книги из ГПНТБ / Гордюхин, А. И. Эксплуатация и ремонт газовых сетей

прокладку газопроводов по стенам жилых домов вместо про­ кладки дворовых газопроводов в земле. Надземная прокладка находит применение также в районах вечной мерзлоты. В тех случаях, когда транспортируется влажный газ, надземные газо­ проводы необходимо утеплять, чтобы предотвратить конденса­ цию и замерзание водяных паров. Однако обеспечить надежное утепление городских газопроводов — задача очень сложная, и вместо утепления лучше осуществлять осушку влажного газа перед подачей в сеть.

При подаче влажного газа по трубам, проложенным в зем­ ле, происходит также охлаждение газа и конденсация водяных паров. Чтобы газопроводы не закупорились выпадающим кон­ денсатом, их необходимо прокладывать ниже глубины промер­ зания, а конденсат удалять. Для этого все газопроводы прокла­ дывают с уклоном, а в наиболее низких точках газопроводов (в точках встречи уклонов) устанавливают приспособления для сбора и удаления конденсата — конденсатосборники, или, как их называют в ряде городов, сифоны.

Влажными являются искусственные газы. Природные газы, как правило, содержат незначительное количество паров воды, которые при обычных температурах не конденсируются, так как

при компримировании и при транспорте газа по магистральным газопроводам, так как с увеличением давления допустимое влагосодержание в газе уменьшается. Так, при давлении 3 кгс/см2 и температуре 0° С в природном газе содержится влаги 4,6 г/м3, а при той же температуре, но при давлении 50 кгс/см2 — толь­

Следует отметить, что и при снабжении природным газом очень часто на газопроводах устанавливают конденсатосборни­ ки, назначение которых не столько сбор конденсата, сколько сбор и удаление воды, проникающей в сети, особенно низкого давления, за счет неплотностей. Нередко в городские газопро­ воды попадают также масла из фильтров и с компрессорных станций и вода из магистральных газопроводов. Наличие кон­ денсатосборников упрощает задачу по удалению указанных жидкостей.

Расположение газопроводов

Подземные газопроводы в большинстве случаев располагают под проезжей частью улиц. Если же улица имеет широкие тро­ туары или газоны, то наиболее целесообразно укладывать газо­ проводы под ними. В районах новой застройки газопроводы следует преимущественно располагать по внутриквартальным

20

проездам. Весьма желательно, чтобы для каждого подземного сооружения, в том числе и для газопроводов, в плане проезда была выделена определенная зона. Такая регламентация рас­ положения подземных сооружений позволяет заранее учесть интересы каждого хозяйства в отдельности и создать наилучшие условия эксплуатации. Четкое взаимное расположение подзем­ ных сооружений особенно важно при совмещенных прокладках, которые начинают получать широкое распространение в райо­ нах новой застройки.

При трассировке подземных газопроводов по проездам дол­ жны быть выдержаны минимальные расстояния от зданий, а также других подземных сооружений до газопроводов.

При утечках из газопроводов газ может распространяться на значительные расстояния, особенно по пустотам и каналам. В связи с этим газопроводы следует прокладывать по возмож­ ности дальше от безнапорных трубопроводов н каналов. Наибо­ лее опасны в этом отношении теплофикационные каналы и те­ лефонная канализация, от которых имеются ответвления непосредственно в жилые дома. Опасность представляют также самотечные канализационные трубы, обычно работающие непол­ ным сечением, и водостоки. Однако в эксплуатации для газови­ ков они менее неприятны (в отношении распространения газа), чем теплосеть и телефонная канализация. Объясняется это тем, что канализация обычно прокладывается глубже газопроводов, а водостоки имеют хорошую вентиляцию через дождеприемные решетки.

Допускается совместная укладка газопроводов с давлением до 3 кгс/см2 в подземных проходных коллекторах и полупроходных каналах (высотой 1,4—1,6 м) с другими трубопроводами и кабелями (связи, освещения и силовыми) при условии выпол­ нения постояннодействующей вентиляции и освещения. Газопро­ вод, укладываемый в коллекторе, должен быть сварным и до­ ступным для осмотров и ремонта.

Глубина заложения газопроводов

Газопроводы, прокладываемые в земле, должны заглублять­ ся на такую величину, чтобы они были защищены грунтом от механических повреждений, а влияние возможных нагрузок от движущегося тяжелого транспорта не вызывало в трубах опас­ ных напряжений. При этом следует учитывать, что грунт для газопроводов является не только защитой от механических повреждений, но также и хорошей тепловой изоляцией. Поэто­ му чем глубже уложен газопровод, тем надежнее он предохра­ нен от механических повреждений и динамических нагрузок и в тем лучших температурных условиях находится. В связи с этим подземные газопроводы, по которым транспортируется влажный газ, должны укладываться ниже средней глубины промерзания.

