметичность должны применяться проверенные опломбированные и имеющие паспорт манометры класса точности не ниже 1 с предельной шкалой на давление 160 атм.
• Испытываемая плеть соединяется напорным трубопроводом с наполнительным агрегатом АН-261 и опрессовочным агрегатом, причем расстояние между агрегатами и осью плети должно быть не менее 25 м. Необходимо обеспечить безопасность персонала, обслуживающего агрегаты, для чего возможно использование отвала грунта возле урезов.
• Вся применяемая арматура и напорный трубопровод должны быть предварительно подвергнуты гидравлическому испытанию на давление 1,25 Р_исп.
• Во время испытания люди, механизмы и оборудование должны находиться за пределами охранной зоны.
• Продолжительность испытания на прочность - 6 часов. Трубопровод считается выдержавшим испытание, если за время испытания давление остается неизменным.
• Далее давление снижается до величины Р_раб. и проводится проверка трубопровода на герметичность в течение 12 часов. Трубопровод считается выдержавшим испытание, если при осмотре не обнаружены утечки.
• При обнаружении утечек визуально или по приборам, трубопровод подлежит ремонту и повторному испытанию на прочность и герметичность. Устранение дефектов следует производить после сброса давления. После испытания 1 этапа слива воды произвести самотеком в специально отведенные котлован и совместить с промывкой внутренней полости трубы.
• II этап. Испытание выполняется по аналогии I этапа после укладки подводного перехода до засыпки.
• Величина испытательного давления на прочность в верхней точке принимается Р_исп.=1,25Р_раб. Продолжительность испытания на прочность составляет 12 часов.
• Величина испытательного давления на герметичность равна Р_исп.=Р_раб. Продолжительность испытания на прочность составляет 12 часов. После испытания необходимо полностью удалить воду из полости трубы.
• III этап. Этот этап выполнить после выполнения захлеста и засыпки проходным давлением в течение 2-х часов.
• О производстве и результатах испытания составляются акты.
• С целью обеспечения охраны окружающей среды следует отвести использованную воду в специально подготовленный резервуар-отстойник. Для гашения энергии струи вытекающей из трубопровода воды, необходимо устанавливать водоотбойники (например, железобетонные пригрузы, плиты и т.п.), располагать патрубок слива воды перпендикулярно водоотбойникам на дне резервуара-отстойника.

3. РАСЧЕТНЫЙ РАЗДЕЛ

3.1 Расчет толщины стенки трубопровода

Проверочный расчет толщины стенки.

Исходные данные:

- назначение трубопровода - транспортировка природного газа;

- наружный диаметр - 1220 мм;

- внутреннее рабочее давление - 7,5 МПа;

- категория участка - I [1];

- характеристика труб - термически упрочненные трубы из стали марки Х60.

Определяем номинальную толщину стенки (без учета осевых сжимающих напряжений) трубопровода по формуле (2.1):

(2.1)

где: - наружный диаметр трубопровода;

- нормативное давление в трубопроводе;

n_р - коэффициент надежности по нагрузке рабочего давления в трубопроводе, принимаемый для газопровода, n_р = 1,1 [1];

R₁ - расчетное сопротивление растяжению (сжатию), определяемое по формуле (2.2):

(2.2)

где:m - коэффициент условий работы трубопровода, принимаемый m = 0,75 [1];

K₁ - коэффициент надежности по материалу, принимаемый К₁ = 1,34;

К_H - коэффициент надежности по назначению трубопровода, принимаемый K_H = 1,1;

- нормативное сопротивление растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений, равное , МПа принято по сертификатам на трубы.

Подставляем принятые значения в формулы (2.2) и (2.1):

МПа,

м.

Округляем до ближайшего большего 16,5 мм.

По таблице №3 (1) определяем категорию газопровода - I категория. По категории в таблице №1определяем коэффициент условий работы (1), коэффициент надежности по назначению трубопровода таблица №11 (1)

коэффициент двухосного напряженного состояния принимаем равным 1 (при положительных напряжениях в трубопроводе).

По полученной =16,5 по таблице №6 (4) выбираем завод - изготовитель, тип трубы: Харцизский завод, ТУ 14-3-1450-87 (7,4)^* сталь Х70.

По сортаменту труб выбираем .

Определяем перепад температур

где: (2.4)

- коэффициент линейного расширения;

- модуль упругости (Юнга);

- коэффициент Пуассона (т.е. 30% кольцевых напряжений берется в учет продольных напряжений);

- расчетный перепад температур;

;

;

Определяем продольное напряжение стенки трубы при двух :

, где: (2.5)

- коэффициент надежности по температуре;

- внутренний диаметр газопровода.

