6. Монтаж трубопроводов с трубоукладочных судов

Наиболее распространенным методом в данном классе является так называемый S-метод. При этом применяют следующую технологию трубоукладки:

• со склада трубы подают на вспомогательную монтажную линию с помощью передвижного крана малой грузоподъемности;

• на вспомогательной монтажной линии трубы подвергают раздел­ке кромок, центрируют и сваривают в секции из двух или трех труб, причем качество сварки проверяется средствами рентге­нографического или ультразвукового контроля;

• секции труб перемещают на основную монтажную линию с по­мощью поперечного конвейера;

• на 1-м рабочем посту монтажной линии секцию труб стыкуют с трубопроводом, центрируют и накладывают коренной шов;

• трубоукладочное судно перемещается по трассе на длину секции, стык секции и трубопровода перемещается на 2-й пост, где накла­дывают последующие слои сварного шва, затем на 3-й, 4-й и последующие сварочные посты. В зависимости от принятой тех­нологии количество постов на линии может составлять от 3 до 6;

• стык секции и трубопровода в результате перемещения судна по трассе попадает на пост неразрушающего контроля сварного шва, затем на пост очистки и изоляции стыка и далее на пост обетонирования стыка (если это предусмотрено технологией); далее трубопровод спускается в воду.

При проведении трубоукладочных операций запас труб, как наи­более расходуемая статья запасов, обусловливает автономность трубоукладочного судна. Поэтому на большинстве трубоукладочных судов складское хозяйство занимает около 70% площади верхней палубы и значительную часть грузоподъемности. Это обеспечивает 5-10-суточную автономность работы. Как правило, склад труб представляет собой площадку на верхней палубе, огражденную вертикальными опорами, предотвращающими раскатывание труб во время волнения.

В состав вспомогательной монтажной линии входят устройства для перемещения труб и секций, станок подготовки кромок под сварку, детектор качества покрытия и наружный или внутренний центратор, сварочное оборудование, средство контроля качества сварки, устройства изоляции стыка и средства вырезки и ремонта дефектного участка шва.

Кроме перечисленного оборудования, в состав основной монтажной линии входят натяжное устройство и средства обетонирования стыка. В последнее время обетонирование, как правило, не проводят, а стык изолируют слоем битума, полиэтиленовой лентой или термоусадочной муфтой.

Натяжное устройство создает растягивающее усилие, которое необходимо приложить к укладываемому трубопроводу при значитель­ных глубинах укладки для увеличения радиуса кривизны провисающего участка плети и соответственно уменьшения изгибающего момента в пролете. Как правило, натяжное устройство состоит на двух-трех силовых блоков, создающих суммарное натяжение трубопровода до 150 тс.

Специальное спусковое устройство (стингер), чаще всего выполнен­ное в виде наклонной кормовой рамы ферменной конструкции, служит для поддержания и формирования радиуса кривизны верхней части укладываемого трубопровода. Большинство трубоукладочных судов II и III поколений оборудованы криволинейным (S-образным) стингером, по длине которого вес поддерживаемого участка трубопровода распределяется равномерно. Длина стингера назначается в зависимости от глубины укладки и диаметра трубопровода. На трубоукладочных судах, предназначенных для сооружения трубопрово­дов диаметром до 1400 мм на глубинах до 300 м, длина стингера может достигать 120 м. Обычно стингер выполняют 2—3-секционным с регулируемыми углами между секциями. Последняя секция входит в во­ду на глубине до 8 м с углом наклона до 40° к горизонтали.

Рассмотренный выше S-метод монтажа морских трубопроводов имеет ограничение по глубине воды, так как горизонтального усилия трубоукладочного судна может оказаться недостаточно для создания требуемого напряженно-деформированного состояния трубопрово­да. Поэтому в настоящее время при строительстве трубопроводов на больших глубинах все более широкое применение находит J-метод, также получивший свое название по форме кривой, которую принима­ет трубопровод в процессе монтажа.

Основные особенности J-метода состоят в том, что для стыковки и центровки секции труб с трубопроводом необходим подъемник для подачи секции на наклонную площадку (спусковую раму); со­единение трубопровода с секцией осуществляется на одном рабочем посту с помощью сварного, муфтового или коннекторного соединения; спуск трубопровода осуществляется прямо с борта или кормы судна без применения стингера, так как при этом способе укладки у опускаемой плети отсутствует верхний выпуклый уча­сток.

