Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ
..pdfЗапорная арматура (задвижки) служит для полного перекрытия сечения трубопровода, регулирующая (регуляторы давления) – для изменения давления или расхода перекачиваемой жидкости, предохранительная (обратные и предохранительные клапаны) – для защиты трубопроводов и оборудования при превышении допустимого давления, а также предотвращения обратных потоков жидкости.
8.2. Выбор трассы и прокладка трубопроводов
Выбор трассы трубопроводов осуществляется согласно СНиП 2.05.06–85 и должен производиться по критериям оптимальности. В качестве критериев оптимальности следует принимать приведенные затраты при сооружении, техническом обслуживании и ремонте трубопровода при эксплуатации, включая затраты на мероприятия по обеспечению сохранности окружающей среды, а также металлоемкость, конструктивные схемы прокладки, безопасность, заданное время строительства, наличие дорог и др.
Между начальным и конечным пунктом можно проложить трубопровод по многим трассам, причем самой короткой будет трасса, получаемая соединением начала и конца трубопровода прямой линией – геодезической линией. Однако прокладка трубопровода по кратчайшей трассе не всегда осуществима, и во многих случаях этот вариант не всегда является наиболее выгодным. Трубопровод нельзя прокладывать через населенные пункты (согласно нормам проектирования), нецелесообразна прокладка по болотам, вдоль русел рек, через озера, если их можно обойти при небольшом удлинении трассы и др.
Не допускается предусматривать прокладку магистральных трубопроводов в тоннелях железных и автомобильных дорог, а также в тоннелях совместно с электрическими кабелями и кабелями связи и трубопроводами иного назначения, принадлежащими другим министерствам и ведомствам.
71
Не допускается прокладка трубопроводов по мостам железных и автомобильных дорог всех категорий и в одной траншее с электрическими кабелями, кабелями связи и другими трубопроводами, за исключением случаев прокладки: кабеля технологической связи данного трубопровода на подводных переходах (в одной траншее) и на переходах через железные и автомобильные дороги (в одном футляре); газопроводов диаметром до 1000 мм на давление до 2,5 МПа (25 кгс/см2) и нефтепроводов и нефтепродуктопроводов диаметром 500 мм и менее по несгораемым мостам автомобильных дорог.
На пересечениях крупных рек газопроводы (в некоторых случаях нефтепроводы) утяжеляют закрепленными на трубах грузами или сплошными бетонными покрытиями и заглубляют ниже дна реки. Кроме основной трубы укладывают резервную нитку перехода того же диаметра. На пересечениях железных и крупных шоссейных дорог трубопровод проходит в патроне из труб, диаметр которых на 100–200 мм больше трубопровода. Для удовлетворения потребностей в нефтепродуктах и газе населенных пунктов, находящихся вблизи трасс нефте- и газопроводов, от них прокладываются отводы или ответвления из труб сравнительно малого диаметра, по которым часть нефтепродуктов (периодически) и газа (постоянно) отводится в эти населенные пункты.
Предварительные изыскания по выбору трассы производятся в основном в камеральных условиях по картографическим материалам, а также по литературным, фондовым и справочным условиям. При прокладке трубопровода в горных и сейсмически опасных районах, а также в пределах тектонически сложных областей необходимо изучить тектонические карты.
При выборе трассы следует учитывать условия строительства с тем, чтобы обеспечить применение наиболее эффективных, экономичных и высокопроизводительных методов производства строительно-монтажных работ.
Для проезда к трубопроводам должны быть максимально использованы существующие дороги общей сети (строительство
72
новых дорог и дорожных сооружений следует предусматривать только при достаточном обосновании и невозможности объезда препятствий по существующим дорогам общего пользования).
При выборе трассы трубопровода необходимо учитывать перспективное развитие городов и других населенных пунктов, а также предусмотреть будущее развитие промышленных и сельскохозяйственных предприятий, железных и автомобильных дорог и других объектов, с учетом проектируемого трубопровода на ближайшиe 20 лет. Необходимо соблюдать условия строительства и обслуживания трубопровода в период его эксплуатации, выполнять прогнозирование изменений природных условий в процессе строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов.