21

Для газопроводов осушенного газа глубина прокладки принята 0,8 м до верха трубы, с возможностью уменьшения до 0,6 м в местах, где не предусматривается движение транспорта.

Наличие слоя грунта над газопроводом не только предохра­ няет газопровод от механических повреждений и предотвраща­ ет замерзание паров воды во влажном газе, но и защищает га­ зопровод от чрезмерных температурных напряжений. Известно, что изменение температуры приводит к возникновению дополни­ тельных напряжений (кгс/см2), величина которых может быть определена по формуле:

о = aEt,

где а — коэффициент термического линейного расширения ма­ териала трубы (для стали а = 0,000012); Е — модуль упругости материала трубы (для стали £ = 2,1-ІО6 кгс/см2); t — разность температур, °С.

При изменении температуры на 1°С в стальной трубе воз­ никает напряжение, равное 25 кгс/см2.

Величина напряжений, возникающих в газопроводе за счет изменения температуры, прямо пропорциональна разности меж­ ду температурой в момент строительства и фактической темпе­ ратурой грунта на глубине укладки газопровода. За темпера­ туру газопровода в момент строительства обычно принимают температуру наружного воздуха, при которой отдельные неза­ сыпанные участки труб соединяются вместе. Поэтому при мон­ таже газопроводов в летнее время не рекомендуется сваривать между собой отдельные незасыпанные участки труб днем. Луч­ ше это делать утром или перед соединением отдельные участки трубы присыпать грунтом.

Естественно, температура газопровода минимальна зимой. Она соответствует температуре грунта, окружающего трубы. Вполне понятно, что чем меньше глубина заложения газопро­ вода, тем ниже в зимнее время температура грунта. При про­ кладке газопровода в зоне промерзания грунта темпер-атура будет отрицательной. Если принять максимальную температуру

напряжения составят 25X40=1000 кгс/см2. При общих допусти­ мых напряжениях на сталь 1200—1300 кгс/см2, как мы видим, температурные напряжения составляют весьма значительную величину и с ними нельзя не считаться, а они могут быть еще большими, особенно на открытых участках газопровода (на мостах, эстакадах и т. п.). В последнем случае, очевидно, необ­ ходимо предусматривать устройства для восприятия этих напря­ жений. Такими устройствами являются компенсаторы.

Подтверждением того, что температурные напряжения пред­ ставляют определенную опасность для газопроводов, является

22

значительное увеличение случаев повреждений сварных стыков газопроводов в зимнее время. Это можно проследить по табл. 2,

Таблица 2

в которой дан анализ разрывов стыков на газопроводах Москвы за ряд лет.

Из таблицы видно, что около 50% годового количества по­ вреждений происходит в течение 3 месяцев (февраль, март и апрель). Здесь необходимо уточнить, что эти данные относятся ко времени обнаружения повреждений. Естественно, что сами повреждения происходят несколько раньше времени их обнару­ жения. Тем не менее бесспорно, что количество разрывов газо­ проводов в зимнее время больше, чем летом. Автор несколько раз наблюдал, как зимой после вскрытия до этого исправных газопроводов на сварных соединениях образовывались трещины и разрывы. Причиной таких повреждений может быть только охлаждение газопровода и возникновение дополнительных тем­ пературных напряжений.

Температурные напряжения в газопроводах увеличиваются с уменьшением глубины прокладки. Это обстоятельство долгое время создавало затруднения для решения вопроса о проклад­ ке газопроводов выше границы промерзания грунта. Понадоби­ лось проведение целого ряда исследовательских работ, чтобы прийти к решению о возможности уменьшения глубины заложе­ ния городских газопроводов.

Проведенные на открытых площадках под Москвой и в Мо­ скве наблюдения показали, что наиболее высокой температура грунта бывает в августе (табл. 3), а наибольшая глубина про­ мерзания — в феврале — марте (табл. 4).

Для наглядности изменение температуры грунта в летнее и зимнее время представлено графически на рис. 10. Из графика видно, что при глубине 0,75 м и более температура грунта зи­ мой изменяется на 4—5° С на каждые • 0,5 м. Следовательно, уменьшение глубины заложения газопроводов с 1,3 до 0,8 м увеличивает температурные напряжения на 100 кгс/см2, или на 8 % от допустимых.

Сказанное позволяет сделать вывод, что бояться уменьшен ния глубины заложения из-за увеличения температурных напря-

23

жений не следует, но считаться с ними необходимо. Следует обратить внимание еще на одно обстоятельство. Обычно счита­ лось, что при прокладке газопроводов ниже глубины промерза­ ния температура труб всегда положительная. На самом деле при снабжении природным газом в холодное время года тем­ пература труб бывает ниже нуля. Объясняется это тем, что зимой природный газ поступает в городские сети из дальних газопроводов с температурой — (1+2)° С и охдаждает трубы. Такая температура природного газа объясняется охлаждением его в газопроводе и при редуцировании на ГРС.

