Технологических процессов строительства трубопровода

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СТРОИТЕЛЬСТВА ТРУБОПРОВОДОВ В НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

Строительство трубопровода на равнинной местности (группа 1), сложенной плотными грунтами, осуществляется наиболее просто по сравнению со строительством на местности остальных групп. Особенностью линейной технологии на равнинах является то, что все виды работ по строительству трубопровода выполняются строительными подразделениями, перемещающимися вдоль трассы трубопровода, в определенной последовательности. Для отдельных видов работ, являющихся обязательным звеном в цепи последовательно выполняемых работ (составляющих в целом процесс линейного строительства), применяются следующие наименования этих подразделений: изоляционно-укладочная колонна, землеройная колонна, сварочно-монтажная бригада, бригада (колонна) подготовки- трассы, бригада (колонна) опережающей подготовки переходов и т. д.

Технологическая последовательность и взаимосвязь отдельных операций линейного строительства изображена на рис. 8.1.

Рытье траншей и сварка труб в нитку могут выполняться как параллельно, так и последовательно (рытье траншеи опережает сварку труб в нитку, или наоборот). Остальные операции выполняются последовательно вплоть до получения готового к эксплуатации трубопровода с электрохимической защитой, которая может сооружаться как в процессе основного линейного строительства, так и до его начала. Часто электрохимическую защиту сооружают после окончания всех видов работ. Это недопустимо, так как при отсутствии электрохимической защиты в первое после сдачи в эксплуатацию время начинают интенсивно образовываться очаги коррозии, которые продолжают действовать даже после устройства электрохимической защиты.

Рассмотрим основные элементы линейной технологии строительства.

Под подготовкой трассы понимается приведение ее в такое состояние, при котором возможно осуществление всех остальных технологических операций. Подготовка проводится вдоль всей трассы в полосе, ширина которой нормируется строительными нормами СН 452—73 (табл. 8.1).

Следует иметь в виду, что данные таблицы характеризуют предельную ширину полосы отвода земель для строительства.

При подготовке трассы к работе основных строительных подразделений наиболее важными являются три вида работ — вырубка леса, если он имеется в полосе отвода, создание начального профиля трассы и устройство проезда вдоль трассы. Под начальным профилем трассы понимается поверхность грунта вдоль трассы, спланированная таким образом, что по ней могут безостановочно двигаться основные

строительные подразделения. На рис. 8.2 показаны естественный профиль /, начальный профиль 2 и профиль трубопровода 3. Объем земляных работ при начальном профилировании на некоторых участках трассы может быть большим, чем при рытье траншей. Это наглядно можно видеть из рис. 8.2 (сечение А—А), где приходится срезать значительно больший объем грунта, чем при рытье траншеи.

Рытье траншей экскаваторами

Рытье траншей производится роторными или ковшовыми экскаваторами периодического действия. В плотных грунтах наиболее эффективны роторные экскаваторы, производительность которых составляет П = 60qnk_pk_нk_в, где q — объем одного ковша; п — число ковшей, разгружающихся в минуту; k_p — коэффициент рыхления,

принимаемый равным 0,65 — для тяжелой глины, 0,75 — для суглинка, 0,9 — для супеси; k_H — коэффициент наполнения ковша, принимаемый равным 0,7 — для глин, 0,8 — для суглинка, 0,9 — для супеси; k_в—коэффициент использования рабочего времени (0,6—0,8).

Производительность одноковшовых экскаваторов определяется по аналогичной формуле: n = 60qnk_пk_э, где п — число циклов копания в минуту; &„ = 0,95 — коэффициент потерь времени на передвижение; k_a—коэффициент организационных потерь времени при эксплуатации экскаватора.

Траншея, подготовленная роторным экскаватором (рис. 8.3), имеет ровно спланированное дно, что исключает сосредоточенные участки давления на изоляцию трубы и способствует лучшему сохранению изоляции при укладке трубопровода.

Монтаж и сварка трубопровода

Сварка трубопровода вдоль трассы может выполняться как до рытья траншеи, так и вслед за рытьем. Трубопровод в условиях равнинной местности монтируется из секций, состоящих из двух—четырех труб, свариваемых на трубосварочных базах (ТСБ) (рис. 8.4) и доставляемых к месту монтажа плетевозами. Сборка трубопровода из одиночных труб осуществляется в исключительных случаях, когда по каким-либо обоснованным причинам доставка секций труб к месту работ невозможна.

Рассмотрим процесс сборки и сварки трубопровода.