При выборе трассы для подземных трубопроводов на вечномерзлых грунтах следует, по возможности, обходить участки с подземными льдами, наледями и буграми пучения, проявлениями термокарста, косогоров с льдонасыщенными, глинистыми и переувлажненными грунтами. Бугры пучения следует обходить с низовой стороны.
Проектируемые трубопроводы должны располагаться на всем протяжении, как правило, с одной стороны от существующих трубопроводов при параллельной их прокладке. Взаимные пересечения проектируемых и действующих трубопроводов допускаются в исключительных случаях при невозможности соблюдения минимальных расстояний от оси магистральных трубопроводов до населенных пунктов, промышленных предприятий и сооружений. При наклонной местности нефтепровод должен сооружаться ниже населенных пунктов и промышленных предприятий.
8.3.Схемы прокладки трубопроводов
Внастоящее время существуют следующие принципиально различные конструктивные схемы прокладки магистральных трубопроводов: подземная, полуподземная, наземная и надземная. Выбор той или иной схемы прокладки определяется усло-
73
виями строительства и окончательно принимается на основании технико-экономического сравнения вариантов.
Подземная схема укладки является наиболее распространенной (98 % от общей протяженности) и предусматривает укладку трубопровода в грунт на глубину, превышающую диаметр труб (рис. 8.4). При подземном варианте укладки трубопроводов, особенно газопроводов, требуется обратить внимание на противовсплытие трубы. Существует достаточно много способов утяжеления и закрепления трубопроводов в траншее
(рис. 8.4, д, 8.5).
а |
б |
в |
|
|
е |
г |
||
|
|
|
д
Рис. 8.4. Подземные схемы прокладки трубопроводов: а – прямоугольная форма траншеи; б – трапецеидальная форма траншеи; в – смешанная форма траншеи; г – укладка с седловидными пригрузами; д – укладка с использованием винтовых анкеров для закрепления против всплытия; е – укладка в обсыпке из гидрофобизированных грунтов
74
а |
б |
Рис. 8.5. Различные способы утяжеления трубопроводов: а – железобетонный утяжелитель типа УБО-ПМ: 1 – трубопровод, 2 – блок утяжелителя в виде короба, 3 – узел для навески силового соединительного пояса, 4 – силовой соединительный пояс; б – железобетонный утяжелитель типа УБГ: 1 – трубопровод, 2 – приямок в траншее для установки утяжелителя, 3 – шарнирно-соединительные плиты, 4 – силовой
соединительный пояс, 5 – дно траншеи
При подземной укладке достигается максимальная механизация всех видов работ, не загромождается территория и после окончания строительства используются пахотные земли. Трубопровод должен находиться в стабильных температурных условиях без воздействия солнечной радиации и атмосферных осадков (рис. 8.6). Однако на участках с вечномерзлыми, скальными
Рис. 8.6. Укладка трубопровода в траншею
75
и болотистыми грунтами данная схема укладки является неэкономичной из-за высокой стоимости земляных работ. Кроме того, необходимость специальной балластировки (особенно газопроводов) на участках с высоким стоянием грунтовых вод и надежного антикоррозионного покрытия от почвенной коррозии значительно удорожает стоимость строительства.
Наземные схемы прокладки (рис. 8.7) преимущественно используются в сильно обводненных и заболоченных районах при высоком уровне грунтовых вод и очень малой несущей способности верхнего слоя грунта, на солончаковых грунтах, при наличии подстилающих скальных пород, а также при пересечении с другими коммуникациями.
а |
б |
в |
г |
Рис. 8.7. Виды наземной прокладки трубопроводов: а – с повышенной устойчивостью и с обсыпкой минеральным грунтом; б – с повышенной устойчивостью и с обсыпкой гидрофобизированным грунтом; в – в насыпи с обсыпкой минеральным грунтом; г – в насыпи с обсыпкой гидрофобизированным грунтом
При наземной прокладке верхняя образующая трубопровода располагается выше отметок дневной поверхности, а нижняя образующая – ниже, на уровне или выше дневной поверхности. Для уменьшения объема насыпи и увеличения устойчивости трубопровода в горизонтальной плоскости (особенно на криволинейных участках) рекомендуется проектировать прокладку трубопровода в неглубокую траншею глубиной 0,4–0,8 м с по-
76
следующим сооружением насыпи необходимых размеров. При всех ее преимуществах недостатком является слабая устойчивость грунта насыпи и необходимость устройства большого числа водопропускных сооружений.