при

при

Определяем при

Полученная толщина стенки соответствует толщине, имеющей в сортаменте, поэтому окончательно принимаем для дальнейших расчетов

3.2 Проверка на прочность в продольном направлении.

Проверку на прочность подземного магистрального трубопровода в продольном направлении производим из условия 2.6:

(2.6)

где: - продольные осевые напряжения от расчетных нагрузок и воздействий и расчетное сопротивление металла трубы растяжению (сжатию).

- коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях () принимается равным 1, при сжимающих () определяем по формуле (2.7):

(2.7)

где: - кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления, МПа, определяемые по формуле (2.8):

(2.8)

где: - номинальная толщина стенки трубы.

Подставим числовые значения в формулы (2.7) и (2.8):

МПа,

,

МПа.

- условие выполняется.

3.3 Проверка на деформацию.

Для проверки по деформациям необходимо чтобы выполнялось условие (2.9).

(2.9)

где: - нормативное сопротивление растяжению (сжатию) металла трубы и сварных соединений, равно приделу текучести (492,1 МПа)

(2.10)

Подставим числовые значения в формулы (2.10), (2.11) и проверим условие (2.9):

МПа

250,97 МПа < 372,80 МПа - условие (2.9) выполняется.

Определяем значение продольных напряжений

(2.12)

где: - минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, = 5000м ;

для положительного температурного перепада:

;

где

- коэффициент линейного расширения металла трубы, град^-1;

Е - переменный параметр упругости (модуль Юнга), МПа;

- расчетный температурный перепад, принимаемый положительным при нагревании, ⁰С;

- переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона);

Определяем .

а) Выполняем проверочный расчет по первому условию для минимального и максимального значений .

- условие выполняется

б) выполняем проверку по второму условию.

; (2.13)

;

Вывод: соответствие показаний проверочных расчетов толщины стенки на прочность и деформацию подтверждают правильность расчета толщины стенки и ее достаточность, выбранную по сортаменту труб.

3.4 Проверка общей устойчивости подземного газопровода в продольном направлении

Проверка общей устойчивости подземного газопровода в продольном направлении выполняется в плоскости наименьшей жесткости системы в соответствии с условием (2.14):

(2.14)

где:S - эквивалентное осевое усилие сжатия в трубопроводе, возникающее от действия двух расчетных нагрузок и воздействий: внутреннего давления и положительного перепада температур. Определяется по формуле (2.15).

N_кр - продольное критическое усилие, при котором наступает потеря продольной устойчивости трубопровода. Определяется по формуле (2.16).

(2.15)

где:F - площадь поперечного сечения трубы,

м².

Подставим значения в формулу (2.15)

МН.

(2.16)

где: - сопротивление грунта продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины. Определяется по формуле (2.17);

- сопротивление поперечным вертикальным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины, обусловленное весом грунтовой засыпки и собственным весом трубопровода, отнесенное к единице длины. Определяется по формуле (2.26);

I - осевой момент инерции поперечного сечения трубы,

м⁴

(2.17)

где: - предельные касательные напряжения по контакту трубы с грунтом. Определяется по формуле (2.18):

(2.18)

где: - среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом. Определяется по формуле (2.19);

- угол внутреннего трения грунта;

- сцепление грунта;

(2.19)

где: - коэффициент надежности по нагрузке от веса грунта, принимаемый равным 0,8;

- высота слоя засыпки от верхней образующей трубопровода до дневной поверхности;

- нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом. Определяется по формуле (2.20):

(2.20)

где: - нагрузка от собственного веса металла трубы. Определяется по формуле (2.21);

- нагрузка от собственного веса изоляции. Определяется по формуле (2.22);

- нагрузка от веса продукта, находящегося в трубопроводе единичной длины. Определяется по формуле (2.25);

(2.21)

где: - коэффициент надежности по нагрузкам от действия собственного веса,

- удельный вес металла, из которого изготовлена труба, для стали =78500 Н/м³

Подставляя известные значения в (2.21) получим:

Н/м

(2.22)

где: - собственно расчетные и нормативные нагрузки от веса изоляционного покрытия и оберточного слоя. Определяются по формулам (2.23) и (2.24) соответственно:

(2.23)

(2.24)

где: - коэффициент, учитывающий величину нахлеста, при однослойной изоляции (обертке),

- толщина изоляционной ленты, м;

- плотность изоляционной ленты, кг/м³;

- плотность обертки, кг/м³;

- толщина обертки, м;

- ускорение свободного падения, м/с².

Подставим значения в формулы 2.22, 2.23, 2.24.

Н/м,

Н/м,

Н/м.

(2.25)

где: - коэффициент надежности по нагрузке от веса продукта,

- нормативное значение нагрузки отвеса продукта находящегося в трубопроводе единичной длины,