База книг в электронке для ЭНН УТЭК / трубопроводы / remont_i_rekonstruktsiya_lineynoy_chasti_magistral_nykh_trub

21

Капитальный ремонт магистральных нефте- и –продуктопроводов осуществляют как с остановкой, так и без остановки перекачки продукта. Во втором случае давление в трубопроводе на ремонтируемом и прилегающих к нему участках снижают до расчетной величины, обеспечивающей безопасное проведение работ.

3. Виды работ при капитальном ремонте

Все виды работ при капитальном ремонте трубопроводов можно подразделить на подготовительные и основные.

Подготовительные работы независимо от технического состояния трубопровода, сложности, объема ремонтных работ, технологической схемы ведения капитального ремонта и комплектации ремонтных колонн машинами и механизмами включают:

а) определение участков трубопровода, требующих капитального ремонта; б) определение характера и объема ремонтных работ по отдельным участкам

трубопроводов; в) составление проектно-сметной документации и графиков производства работ;

г) подготовку условий для ведения работ (определение мощности ремонтностроительных участков и при необходимости наращивание их мощности, подготовка жилья для рабочих, завоз материалов, механизмов и машин на участки трубопровода, требующие ремонта, и др.).

Основные работы при капитальном ремонте трубопроводов включают земляные работы, подъем трубопровода и укладку его на лежки, очистку трубопровода от старой изоляции, производство сварочных работ, изоляцию и укладку трубопровода с последующей его засыпкой [стоимость работ от общей стоимости капитального ремонта трубопровода (земляные работы - 27-28%, подъема и укладки трубопровода-6-6,5%, очистные работ-8- 15%, сварочные работ - 4-5%, нанесения изоляционного покрытия-40-45%, засыпка трубопровода - 5-5,5%)].

4. Организационно-технологические схемы капитального ремонта магистральных трубопроводов

Конкретных методов производства капитального ремонта линейной части магистральных трубопроводов в зависимости от их состояния с привязкой к конкретным природно-климатическим условиям и техническому оснащению передвижных ремонтностроительных колонн в отечественной и зарубежной практике существует более 20.

На практике наиболее часто применяют одну из следующих схем ведения капитального ремонта:

1)с подъемом трубопровода на бровку траншеи;

2)с заменой труб на ремонтируемом участке;

3)без подъема трубопровода и без остановки перекачки по нему с подкопкой под трубопровод и оставлением земляных перемычек (тумб);

4)с подъемом и укладкой трубопровода на лежки в траншее без остановки перекачки.

I. Капитальный ремонт с подъемом и укладкой на бровку траншеи применим для трубопроводов диаметром не более 325 мм, когда состояние сварных стыков и самих труб хорошее. Основной вид работ в данном случае - замена изношенной изоляции и частичное усиление металла труб заваркой коррозийных каверн. В момент подъема и укладки трубопровода на бровку траншеи перекачку нефтепродукта по нему останавливают. В дальнейшем при очистке трубопровода от старой изоляции, заварке каверн и коррозийных мест, а также при нанесении изоляционного покрытия перекачку не останавливают.

II. Капитальный ремонт с заменой труб на ремонтируемом участке применяют для трубопроводов, независимо от их диаметра, при очень плохом состоянии сварных стыков и

23

1.Произвести замену поврежденного изоляционного покрытия трубопровода при неповрежденной трубе.

2.Произвести замену поврежденного изоляционного покрытия трубопровода с предварительной заваркой каверн металла труб, установкой муфт на стенки труб без выбраковки последних и вырезки их участков.

3.Произвести замену поврежденного изоляционного покрытия трубопровода с

предварительной заваркой каверн металла труб, установкой муфт на стенки труб с выбраковкой последних и вырезкой их участков.

4. Произвести прокладку новой нитки трубопровода параллельно действующей с последующим отключением ее, извлечением и использованием в качестве металлолома (возможен ремонт части труб путем заварки каверн труб, приварки муфт на стенки труб).