Схема 1 (рис. 8.5). Трубопровод наращивается из отдельных двух-, трех- или четырехтрубных секций диаметром 1220— 1420 мм. Стыки свариваются ручной электродуговой сваркой. Весь технологический процесс выполняется движущейся сварочно-монтажной бригадой на участке длиной 300—350 м (8— 9 секций). Как видно из рисунка, бригада ведет работу одновременно на девяти стыках. На первом стыке выполняются зачистка кромок и строповка, на втором — центровка, подогрев стыка газовыми горелками, сварка корневого слоя (рис. 8.6), на третьем — шлифовка и горячий проход, на четвертом—восьмом стыках — зачистка и сварка заполняющих слоев (рис. 8.7), на девятом — сварка облицовочного слоя. Циклограмма этих работ изображена на рис. 8.8, где обозначены: / — сварка облицовочного слоя; 2 — сварка заполняющих слоев; 3 — зачистка швов; 4 —горячий проход; 5—шлифовка стыка; 6 — сварка корневого слоя; 7—подогрев стыка газовыми горелками; 8 — центровка; 9 — строповка секций и зачистка кромок труб. Время переходов на рисунке показано штриховкой. Эта технология требует тщательной координации действий всех членов бригады, состоящей из 35—40 человек, в том числе 17—18 сварщиков. Широкое применение описанной технологии

на производстве показало ее высокую эффективность. Скорость наращивания трубопровода за смену достигает 3 км при средней норме 1,5— 2,5 км в зависимости от условий строительства. На рис. 8.5,6 показан модифицированный вариант схемы 8.5, а, применяемый в одной из бригад Главсибтрубопроводстроя. В бригаде занято 32 электросварщика, 4 монтажника, 4 машиниста-трубоукладчика, 8 машинистов-дизелистов, 2 бульдозериста. Расстановка специалистов и машин понятна из рис. 8.5,6. Трактором // транспортируется вагон-домик с выпрямителями и реостатами 12; на базе К-701 (8 и 9) установлены сварочные агрегаты (к трактору 9 прицеплена емкость для горючего 10). В один блок объединены бытовые помещения 7, оборудование для подогрева стыков 5, электростанция 4. В пристыковываемой секции находится центратор 3. Тракторами-трубоукладчиками / и бульдозером 2 транспортируют и пристыковывают секции наращиваемого трубопровода. Группировка сварщиков 6 ясна из рисунка.

Схема 2. Трубопровод наращивается из секций методом контактной сварки с помощью оборудования «Север-1» и по технологии, разработанной Институтом электросварки им. Е. О. Па-тона. В трубопровод вводится устройство, центрирующее и устанавливающее в необходимое положение стыкуемую секцию труб. Момент введения этого устройства показан на рис. 8.9. Затем на устройство с удлинителем для подключения системы энергоснабжения и приборов автоматического управления и контроля за ходом процесса сварки стыка надвигается секция труб и к внутреннему устройству подключается система энергопитания и контроля (рис. 8.10). Далее секция автоматически пристыковывается к трубопроводу (рис. 8.11), стык снаружи закрывается кожухом и разогревается, затем осуществляется контактная сварка с надвижкой секции на трубопровод и

механическая обработка стыка внутри и снаружи (очистка его от наплывов шлака, металла и т. п.). Весь процесс от момента окончания сварки предыдущего стыка до оконча-ния сварки по следующего продолжается не более 15 мин. В составе сварочно-монтажной бригады заняты 2 трубо-укладчика, энергоустановка и контрольно-измерительная ла-боратория. Численный состав бригады—8 человек (вмес-то 40 человек при ручной сварке), сменная производите-льность—1000—1500 м трубо-провода.

Применяют 3 схемы изоля-ционно-укладочных работ: схема изоляции стыков и укладки из труб с заводской

изоляцией; раздельная схема изоляции и укладки и совмещенная схема изоляции и укладки. Общим для всгх схем является перемещение трубопровода, находящегося на бровке траншеи, с помощью трубоукладчиков на дно траншеи. При этом трубопровод изгибается как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях (рис. 8.12). Напряженное состояние труб должно быть при этом таким, чтобы в них имели место только упругие деформации. Рассмотрим две наиболее характерные схемы укладки трубопровода: с подъемом труб на одном уровне (рис. 8.13, а) и с подъемом труб на разных уровнях (рис. 8.13,6).

