- Трубопроводы и их сооружения следует проектировать с учетом максимальной индустриализации строительно-монтажных работ за счет применения, как правило, труб с заводской изоляцией и сборных конструкций в блочно-комплектном исполнении из стандартных и типовых элементов и деталей, изготовленных на заводах или в стационарных условиях, обеспечивающих качественное их изготовление. При этом принятые в проекте решения должны обеспечивать бесперебойную и безопасную эксплуатацию трубопроводов.

- Прокладка газопроводов, за редким исключением, производится подземным способом в специально оборудованных траншеях. Надземные газопроводы разрешается строить в заболоченной местности, при большой неровности местности.

- При прокладке газопровода через искусственные препятствия должны строиться водоотводные каналы.

- Материалом труб следует выбирать хладостойкие материалы: Сталь 06ГФБАА, Сталь 09ГСФ и др.

4 СУЩЕСТВУЮЩИЕ РЕШЕНИЯ В ОБЛАСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ

При проектировании главным образом учитываются экономическая целесообразность того или иного решения, сложность реализации, экологичность, а также просчитывается надежность данной системы. Еще на этом этапе закладываются требования по обслуживанию и эксплуатации магистрального газопровода.

4.1 ПОДГОТОВКА СТРОИТЕЛЬНОЙ И ОХРАННОЙ ЗОН

Первым делом подготавливают строительную зону. Это заключается в вырубке деревьев по трассе газопровода. Как было сказано в самом начале, в условиях мерзлоты в основном произрастают деревья с поверхностной корневой системой, что облегчает работы, однако есть в этом и сложности. Главная проблема тут то, что такой покров отлично защищает грунт от оттаивания. При снятии же этого слоя протаивания могут иметь большую глубину, за счет чего могут происходить просадка грунта, особенно в нагруженном состоянии.

Решение данной проблемы заключается в уменьшении ширины строительной полосы и высаживании новой растительности по окончании строительных работ.

В дальнейшем в процессе обслуживания газопровода останется лишь следить за ростом такого защитного слоя, чтобы не давать ему сильно разрастись. Тогда, при необходимости вскрыть трубу, не потребуется снова проводить вырубку растительности, а растения обеспечат небольшую защиту от протаивания.

4.2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРАНШЕЙ ДЛЯ ПОЗЕМНОГО МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА

На сегодняшний день для прокладки газопровода подземным способом сооружают специальные траншеи.

Суть таких сооружений очень проста. Во-первых, это позволяет

качественно уложить трубопровод на необходимую расчетную величину без изначальных изгибов. Достигается это тем, что в траншеи через определенное расстояние, рассчитанное на этапе проектирования по результатам геологических работ, помещаются опоры. Трубопровод кладется непосредственно на опоры, что обеспечивает уменьшение просадок грунта под весом трубы, за счет лучшего распределения давления на грунт, так же и удобство при необходимости ремонта трубопровода, так как в таком положении трубу легче извлечь или поддеть для проведения необходимых работ.

Материалом для опор на сегодняшний день служит железобетон, за счет своей материалоемкости. Однако, железобетон плохо подходит для условий периодического оттаивания – промерзания. Это ведет к необходимости замены таких опор.

С положительной точки стоит отметить, что существующие сегодня опоры уже модернизируются путем постановки их на сваи или заменой на термоопоры.

Сваи служат для увеличения несущей способности опор и такая комбинация давно и успешно применяется в нашей стране со времен Советского Союза. Они надежны и относительно недороги.

Термоопоры же за счет постоянно циркулирующей в них незамерзающей жидкости поддерживают постоянную температуру грунта и не допускают таким образом протаиваний и просадок трубопровода. Этот способ более современный, надежный, но и более дорогой.

По окончании прокладки участка газопровода , траншея засыпается грунтом, а сверху присыпается песком, что позволяет уменьшить скованность самого грунта холодом. Это дает возможность легкого вскрытия траншеи в случаи необходимости.

Размеры траншеи рассчитываются в зависимости от диаметра трубы.

Глубина траншеи определяется еще на этапе проектирования. Минимальное расстояние от верхнего края траншеи до верхней части трубы должно быть не менее 0,8 м.

Ширина транши при диаметрах трубы до 1000 мм определяется как (D+300) мм , при диаметрах свыше 1000 мм как 1,5D, однако разрешается уменьшать до (D+500) мм.

Расстояние от стенки трубы до стенки траншеи должно составлять 0,2м.

На рисунке 2 приведена принципиальная схема укладки магистрального газопровода подземным способом.

В случаях надземной прокладки трубу так же кладут на железобетонные опоры, но расстояние между опорами заметно уменьшается. Здесь главным условием является соблюдение минимального расстояния 0,5м между грунтом и нижней частью трубы. Это необходимо для обеспечения запаса в период выпадения осадков. Такое расстояние считается минимально необходимым для исключения контакта трубы со снежным покровом.

4.3 ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ

Коррозия трубопроводов является одной из основных причин их разгерметизации вследствие образования каверн, трещин и разрывов. В зависимости от среды, в которой протекают коррозионные процессы, основными можно выделить почвенную и атмосферную коррозии.

На подземном трубопроводе за счет неоднородности металла трубы и гетерогенности грунта (как по физическим свойствам, таки по химическому составу) возникают участки с различным электродным потенциалом, что обуславливает образование гальванических коррозионных элементов.

На надземном трубопроводе основную опасность представляют осадки и кислород в атмосфере.

Важнейшими видами коррозии являются: поверхностная (сплошная по всей поверхности), местная в виде раковин, язвенная (питтинговая), щелевая, межкристаллитная и усталостное коррозионное растрескивание. Два последних вида коррозии представляют наибольшую опасность для подземных трубопроводов.