Работы по замене поврежденного изоляционного покрытия трубопровода выполняют не в полном объеме при условии усиления электрохимической защиты трубопровода до уровня, обеспечивающего его коррозионную защищенность. При этом затраты на дополнительную электроэнергию должны быть равны или меньше затрат на замену изоляционного покрытия, что определяется проектом производства работ (ППР).

Технология производства работ по прокладке новой нитки трубопровода параллельно действующей аналогична технологии строительства трубопровода.

5.2.Подготовительные работы

Вподготовительный период при капитальном ремонте магистрального трубопровода одной из основных операций является определение положения подземных трубопроводов, т.е. уточнение оси трассы и определение глубины заложения. Правильное определение положения трубопровода до начала земляных работ позволяет значительно облегчить условия работы по вскрытию и обеспечивает сохранность тела трубы. Обычно положение трубопровода по трассе ремонтируемого участка определяют с применением специальных трассоискателей или шурфованием. Результаты измерений глубины заложения трубопровода наносят на колышки, забиваемые строго по оси трубопровода через 50 м, а на участках с малой глубиной заложения и сильно пересеченным микрорельефом - через 25 м.

Работы по планировке участка ремонтируемого трубопровода начинают после отвода земельных участков, получения разрешения на производство работ от заказчика и определения действительной глубины залегания трубопровода.

Ширина полосы отвода на период ремонта МТ должна быть согласована с землепользователями и лесничествами заблаговременно.

5.3. Земляные работы при ремонте трубопроводов

Земляные работы при капитальном ремонте магистральных трубопроводов выполняют без остановки перекачки и без снижения рабочего давления, поэтому при проведении земляных работ большое внимание должно быть уделено мерам по обеспечению безопасной работы и предотвращению повреждений действующего трубопровода.

Все подземные коммуникации в месте прохождения трассы трубопровода, как пересекающие ее, так и проходящие в полосе отвода, а также все задвижки на самом трубопроводе, аварийные хомуты должны быть указаны на продольном профиле ремонтируемого участка трубопровода.

Земляные работы в зоне расположения подземных коммуникаций могут производиться только в присутствии производителя работ или мастера.

Работы в месте расположения высоковольтных и слаботочных кабелей (силовых и телефонных) могут производиться только в присутствии представителя организации, в ведении которой находится кабель.

24

В случае обнаружения подземной коммуникации, не указанной в проектной документации, необходимо немедленно прекратить работы, принять меры к защите коммуникаций от повреждения и вызвать на место представителя организации, эксплуатирующей эти коммуникации. Работу экскаваторов надо прекращать на расстоянии не менее 5 м от коммуникации.

Для сокращения объема ручных земляных работ при работе одноковшовых экскаваторов подземные коммуникации необходимо вскрывать заранее. В этих случаях экскаватор можно установить на минимально допустимом расстоянии, обеспечивающем сохранность коммуникации.

При вскрытии коммуникаций должны быть приняты все меры против их повреждения. Особенно осторожно надо обращаться с электрическими кабелями и трубопроводами из керамических и асбоцементных труб, которые легко могут быть повреждены лопатами или кирками.

Если кабель висит в траншее, он легко может быть поврежден. Поэтому все кабели, после того, как они вскрыты, должны быть уложены в деревянные короба, которые необходимо закрепить в стенках траншеи. Если кабель пересекает магистральный трубопровод под острым углом, то короб может получиться значительных размеров и поэтому его необходимо установить на подпорки. На таких же подпорках или козлах надо укреплять и трубопроводы, собранные из отдельных труб, особенно, если стыки труб окажутся в траншее. Иногда вместо подпорок короба подвешивают к бревнам или трубам, уложенным поперек траншеи.

Все работы у бровки полотна железной дороги должны проводиться по согласованию с дорожным мастером участка, с установкой оградительных железнодорожных знаков и с соблюдением установленных правил эксплуатации железных дорог.

5.3.1 Планировка трассы

Для устойчивой работы экскаваторов и других машин и механизмов трасса трубопровода должна быть предварительно спланирована.

Для трубоукладчиков полоса должна планироваться с уклоном от траншеи — для более полного использования их грузоподъемности при минимальном вылете стрелы.

