книги из ГПНТБ / Иванцов, Олег Максимович. Индустриализация строительства магистральных трубопроводов

работающих под давлением 25 кГ/смК Такие трубы можно с успе­ хом использовать для сооружения отводов от магистральных газопроводов, коллекторов и других трубопроводов на промыслах, а также для разводящих сетей на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах, нефтебазах и т. д. Значение этой задачи становится особенно ясным, если учесть, что за 1959— 1965 гг. будет построено 5 тыс. км отводов и 23,1 тыс. км город­ ских газопроводных сетей.

Известны несколько методов изготовления железобетонных труб: прессование, пневматическое бетонирование, трамбование, центрифугирование, центрифугирование с вибрацией и заглажи­ ванием бетона, вибрирование при вертикальном положении труб, протяжка вибросердечника, термопрессование, вибропрессова­ ние и применение самонапрягаемого бетона.

Практический интерес представляют следующие конструкции

испособы производства.

1.Н а пряже нпо »а рми р о в а нн ы е трубы со стальным

отдельные трубы выдерживают давление до 25 кГкм?.

Таким образом, прочность труб этого типа пока еще не удо­ влетворяет поставленным требованиям.

Металлический цилиндр внутри стенки или внутренняя обли­ цовка обеспечивает герметичность (что особенно важно при транс­ порте газа и светлых нефтепродуктов), а также облегчает стыко­ вание труб. Однако при этом повышается металлоемкость и стои­ мость. Кроме того, трубы с металлической облицовкой менее устойчивы против коррозии. Возможно применение облицовки

21

из пластмассовых листовых материалов, а также покраска или горячее напыление поверхности труб. Однако эти методы нахо­ дятся пока в стадии предварительных разработок.

2. Напряженно-армированные трубы без цилиндра

Экономически более целесообразно изготовление напряженноармированных железобетонных труб без облицовки или сталь­ ного цилиндра. Интерес представляет производство таких труб по шведской трехступенчатой технологии, которая получила распространение не только в Швеции, но и в Норвегии, Индии, США и других странах.

По трехступенчатой технологии изготовляют трубы диаметром 400—900 мм, длиной 5 м, со стенкой толщиной не менее 45 мм; рассчитаны они на рабочее давление 13 кПсм?-.

Трубы состоят из железобетонного сердечника с предвари­ тельно-напряженной продольной арматурой, изготовленного мето­ дом центрифугирования. На сердечник навивается с предва­ рительным напряжением спиральная арматура. После этого в сердечник закачивают воду под давлением до 18 кГ/см? и выдер­ живают его в таком состоянии в течение нескольких часов. Если при этом стенки не пропускают воду, снаружи сердечника нано­ сится защитный торкретный слой бетона.

Для армирования используется высокопрочная проволока с временным сопротивлением на разрыв 19 000—22 000 кТ/см?. Бетон применяется марки 300.

ВСоветском Союзе напряженно-армированные трубы без

внутренней облицовки и сердечника выпускают Серпуховский и Московский заводы железобетонных изделий. Отличие техноло­ гии. принятой на этих заводах, заключается в том, что торкрет­ ный слой бетона наносится на сердечник без его обжатия внутрен­ ним давлением.

Трубы изготовляются диаметром 500—1000 мм, длиной 5 м, со стенкой толщиной 80—110 льм. Применяется бетон марки 300. В качестве рабочей арматуры используется высокопрочная про­ волока диаметром 2,5—5 мм с нормативным сопротивлением 17 000—20 000 кПсм?. Трубы рассчитаны на эксплуатационное давление 10 кГ/см?; испытание проводится на давление 15 кГ/см?.

3.Метод термопрессования

Вконце 1958 г. началось освоение выпуска предварительно­ напряженных труб диаметром 500—1000 мм, длиной 5 м, со стен­ кой толщиной 80 мм методом термопрессования. Этот метод раз­ работан институтом Проектстроймехаиизация Министерства строительства РСФСР.

22

Основное отличие технологии термопрессования от описан­ ного ранее способа в том, что бетонуплотняется вначале вибрирова­ нием, а затем прессуется гидравлическим давлением, передавае­ мым через внутреннюю эластичную форму. При таком методе одновременно с прессованием бетона происходит натяжение спи­ ральной арматуры. Технология изготовления труб термопрессо­ ванием одноступенчатая.

Бетон применяется марки 500. Цемента расходуется до 700 кг на 1 ж3 бетона. В качестве рабочей арматуры используется вы­ сокопрочная проволока диаметром 3 и 5 мм, прочностью 15 000—

Проф. Н. В. Михайлов предложил использовать в железо­ бетонных трубах самонапрягаемый бетон. Такой метод до этого не был известен в мировой практике.

Предложенный метод состоит в следующем. Подготовляется арматурный каркас, который затем бетонируется торкретирова­ нием. При твердении в горячей ванне бетон расширяется в объеме и натягивает спиральную и продольную арматуру.