Поверхностная коррозия лишь в редких случаях приводит к повреждениям, тогда как по причине язвенной коррозии происходит наибольшее число повреждений

Коррозионная ситуация, в которой находится металлический трубопровод в грунте, зависит от большого количества факторов, связанных с грунтовыми и климатическими условиями, особенностями трассы, условиями эксплуатации. К таким факторам относятся:

• влажность грунта,

• химический состав грунта,

• кислотность грунтового электролита,

• структура грунта,

• температура транспортируемого газа

За счет того что рядом с трубопроводом пролегают электрические

кабели для оборудования, а также часто трубопровод пересекает, к примеру, железнодорожные пути, возникает опасность электрокоррозионного разрушения.

Все методы защиты можно разделить на две группы:

1. Пассивная защита

2. Активная защита

Начну с первой группы. Это методы, позволяющие отделить агрессивную среду о трубопровода. Добиваются этого за счет нанесения различных покрытий. Это могут быть и битумные мастики, и антикоррозионные краски и многое другое.

Такая защита хорошо обеспечивает защиту трубопроводу, однако практически очень сложно идеально покрыть всю трубу такой защитой, к тому же со временем она теряет свою эффективность из-за механических повреждений в результате эксплуатации.

Активная защита связанна с управлением электрохимическими процессами, протекающими на границе металла трубы и грунта. Такая защита от коррозии осуществляется путем катодной поляризации и основана на снижении скорости растворения металла по мере смещения его потенциала коррозии в область более отрицательных значений, чем естественный потенциал. К этой группе относится катодная защита.

Катодная защита наиболее часто применяется на практике. Она осуществляется путем подключения внешнего источника постоянного тока, отрицательный полюс которого соединяется с трубой, а положительный — с анодным заземлителем. Такая схема позволяет применять такой метод в широких диапазонах, то есть независимо от грунта. Однако при появлении пробоин такое подключение только ускорит разрушение трубы. Стоит также отметить, что сегодня существует несколько способов быстро и точно найти место пробития изоляции с помощью такого метода и оперативно устранить его.

Еще одной схемой работы катодной защиты является использование анодных протекторов, которые крепятся к трубе и, имея более отрицательный потенциал, будут разрушаться вместо трубы. Обычно протекторы изготавливают из алюминиевых, магниевых и цинковых сплавов. Такой способ имеет один существенный минус – он эффективен не во всех грунтах.

Для запорной арматуры применяют легированные сплавы.

Таким образом, ни одна защита на сегодня полностью не обеспечивает полной защиты от коррозии.

4.4 ЗАПОРНАЯ АРМАТУРА

К запорной арматуре относят и пробно-спускную и контрольно-спускную арматуру, используемую для выпуска воздуха из верхних полостей, дренажа и других целей. Представлена она такими типами устройств как вентили (клапаны), краны, задвижки, заслонки.

Как уже было сказано, материалом для запорной арматуры в основном служат легированные сплавы или цветные металлы.

Запорная арматура используется для регулирования расхода и давления (регулирующая арматура); для защиты технологических систем, оборудования, трубопроводов, компрессоров и сосудов под давлением от возникновения или последствий аварийных ситуаций (защитная арматура); для предупреждения аварий за счет аварийных сбросов (предохранительная арматура). Два последних типа очень похожи, так как выполняют схожие задачи. Различием является то, что защитная арматура закрывает и изолирует опасный участок трубопровода, а предохранительная наоборот открывает аварийные клапана для изменения параметров среды до наступления критической точки.

Управление арматурой происходит дистанционно по команде с пункта управления с помощью различных датчиков. Применяется также другой тип управления - автоматическое управление от самой среды. То есть решение об открытии или закрытии арматуры принимается самим оборудованием, а не человеком, исходя из данных среды, полученных от тех же датчиков.

Данные системы управления позволяют повысить автоматизацию газопроводов, что уменьшает ручной труд. Но при всем уровне развития современных технологий остается так же и ручной способ управления арматурой. Сегодня он используется как аварийный способ на случай отказа систем дистанционного управления.

В условиях мерзлоты арматура подвержена дополнительным опасностям, поэтому требования к материалу, из которого выполнена арматура, повышены. Легирование в таких условиях проводится не только для повышения коррозионной стойкости, но и повышения хладостойкости.

При низких температурах запорную арматуру часто утепляют различными теплоизоляционными материалами, однако полную защиту это не обеспечивает. Поэтому в условиях многолетней мерзлоты так же применяется обогрев некоторых частей запорной арматуры. Осуществляется это при помощи нагревательного кабеля, который позволяет существенным образом снизить тепловые потери вентилей, а также гарантировать стабильную и безаварийную работу. При необходимости, осуществлять замену вентиля можно без демонтажа нагревательного кабеля

Стоит уделить так же внимание при эксплуатации арматуры на то, чтобы своевременно очищать с ее поверхности грязь, которая может привести к заклиниванию арматуры.

4.5 СТРОИТЕЛЬСТВО ПОДЪЕЗДНЫХ ДОРОГ

Для строительства и обслуживания газопровода требуется доставить персонал и спецтехнику на трассу, что значительно осложняется в условия мерзлоты и заболоченной местности.

В большой степени сложность составляет растительный покров многолетней мерзлоты. С одной точки зрения он мешает строительству дорог для прохода техники, а с другой, как уже замечалось, именно эта растительность от части и удерживает грунты от оттаивания за счет скрепления ее своими корнями у поверхности.

При этом, несмотря на климатические условия и сроки укладки линейной части газопровода, строительство подъездных дорог должно идти опережающими темпами.