Планировка выполняется параллельными проходами бульдозера в обе стороны.

Рис. 5.1. Планировка трассы бульдозером.

При планировке (рис. 5.1) отвал бульдозера устанавливается на высоте гусениц или несколько ниже. При движении нож срезает бугры и засыпает впадины. При этом на отвале

25

находится некоторый запас грунта, не более половины возможной загрузки, так как грунт, находящийся на отвале в большем объеме, затрудняет управление глубиной резания.

Примерно 0,5 длины ножа должно находиться над спланированной площадью. Такое перекрытие несколько сокращает производительность при лучшем качестве планировки, так как при этом не остаются боковые валики от грунта, ссыпающегося с отвала. Выравнивание грунта, особенно малосвязанного, выполняется движением бульдозера задним ходом. Отвал собственным весом разравнивает и несколько уплотняет грунт.

5.3.2 Форма и габариты траншей

Траншея, разрабатываемая при ремонте трубопровода, должна отвечать определенным требованиям. Ее размеры зависят от способа производства ремонтных работ и диаметра ремонтируемого трубопровода. Практикой ремонта трубопроводов установлено, что размеры траншей должны быть не менее указанных в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Размеры траншей при различных способах ремонта трубопроводов

26

Рис. 5.2. Формы траншей при различных способах вскрытия:

а — требуемый профиль траншеи для производства ремонтных работ; б — профиль траншеи, вскрытой с применением роторного экскаватора ЭР-4; в — то же, с применением роторного экскаватора ЭР-5; г — то же, с применением многоковшового экскаватора ЭТУ353; д, е — форма траншеи, вскрытой одноковшовым экскаватором; 1 — грунт, разрабатываемый экскаватором; 2 — грунт, вынимаемый вручную.

Ремонтируемый трубопровод должен быть вскрыт до нижней образующей и расположен но центру траншеи. При механизированном производстве очистных и изоляционных работ форма и размеры траншеи должны обеспечивать проход машин и механизмов, работающих в траншее на приподнятом трубопроводе. Профиль траншеи для ведения ремонтных работ на приподнятом в траншее трубопроводе должен соответствовать показанному на рис. 5.2, а.

Поскольку при ремонте трубопроводов часть работ выполняется в траншее людьми, особое внимание следует уделять вопросу предотвращения несчастных случаев от обвалов стенок траншей, устойчивость которых не превышает нескольких дней. Для этого, кроме максимально возможного сокращения разрыва менаду вскрытием трубопровода и остальными ремонтными работами, траншеи роют обычно с откосами.

Наибольшая допустимая крутизна откосов траншей при благоприятных гидрогеологических условиях назначается в соответствии с табл. 5.2.

При неблагоприятных гидрогеологических условиях (повышенной влагонасыщенности, возможности естественного разрушения грунтов) и для грунтов, не указанных в табл. 5.2, крутизну откосов следует назначать в индивидуальном порядке.

Длина раскапываемого участка траншеи зависит от свойств грунта и принятого темпа работ. Значительное опережение подготовки траншеи в песчаных грунтах (барханах) вообще недопустимо. Опыт показал, что максимальная длительность устойчивости траншеи в таких грунтах определяется двумя-тремя сутками при условии отсутствия значительных ветров.

Даже в крепких грунтах максимальный срок устойчивости стенок траншеи при отсутствии дождей определяется 10—15 сутками. При значительном опережении подготовки траншеи и отставании других ремонтных операций могут произойти обрушения стенок, заносы траншеи песком и затопления ее водой. Это приводит к дополнительным работам по расчистке траншеи вручную и, следовательно, удорожанию стоимости ремонта и увеличению сроков его выполнения.

27

5.4. Производство земляных работ при вскрытии трубопровода

Земляные работы при капитальном ремонте магистральных трубопроводов являются наиболее трудоемкими и значительными по объему.

Ручной труд при производстве земляных работ допускается только в местах, где механизация работ затруднена (в горных районах, на участках, не проходимых для механизмов, на резких поворотах трассы, при подходе к линейным задвижкам, при пересечении трассы трубопровода другими трубопроводами, кабелем и т. д.).