Контроль за напряженно-деформированным состоянием нижне­го вогнутого участка осуществляется с помощью регулируемого на­тяжения и угла наклона рабочей площадки (монтажной вышки). При этом следует отметить, что прикладываемое к трубопроводу усилие может быть существенно выше, чем при S-методе, так как вертикаль­ная сила обеспечивается не якорями или подруливающими устройст­вами (трастерами), а грузоподъемностью самого судна, которое мо­жет достигать нескольких десятков тысяч тонн.

Одним из таких судов является трубоукладочное судно S-7000 «Saipem» (рис. 16.4.1; см. цветную вклейку), модифицированное на базе плавучего крана грузоподъемностью 2x7000 т. Для выполнения трубоукладочных операций по J-методу на судне была установлена вышка высотой 134 м, включающая два рабочих поста. На первом (верх­нем) выполняют автоматическую сварку, на втором (нижнем) — неразрушающий контроль и изоляцию монтажных стыков.

Для увеличения производительности работ, проводимых в мор­ских условиях, трубы предварительно сваривают на берегу в плети по четыре, таким образом, за один монтажный цикл длина трубопро­вода увеличивается сразу на четыре трубы, что составляет 48,8 м. Бла­годаря этому максимальная скорость строительства морского участ­ка газопровода «Россия—Турция» по дну Черного моря (проект «Го­лубой поток») превышала 4 км/сут. В пространстве монтажной вышки между постами расположены три натяжных устройства гусеничного типа, каждое из которых способно развивать усилие до 175 тс.

Для надежной фиксации трубопровода в аварийных ситуациях и при ремонте сварных швов на нижнем посту на судне S-7000 установлен зажим грузоподъемностью 1100 тс.

Для строительства гибких или стальных трубопроводов небольшо­го диаметра применяют метод разматывания с барабана, который в специальной литературе получил название G-метода.

Принцип максимизации времени работ на берегу для минимизации дорогостоящего времени работ в морских условиях, характерный для всех процессов строительства и эксплуатации подводных объектов, также применим к G-методу, при котором длинную плеть трубопрово­да изготавливают на берегу и наматывают на барабан большого диаметра. При укладке трубопровод, который был пластически дефор­мирован в процессе намотки, разматывают с помощью спрямляюще­го приспособления для «расправления» кривизны, после чего он ло­жится на дно по мере продвижения судна вперед.

В ряде случаев данный метод укладки может конкурировать с мон­тажом со специализированных трубоукладочных судов. Для намотки трубопроводов диаметром до 10" барабан и спрямляющее устройство могут быть изготовлены с учетом установки их на существующее пла­вучее средство.

Преимуществом данного метода является более быстрая укладка в морских условиях, чем это может быть достигнуто при использова­нии обычных трубоукладочных судов. Кроме того, возможно также намотать на барабан одновременно несколько отрезков трубопрово­да и таким образом смонтировать сразу несколько линий меньшего диаметра до того, как судно с барабаном вернется в порт для повтор­ной загрузки.

При сматывании трубопровода с горизонтально или вертикально расположенного на палубе барабана используют следующую техно­логию:

• на береговой базе трубы сваривают в трубопровод по традици­онной технологии;

• по мере наращивания трубопровод навивают на барабан со ско­ростью до 1,0 км/ч. Навивка осуществляется через изгибающий механизм, придающий трубопроводу предварительную кривиз­ну. Возникающие при этом напряжения не превышают напря­жений в трубопроводе при укладке;

• съемный барабан с трубопроводом устанавливают на палубе тру­боукладочного судна. Если барабан на судне установлен стационарно, то навивка трубопровода осуществляется на судне, при­швартованном у береговой базы, где наращивают трубопровод-

• трубоукладочное судно идет в район трубоукладки. Во время пе­рехода можно проводить контроль навивки трубопровода, со­стоящий в продувке и опрессовке трубопровода водой;

• конец трубопровода крепят к стояку платформы или сваривают с концом уже проложенного участка трубопровода;

• трубоукладочное судно перемещается по трассе и укладывает тру­бопровод. Развиваясь с барабана, трубопровод проходит через выпрямляющее устройство и по роликовой дорожке спускается через кормовой слип в воду.

Растягивающее усилие, необходимое при укладке, создается совмест­ной работой натяжителя и механизма привода барабана.

В основное технологическое оборудование трубоукладочных су­дов барабанного типа входят натяжитель, выпрямляющее устройст­во и барабан с трубопроводом.