Для участка l₁ можно записать EIy»=R1x—qx 2 /2, где q — распределенная нагрузка от массы труб. Учитывая граничные условия, получаем R₁ = 6EIh₁//l₁ 3 + ql₁/4. Далее возможны два варианта решения.

Первый вариант. При изгибе необходимо обеспечить равенство изгибающих моментов во всех сечениях, где трубопровод поддерживается трубоукладчиками, М₁=М₂=. =М_п. Для этого случая имеем условие

все обозначения понятны из рис. 8.13.

Второй вариант. Необходимо обеспечить равенство усилий на крюках трубоукладчиков (K₁ = К₂ =.

Источник

Технологические схемы строительства магистральных трубопроводов в нормальных условиях

Строительство трубопроводов на равнинной местности, сложенной твердыми грунтами осуществляется по технологической схеме (рис 9.1):

1. Подготовка трассы

2. Рытье траншеи

6. Очистка внутренней полости

8. Готовый трубопровод

Параллельно могут выполняться работы по сварке труб и рытью траншеи. Остальные – последовательно.

Выполнение комплекса подготовительных работ, обеспечивает выполнение всех остальных видов работ. Наиболее важными из них являются:

— вырубка леса (если есть);

— устройство проезда вдоль трассы.

Рытье траншей экскаваторами

Рытье траншей производится роторными или ковшовыми экскаваторами периодического действия. В плотных грунтах наиболее эффективны роторные экскаваторы, производительность которых составляет:

где q – объем одного ковша; п – число ковшей, разгружающихся в минуту; k_p – коэффициент рыхления, принимаемый равным 0,65 – для тяжелой глины, 0,75 – для суглинка, 0,9 – для супеси; k_H – коэффициент наполнения ковша, принимаемый равным 0,7 – для глин, 0,8 – для суглинка, 0,9 – для супеси; k_B – коэффициент использования рабочего времени (0,6–0,8).

Рисунок 9.2.1 – Структурная схема строительства линейной части магистрального трубопровода в нормальных условиях

Производительность одноковшовых экскаваторов определяется по аналогичной формуле:

где п – число циклов копания в минуту; k_п = 0,95 – коэффициент потерь времени на передвижение; k₃ – коэффициент организационных потерь времени при эксплуатации экскаватора. Траншея, подготовленная роторным экскаватором, имеет ровно спланированное дно, что исключает сосредоточенные участки давления на изоляцию трубы и способствует лучшему сохранению изоляции при укладке трубопровода. Объем земляных работ при профилировании трассы может быть намного больше, чем при рытье траншеи.

На равнинной местности трубопровод, как правило, монтируется из секций, состоящих из 2 – 4 труб. Они заготавливаются на трубосварочных базах и подвозятся на плетевозах.

При выполнении сварочно-монтажных работ ручной электродуговой сваркой поточно-расчлененным методом работы ведутся одновременно на 9 стыках на участке длиной 350 – 500 м.

1 стык – зачистка кромок и строповка.

2 стык – центровка, подогрев, прихватка и сварка корневого слоя.

3 стык – шлифовка и горячий проход.

4 – 8 стыки – зачистка и сварка заполняющих слоев.

9 стык – сварка облицовочного слоя.

Перед сборкой и сваркой труб необходимо:

— произвести визуальный осмотр поверхности труб (при этом трубы не должны иметь недопустимых дефектов, регламентированных техническими условиями на поставку труб);

— очистить внутреннюю полость труб от попавшего внутрь грунта, грязи, снега;

— выправить или обрезать деформированные концы и повреждения поверхности труб;

— очистить до чистого металла кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхности труб на ширину не менее 10 мм. При стыковой сварке оплавлением следует дополнительно зачищать торец трубы и пояс под контактные башмаки сварочной машины.

Допускается ремонт сваркой забоин и задиров, фасок глубиной до 5 мм. Концы труб с забоинами и задирами фасок глубиной более 5 мм следует обрезать. Трубы можно собирать с использованием внутренних или наружных центраторов. При сборке труб с одинаковой нормативной толщиной стенки смещение кромок допускается на величину до 20 % толщины стенки трубы.