Наша промышленность пока еще недостаточно выпускает специальных экскаваторов для вскрытия траншей ремонтируемых трубопроводов. Поэтому управления, занимающиеся ремонтом магистральных трубопроводов, применяют различные землеройные машины (роторные, цепные и одноковшовые экскаваторы, иногда бульдозеры), не предназначенные для выполнения указанных работ.

5.4.1. Вскрытие трубопровода многоковшовыми экскаваторами

Многоковшовые экскаваторы производят непрерывное резание грунта с выгрузкой этого грунта на вращающийся транспортер и оттуда в отвал. Перемещение экскаватора вдоль фронта работ осуществляется одновременно с разработкой грунта без остановок и выключения агрегатов, т. е. многоковшовые экскаваторы являются машинами непрерывного действия.

Многоковшовые экскаваторы предназначены для рытья траншей с вертикальными стенками в сухих связных грунтах на непересеченной местности. Но если на них установить сменные откосники, то они могут копать траншеи с наклонными стенками в несвязных грунтах (рис. 5.2, б, в).

Для вскрытия траншей ремонтируемых трубопроводов применяются многоковшовые экскаваторы нескольких марок в зависимости от диаметра вскрываемого трубопровода.

При рытье траншей многоковшовыми экскаваторами грунт из траншей вынимается не весь. Следует оставлять над трубой слой грунта толщиной 15—20 см, чтобы избежать повреждения трубопровода ковшами экскаватора. Остальной грунт вынимается вручную.

При слабых грунтах и при ремонте трубопровода в траншее для рытья ее лучше применять универсальный экскаватор типа ЭТУ-353, так как указанный экскаватор отличается от других наличием шнековых устройств, позволяющих рыть траншеи ступенчатого профиля (рис. 5.2, г).

Применение многоковшовых экскаваторов считается целесообразным на участках длиной не менее 200 м.

Роторные экскаваторы, имеющие более длинные гусеницы, как например ЭР-7А, можно применять для рытья траншей на больших продольных уклонах — в пределах 20°.

Производительность многоковшовых экскаваторов подсчитывается по формуле

vhb,

где П — производительность в м31ч; v — скорость передвижения экскаватора в м/ч; h — глубина копания в м.

Выбор многоковшовых экскаваторов для конкретных условий работ определяется диаметром труб и принятым темпом работ.

5.4.2. Вскрытие трубопровода одноковшовыми экскаваторами

Одноковшовые экскаваторы в соответствии с различным устройством рабочего оборудования подразделяются на экскаваторы с прямой лопатой, обратной лопатой, с ковшом драглайна или грейдера.

28

На ремонте магистральных трубопроводов наиболее распространены одноковшовые экскаваторы с обратной лопатой емкостью ковша 0,5—0,65 м3.

Одноковшовые экскаваторы применяются для рытья траншей в сыпучих, сильно влажных грунтах, где необходимо рыть траншею с большими откосами, в разрыхленных скальных грунтах и в грунтах с каменистыми включениями (крупный щебень, валуны), на всех переходах через балки, овраги, а также на кривых участках.

Кроме того, одноковшовые экскаваторы применяются во всех случаях, когда трубопровод уложен на глубине, большей, чем предельная глубина копания для данной конструкции многоковшового экскаватора, а также в тех случаях, когда из-за пересеченной местности глубина траншеи часто меняется.

Профиль траншеи, разрабатываемой одноковшовым экскаватором. представлен на рис. 5.2, д.

Для горизонтальных углов поворота трубопровода, которые выполняются из кривых труб, принудительно согнутых на специальных станках, наиболее целесообразно применение одноковшовых экскаваторов.

При выборе одноковшовых экскаваторов надо так же, как и при выборе многоковшовых экскаваторов, исходить из диаметра ремонтируемого трубопровода и принятого темпа работ.

Производительность одноковшовых экскаваторов П в м3/ч подсчитывается по формуле

60enkнkв ,

где в — емкость ковша в м3; п — число циклов за 1 мин; kH — коэффициент наполнения ковша грунтом; kB — коэффициент использования экскаватора по времени за смену.