24

Определяя глубины промерзания грунта, следует помнить, что в городах поверхность дорожного покрытия полностью очищается от снега, а наличие снежного покрова уменьшает глубину промерзания.

Рис. 10. График изменения температуры грунта в летнее ii' зимнее время (для наиболее холодного года).

Увеличение глубины заложения труб удорожает строитель­ ство и усложняет производство эксплуатационных работ. По­ этому во всех случаях следует избегать излишнего заглубления труб.

Если газ влажный, в случае укладки труб в зоне мерзлого грунта, зимой, особенно в феврале, образуется большое количе­ ство снежно-ледяных закупорок, ликвидация которых связана со значительными трудностями. При укладке газопроводов в зоне мерзлого грунта следует учитывать возможность его пуче­ ния. Явление пучения присуще некоторым видам грунта и характерно для определенных районов страны. Случаи пучения отмечаются в Ленинградской, Вологодской, Калужской и неко­ торых других областях. Распространяется пучение обычно на глубину 0,65—0,70 глубины промерзания. Поэтому при проклад­ ке в таких грунтах газопроводы следует заглублять ниже гра­ ницы пучения.

Материал газопроводов

При строительстве газопроводов основным материалом яв­ ляются трубы, и стоимость их часто достигает 60—70% всех затрат на трубопровод.

25

В настоящее время для газопроводов в основном применяются стальные трубы. В последнее время начинают получать распро­ странение также полиэтиленовые трубы. Небольшое количество газопроводов выполнено из асбестоцементных труб. Стальные трубы пришли на смену чугунным, из которых раньше стро­ или газопроводы. Несмотря на меньшую долговечность по срав­ нению с чугунными, эти трубы получили всеобщее распростра­ нение потому, что при их применении обеспечивается большая плотность и прочность соединений и ускоряется строительство благодаря большей их длине. Если чугунные трубы допускают внутреннее давление в несколько килограммов на квадратный сантиметр, то стальные трубы могут изготовляться на давление в несколько десятков и даже сотен, что позволяет снабжать на­ селенные пункты газом от газопроводов высокого давления.

Применение стальных труб требует меньшего по сравнению с чугунными расхода металла на единицу длины газопровода и меньших затрат труда при строительстве. Вместе с тем сле­ дует отметить один весьма существенный недостаток стальных труб — они сильно подвержены коррозии. Поэтому перед ук­ ладкой в землю их надо защищать антикоррозионными покры­ тиями.

Промышленность выпускает значительное количество раз­ личных типов труб, но для газопроводов разрешается приме­ нять только такие, которые обладают необходимой прочностью и пластичностью, т. е. хорошо свариваются. Качество этих труб строго регламентированы соответствующими ГОСТ (табл. 5).

Для подземных газопроводов минимальная толщина стенок труб 3 мм. Основным типом сварных соединений гладкостенных трубопроводов является Ѵ-образное. Качество сварки всех сты­ ков подземных газопроводов проверяется внешним осмотром и после этого подвергается механическим испытаниям. Кроме то­ го, строительно-монтажная организация должна осуществлять физические методы контроля рентгеноили гамма-графйрова- нием и магнитографированием в сочетании с просвечиванием.

Основным видом изоляции стальных подземных газопрово­ дов являются битумные покрытия. В качестве усиливающей обертки изоляционных покрытий в последнее время наибольшее распространение получил стеклохолст. Начинают получать рас­ пространение также полиэтиленовые липкие ленты.

Противокоррозионные покрытия подземных газопроводов должны обладать следующими качествами:

ствия и не содержать компонентов, вызывающих коррозию ме­ талла труб.

26

При укладке изолированных труб в траншею особую осто­ рожность надо соблюдать при опускании труб, чтобы не повре­ дить изоляцию.

Полиэтиленовые трубы применяют в основном для распре­ делительных газопроводов низкого давления. Главным преиму­ ществом этих труб является высокая противокоррозионная стойкость. В связи с этим перед укладкой в грунт полиэтилено­ вые трубы антикоррозионными покрытиями не защищаются. Вместе с тем необходимо иметь в виду, что полиэтиленовые трубы имеют механическую прочность, во много раз меньшую, чем стальные. К тому же они обладают большим коэффициен­ том линейного расширения и боятся попадания на них нефте­ продуктов, масел и жиров.

Полиэтиленовые трубы имеют следующие основы физико­ механические характеристики:

27

Прочность сварного раструбного соединения на разрыв при

(разрыв по мате­ риалу трубы)

Для газопроводов применяются трубы из полиэтилена высо­ кой плотности (ПВП), удовлетворяющие требованиям МРТУ

условное давление 6 кгс/см2) для газопроводов среднего и типа

вмонтированные при строительстве в полиэтиленовые трубы. Это соединение (рис. 12) должно выполняться в условиях мастер­ ских и поставляется на место строительства в готовом виде. Возможно также присоединение ответвлений при помощи стан­ дартных полиэтиленовых литых фасонных частей (тройников и

28

29