АСБОЦЕМЕНТНЫЕ ТРУБЫ

Асбоцементные трубы выпускают диаметром до 1000 мм', рассчитаны они на давление до 10 кГ/см2 и широко применяются при строительстве водопроводов и канализационных сетей, При определенных условиях эти трубы могут быть использованы и для газопроводов низкого давления.

Асбоцементные трубы по сравнению со стальными обладают рядом преимуществ: они не подвержены почвенной коррозии (т. е. не требуют защитных покрытий) и не разрушаются под воз­ действием блуждающих токов. Малая водопоглощаемость обе­ спечивает прочность асбоцементных труб при низких температу­ рах. Стоимость их почти в 2 раза ниже стальных труб (табл. 8).

В 1943—1944 гг. в районе г. Андижан был сооружен асбоцемент­ ный газопровод диаметром также 300 мм, протяженностью 8 км, который соединил нефтепромысел с городом. Этот газопровод успешно эксплуатируется при давлении 2 кПс.м?' и по настоящее время. За весь период эксплуатации разрушений труб не наблю-

23

ммк стоимости стальных,

%

далось. Были только отдельные случаи нарушения герметичности, вызванные выдавливанием резиновых колец из соединительных муфт.

Для более широкого внедрения асбоцементных труб в трубо­ проводное строительство институты ВНИИСТ, ВНИИАсбоцемент и ВНИИГаз провели специальные исследования. В резуль­ тате этих исследований разработана новая технология изгото­ вления асбоцементных труб и улучшены соединительные муфты.

Новые трубы обладают более высокой прочностью и меньшей

Для этих труб применяется цемент марки 400 Воскресенского завода (88%) и асбест ПЗ-60 и ПЗ-70 (12%); причем качество асбеста значительно улучшено. Намотка труб по новой техноло­ гии осуществляется более тонкими слоями; разностенность и овальность незначительны. Максимальное отклонение толщины стенки не превышает -{-1,8 и —1 мм от номинального значения; овальность составляет около 0,3%. Газопроницаемость воздушно­ сухих труб не более 0,5 л/м2 час ати, а после увлажнения изнутри в течение суток 0,03 л/м2 час ати.

Башкирский научно-исследовательский институт УфНИИ раз­ работал технологию пропитки стенок асбоцементных труб нефтя­ ными остатками, содержащими до 30% парафина. Такая про­ питка делает трубы более непроницаемыми при избыточном давлении и при вакууме.

В настоящее время в Башкирии строится опытно-производ­ ственный газопровод из асбоцементных труб для транспорта

Трубы соединяются на муфтах типа «Жибо». Уплотнение муфто­ вых соединений осуществляется бензостойкой резиной на основе синтетического каучука и нейрита. Трубы для строительства газопровода поставляет Сухоложский асботрубный завод, кото­ рый освоил новую технологию их изготовления с повышенной

24

ТРУБЫ ИЗ ПЛАСТМАСС И СТЕКЛОПЛАСТМАСС

Пластмассовые трубы имеют ряд серьезных преимуществ перед стальными. Они не подвержены почвенной коррозии, не требуют гидроизоляции и электрозащиты. Многие пластмассы инертны к углеводородным средам, обладают полной коррозийной устой­ чивостью при транспортировании даже сернистых нефтей и газов.

Пластмассовые трубы имеют более гладкую внутреннюю по­ верхность, поэтому их пропускная способность на 12—15% выше, чем у стальных.

Незначительный вес пластмассовых труб, возможность сварки или склейки стыков позволяют монтировать трубопроводы с не­ большими трудовыми затратами, применяя несложные машины. По зарубежным данным пластмассовые трубопроводы удается монтировать в 10 раз быстрее стальных того же диаметра.

ВСоветском Союзе выпускают пластмассовые трубы из вини­ пласта, полиэтилена, фаолита и текстолита диаметром не более 150 мм, рассчитанные на рабочее давление до 6 кГ/смК

ВСША пластмассовые трубы диаметром 375 мм, рассчитан­ ные на давление до 15 кГ/см2, применяют для газопроводов на распределительных городских сетях, а также для трубопроводов на нефтепромыслах нефтеперерабатывающих и газовых заводах. Такие трубы изготовляют из поливинилхлорида, бутиратацетатцеллюлозы, сополимеров стирола и других материалов.

Впоследнее время в США все более широкое применение находят трубы из сополимера акрилонитрилагбутадиенстирола

(«краластик»). Эти трубы используются в трубопроводах для транспортировки природного газа, сырой нефти (кроме высоко­ парафинистой), газолина, рассолов, кислот, хлора и других вы­ сокоагрессивных сред.

В Германии еще свыше 20 лет назад началось строительствотрубопроводов из поливинилхлорида. Общая протяженность та­ ких трубопроводов достигает несколько тысяч километров. В Италии из поливинилхлоридных труб типа «Грозинтекс» про­ ложены опытные участки газопроводов, эксплуатируемых под давлением от 6 до 25 кГ/см2. Отдельные трубы газопроводов соединены в раструб на специальном клее с последующей обвар­ кой раструба. Стоимость таких труб в Италии равна стоимости стальных труб.