5.4.3.Вскрытие трубопровода специальными экскаваторами

Вцелях безопасности рабочий орган землеройной машины должен вынимать грунт, оставляя над ремонтируемым трубопроводом слой земли не менее 15 см.

Механизация земляных работ при ремонте трубопроводов диаметром 529—1020 мм в зависимости от типа применяемых многоковшовых экскаваторов колеблется от 17 до 55% причем ручная доработка траншеи увеличивается с увеличением диаметра трубопровода.

Конструктивное исполнение существующих многоковшовых экскаваторов неизбежно приводит к отклонению рабочего органа от оси вскрываемого трубопровода. При уменьшении зазора между ковшами рабочего органа экскаватора и трубопроводом возрастает вероятность повреждения поверхности трубы. Увеличение зазора или отклонение экскаватора в сторону от вскрываемого трубопровода повышает объем ручной доработки траншеи.

Применение одноковшовых экскаваторов позволяет почти полностью механизировать процесс вскрытия трубопроводов, однако объем вынимаемого грунта в этом случае намного больше необходимого. Это объясняется тем, что грунт между трубопроводом и стенкой траншеи вынимается на всю ширину ковша экскаватора. Так, при использовании экскаватора марки Э-652 (ширина ковша 910 мм), наиболее часто применяемого при ремонте магистральных трубопроводов, объем вынимаемого грунта для трубопровода диаметром 529

ммпримерно в 2 раза больше необходимого.

Кроме того, необходимо учитывать, что производительность одноковшового экскаватора в 1,5—2 раза меньше производительности многоковшового экскаватора той же мощности и веса, и стоимость траншеи, вскрываемой одноковшовым экскаватором, часто в 2—2,5 раза больше стоимости траншеи, вскрываемой многоковшовым экскаватором.

Применение одноковшовых экскаваторов на вскрытии действующей трубопроводной магистрали, нежелательно и с точки зрения техники безопасности, так как непрерывное

29

контролирование точного движения ковша требует большого внимания и сопряжено с опасностью повреждения поверхности ремонтируемого трубопровода ковшом экскаватора.

Также существуют экскаваторы, позволяющие вскрывать ремонтируемый трубопровод до нижней образующей за один проход экскаватора без применения ручного труда. Профиль и размеры получаемой траншеи (рис. 5.2, е) позволяют полностью механизировать все работы по ремонту трубопровода и выполнять их в траншее, что особенно важно для трубопроводов большого диаметра, заполненных нефтепродуктом; применять специальные машины для механизированной очистки трубопровода от грязи и старой изоляции и машины по механизированному наложению изоляционного покрытия, предназначенные для работы в траншее на «бесконечном» трубопроводе (без его разрезания); уменьшить необходимую высоту подъема трубопровода при укладке его на лежки на дне траншеи; снизить напряжения в стенке ремонтируемого трубопровода при подъеме в момент отрыва его от постели и сохранить постель и проектную глубину заложения трубопровода.

К наиболее тяжелым грунтам, которые в состоянии разрабатывать вскрышные экскаваторы, относятся: жирная и мягкая глина, тяжелый суглинок, гравий крупный, галька и щебень крупностью до 40 мм, сухой лёсс и лёсс естественной влажности, смешанный с гравием и галькой, растительная земля или торф с корнями диаметром 30—40 мм.

5.5. Водоотлив

Разработка грунта ниже горизонта грунтовых вод должна производиться с применением открытого водоотлива или искусственного понижения уровня грунтовых вод.

При открытом водоотливе из расположенных вдоль траншеи приемных колодцев вода удаляется непосредственно насосами. При небольшом притоке грунтовых вод колодец изготовляют в виде деревянного бездонного ящика размером 0,7 х 1 м или 1 х 1 м, в стенках которого просверливают отверстия для стока воды, закрываемые сеткой.