В каналах и коллекторах прокладывают водоводы, теплопроводы, трубопроводы для перекачки высоковязкой и застывающей нефти, в том числе с путевым подогревом, а также трубопроводы в вечномерзлых грунтах. Для сокращения тепловых потерь стенки каналов изготавливают из теплоизоляционных материалов (рис. 8.8).
Надземная прокладка трубопроводов (рис. 8.9) или их отдельных участков рекомендуется в пустынных и горных районных, болотистых местностях, районах горных выработок, оползней и районах распространения вечномерзлых грунтов, а также на переходах через естественные и искусственные препятствия.
Рис. 8.8. Наземные схемы про- |
Рис. 8.9. Надземная прокладка |
кладки трубопроводов с уклад- |
трубопровода: 1 – труба, 2 – опора |
кой на теплоизоляционные мате- |
|
риалы: 1 – трубопровод; 2 – леж- |
|
ка-опора; 3 – теплоизоляционные |
|
плиты |
|
При надземном способе прокладки трубопроводов сводится к минимуму объем земляных работ. Отпадает необходимость в дорогостоящем пригрузе труб, а также защите их от почвенной коррозии и блуждающих токов. Однако надземная укладка имеет недостатки: загроможденность территории, устройство опор, специальных проездов для техники и миграции животных
77
и значительная подверженность трубопровода суточным и сезонным колебаниям температуры, что требует принятия специальных мер.
С освоением наклонного бурения появилась возможность прокладывать трубопроводы через водные преграды шириной более 3 км ниже подводной части на десятки метров (рис. 8.10).
Рис. 8.10. Прокладка трубопроводов через овраги и небольшие реки: I – балочные системы: а – однопролетный трубопровод; б – многопролетный трубопровод в обычных грунтах; в – многопролетный трубопровод в земляных призмах; г – трубопровод с П- и Г-образным компенсатором; II – арочные системы: д – однотрубный переход по круговой или параболической форме очертания оси; е – треугольный; ж – трапецеидальный; III – висячие системы: з – вантовый переход;
и – гибкий переход; к – самонесущий переход
78
Рис. 8.11. Прокладка газопровода через пролив с помощью наклонного бурения
На рис. 8.11 показана прокладка двух ниток газопровода через пролив Босфор Восточный, чтобы подать на остров Русский сахалинский газ, который позволил обеспечить энергией объекты саммита АТЭС–2012.
79
9. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ
9.1. Общие понятия о коррозии
Коррозия – естественное разрушение твердых тел, вызванное химическими или электрохимическими процессами на их поверхности, при взаимодействии с окружающей средой.
Коррозионные процессы отличаются широким распространением и разнообразием условий и сред, в которых они протекают. Поэтому пока нет единой и всеобъемлющей классификации встречающихся случаев коррозии.
1.По типу агрессивных сред, в которых протекает процесс разрушения, коррозия может быть следующих видов:
• газовая коррозия;
• атмосферная коррозия;
• коррозия в неэлектролитах;
• коррозия в электролитах;
• подземная коррозия;
• биокоррозия;
• коррозия блуждающим током.
2.По условиям протекания коррозионного процесса различаются следующие виды:
• контактная коррозия;
• щелевая коррозия;
• коррозия при неполном погружении;
• коррозия при полном погружении;
• коррозия при переменном погружении;
• коррозия при трении;
• межкристаллитная коррозия;
• коррозия под напряжением.
3.По характеру разрушения: сплошная и локальная коррозия. Если коррозия охватывает всю поверхность металла, это
называется сплошной коррозией. Она может быть равномерной:
80