Краткие сведения, приведенные выше, позволяют сделать вывод, что для газо- и нефтепроводов диаметром более 300 мм среднего и высокого давления существующие в настоящее время пластмассовые трубы не могут быть использованы.

Для таких трубопроводов более перспективно применение труб из пластмасс, армированных стекловолокном. Стеклопластмассы — это новый технический материал, в котором удачно сочетаются высокие прочностные свойства стекловолокна (его прочность выше, чем у стали) и пластмассы.

26

Глава II

ИЗОЛЯЦИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ИНДУСТРИАЛЬНЫМИ МЕТОДАМИ

МЕХАНИЗАЦИЯ ОЧИСТНЫХ И ИЗОЛЯЦИОННЫХ РАБОТ НА ТРАССЕ

Подземные трубопроводы подвергаются почвенной коррозии^ а также коррозии, вызываемой блуждающими токами.

Воздействие грунтов обусловливается их коррозийной актив­ ностью. Наиболее коррозийны минерализованные грунты, засо­ ленные суглинки, супеси, торфяные болотные грунты и т. п.

Блуждающие токи, источником которых являются электри­ фицированные железные дороги, часто достигают значительной величины и распространяются на 10 км и более от железнодорож­ ных путей. В трубопроводах без электрозащиты возникают наве­ денные токи до 1000 а. В местах выхода токов происходит интенсив­ ное разрушение металла труб.

На магистральных трубопроводах Советского Союза приме­ няется комбинированная защита от коррозии, т. е. используются изоляционные покрытия и средства электрозащиты.

Только изоляционные покрытия не могут обеспечить надеж­ ную долговременную защиту. В то же время защита трубопрово­ дов одним электрическим током требует больших затрат энергии. Например, для электрозащиты 1 км трубопровода диаметром 529 мм необходима установка мощностью около 10 кет. Таким образом, лучшим решением является комбинированная защита.

Однако наложение отрицательных потенциалов на изолиро­ ванный трубопровод приводит к некоторому ухудшению свойств покрытий вследствие того, что на границе металл — покрытие происходит подщелачивание электролита, а при повышении тока начинает выделяться водород за счет электролиза воды.

Повышенпе щелочности электролита и выделение водорода ухудшает сцепление покрытия с металлом, что ускоряет разру­ шение последнего.

28

Скорость разрушения зависит от качества покрытия, которое в свою очередь определяется качеством исходных материалов, надежностью конструкции изоляции, а также принятыми спосо­ бами изоляционных работ и условиями их выполнения. Следова­ тельно, от качества очистных и изоляционных работ в значитель­ ной степени зависят сроки службы трубопровода.

Суммируя отечественный и зарубежный опыт очистных и изо­ ляционных работ, все многообразие существующих методов можно свести к следующим основным схемам.

I. Очистка и изоляция трубопровода непосредственно на трассе с приготовлением на месте изоляционных мастик.

II. Очистка и изоляция труб на трассе с применением мастик заводского изготовления.

III. Очистка труб и нанесение консервационного покрытия на трубопрокатных заводах; снятие консервационного покрытия на трассе и дальнейшее ведение работ (кроме очистки) по схемам I или II.

IV. Очистка и грунтовка (праймирование) труб на трубопро­ катных заводах; нанесение изоляции на трассе.

V. Нанесение на отдельные трубы или секции изоляции на централизованных базах и полигонах с последующей изоляцией сварных стыков на трассе.

VI. Нанесение изоляции на трубопрокатных заводах.

VII. Нанесение изоляции на специализированных изоляцион­ ных заводах.

Изоляция магистральных трубопроводов в Советском Союзе осуществляется в основном по схемам I и II. Высокий уровень меха­ низации позволил добиться в выполнении работ по этим схемам больших успехов.

В результате транспортировки и длительного нахождения под открытым небом трубы корродируют и загрязняются. Кроме того, они часто бывают недостаточно очищены от окалины. Таким обра­ зом, в условиях трассы выполняются трудоемкие операции по очистке.

Очистка трубопроводов полностью механизирована. До не­ давнего времени наиболее распространенной была очистная ма­ шина ОМЛ-1, выполнявшая очистку и праймирование трубопро­ вода. Применение этой машины позволило механизировать очист­ ные работы примерно на 95%. Однако производительность ОМЛ-1 (две машины, работающие последовательно, очищают за смену максимально 0,4—0,5 км труб диаметром 720 мм) значительно ниже производительности изоляционных и землеройных машин. Кроме того, качество очистки трубопроводов больших диаметров невысокое, из-за чего приходилось вести работу в два-три про­ хода.

Для повышения темпов и качества очистки труб были созданы новые машины ОМЛ-2 и ОМЛ-3, которые в конструктивном отно­ шении также оказались мало удачными.

29