При значительном притоке грунтовых вод устраивают водосборные колодцы размером 2 X 1,5 м и располагают их вне траншеи. Для размещения всасывающего клапана и обеспечения стока воды в колодец его дно должно быть ниже дна траншеи на 0,7 — 1 м.

В процессе работ колодец довольно быстро заносится грунтом, поэтому для его очистки при насосных агрегатах помимо моториста должен находиться дежурный рабочий.

Для предупреждения размыва грунта необходимо устраивать приямки (колодцы) с ограждением, а также направлять приток воды к ним по лоткам или канавкам.

Для водоотлива применяют центробежные насосы самой простой конструкции, так как удаляемая вода сильно загрязнена грунтом.

При значительном притоке грунтовых вод целесообразно применять передвижные водопонизительные установки, смонтированные на тележке и оборудованные центробежными или вакуумными насосами производительностью от 50 до 400 мз/ч.

Для откачки дождевых, талых и грунтовых вод из траншей и колодцев, а также стоячих вод из мелких водоемов предназначены установки, состоящие из самовсасывающего центробежного насоса, смонтированного на специальной раме, прикрепленной к заднему мосту трактора.

5.6. Засыпка трубопровода

Трубопровод начинают засыпать только после получения разрешения на засыпку. Это разрешение подтверждает, что все работы (сварка, рытье траншей, изоляция и опуск трубопровода в траншею) выполнены в соответствии с действующими техническими условиями и проектом.

В тех местах, где уложенный трубопровод нельзя засыпать грунтом, вынутым из траншеи, так как этот грунт содержит крупные включения (камень, щебень), которые могут

30

повредить изоляцию, производится присыпка трубопровода рыхлым грунтом на высоту 0,2 м над верхом трубы.

5.6.1. Засыпка трубопровода траншеезасыпателем

Для засыпки трубопроводов применяются как бульдозеры так и траншеезасыпатели. Роторный траншеезасыпатель предназначен для засыпки траншеи с уложенным в нее

трубопроводом со стороны отвала грунта, а также присыпки дна траншеи и уложенного трубопровода растительным слоем грунта или привозным грунтом.

Траншеезасыпатель обеспечивает высокое качество работ, так как засыпка производится разрыхляемым грунтом; исключается непосредственное попадание комьев грунта на трубу; отсыпанный валик имеет правильную форму и не требует, как правило, планировки, обеспечивает хорошее заполнение грунтом пазух между трубой, дном и стенками траншеи.

5.6.2. Засыпка трубопровода бульдозером

Наиболее распространены на засыпке траншей бульдозеры.

При засыпке траншей цикл работы бульдозера состоит из следующих повторяющихся операций: набора грунта, перемещения грунта, выгрузки его в траншею, возвращения бульдозера к месту набора грунта. Первые три операции составляют рабочий ход бульдозера, а последняя — холостой.

Наиболее высокая производительность бульдозера достигается при установке отвала под наивыгоднейшим углом резания, при движении его с наибольшей скоростью и захвате грунта из бруствера максимально возможной шириной отвала.

Бульдозерами траншеи засыпают несколькими способами. При прямолинейном способе засыпки (рис. 5.3, а, г) бульдозер отъезжает от бруствера, фиксирует отвал (так, чтобы низ отвала отстоял от уровня земли на 10— 15 см), движется вперед и перед бровкой траншеи полностью опускает отвал. Продолжая двигаться вперед, бульдозер сталкивает грунт в траншею. После этого он движением назад возвращается в первоначальное положение и повторяет цикл вновь.

Большие траншеи засыпать этим способом нецелесообразно, так как для отделения от массива большой порции грунта приходится резать грунт боковой кромкой отвала при неблагоприятном внецентровом его расположении.

Траншеи небольшого профиля сечением примерно до 0,85 х 0,6 м засыпаются универсальным бульдозером при движении его вдоль траншеи (рис. 5.3, д). При этом отвал бульдозера в плане должен быть поставлен под углом 62° к продольной оси трактора.

Траншеи большого сечения засыпаются как универсальным бульдозером, так и бульдозером с неповоротным отвалом. При этом отвал универсального бульдозера должен быть установлен под углом 90° к продольной оси трактора.