Читайте также: Садоводство в трубниковом бору
Рисунок 9. 2 – Схема сварочно-монтажных работ:

а – по ускоренной технологии; 1 – машинист трубоукладчика; 2 – такелажник; 3 – слесарь-трубоукладчик; 4 – машинист бульдозера; 5 – бригадир; 6 – электросварщик; 7 – машинист энергетического агрегата; 8 – машинист сварочной установки; б – модифицированный вариант схемы; 1 – трубоукладчик; 2 – бульдозер; 3 – центратор; 4 – электростанция; 5 – оборудование для подготовки стыков; 6 – сварочные мосты; 7 – блок бытовых помещений; 8, 9 – сварочные агрегаты; 10 – прицеп с горючим; 11 – трактор; 12 – выпрямители и реостаты

Непосредственное соединение на трассе разнотолщинных труб одного и того же диаметра или труб с деталями (тройниками, переходами, днищами, отводами) допускается при следующих условиях: если разность толщин стенок стыкуемых труб или труб с деталями не превышает 2,5 мм; Соединение труб или труб с деталями с большей разностью толщин стенок осуществляется путем вварки между стыкуемыми трубами или трубами с дeтaлями переходников или вставок промежуточной толщины, длина которых должна быть не менее 250 мм.

Подварка изнутри корня шва разностенных труб диаметром 1000 мм и более по всему периметру стыка обязательна.

Каждый стык должен иметь клеймо сварщика или бригады сварщиков, выполняющих сварку. При сварке трубопровода в нитку сварные стыки должны быть привязаны к пикетам трассы и зафиксированы в исполнительной документации. Стыки стальных магистральных трубопроводов могут свариваться дуговыми методами сварки или стыковой сваркой оплавлением. Изготовление сварных соединительных деталей трубопровода (отводов, тройников, переходов и др.) в полевых условиях запрещается. Монтаж трубопроводов следует выполнять только на монтажных опорах. Применение грунтовых и снежных призм для монтажа трубопровода не допускается. Допускается выполнение сварочных работ при температуре воздуха до минус 50°С.

Применяют 3 схемы:

1 – трубы с заводской изоляцией. Выполняется изоляция стыков и укладка труб.

2 – раздельно изоляция и укладка.

3 – совмещенная изоляция и укладка.

Общим для всех схем является перемещение трубопровода с бровки на дно траншеи. При этом трубопровод изгибается как в продольном так и в поперечном направлении.

Засыпка траншеи производится непосредственно вслед за опусканием трубопровода и установкой балластных грузов или анкерных устройств, если балластировка трубопровода предусмотрена проектом. Места установки запорной арматуры, тройников контрольно-измерительных пунктов электрохимзащиты засыпаются после их установки и приварки катодных выводов.

При засыпке трубопровода грунтом, содержащим мерзлые комья, щебень, гравий и другие включения размером более 50 мм в поперечнике, изоляционное покрытие следует предохранять от повреждений присыпкой мягким грунтом на толщину 20 см над верхней образующей трубы или устройством защитных покрытий, предусмотренных проектом.

Очистка полости и испытание трубопровода

Магистральные трубопроводы до ввода в эксплуатацию должны подвергаться очистке полости, испытанию на прочность и проверке на герметичность.

Полость трубопровода до испытания должна быть очищена от окалины и грата, а также от случайно попавших при строительстве внутрь трубопроводов грунта, воды и различных предметов.

Очистка полости трубопроводов выполняется одним из следующих способов:

— промывкой с пропуском очистных поршней или поршней-разделителей;

— продувкой с пропуском очистных поршней, а при необходимости и поршней-разделителей;

— продувкой без пропуска очистных поршней.

Испытание магистральных трубопроводов на прочность и проверку на герметичность следует производить после полной готовности участка или всего трубопровода (полной засыпки, обвалования или крепления на опорах, очистки полости, установки арматуры и приборов, катодных выводов и представления исполнительной документации на испытываемый объект).

Испытание трубопроводов на прочность и проверку на герметичность следует производить гидравлическим (водой, незамерзающими жидкостями) или пневматическим (воздухом, природным газом) способом для газопроводов и гидравлическим способом для нефти и нефтепродуктопроводов.

Испытания газопроводов в горной и пересеченной местности разрешается проводить комбинированным способом (воздухом и водой или газом и водой).

Гидравлическое испытание трубопроводов водой при отрицательной температуре воздуха допускается только при условии предохранения трубопровода, линейной арматуры и приборов от замораживания. Общее время выдержки участка трубопровода под испытательным давлением, без учета времени циклов снижения давления и восстановления должно быть не менее 24 ч.

Контрольные вопросы

1. Классификация местности применительно к строительству магистральных трубопроводов.

2. Подготовительные работы при строительстве магистральных трубопроводов в нормальных условиях.

3. Способы разработки траншеи.

4. Особенности сварочно-монтажных работ.

5. Схемы производства изоляционно-укладочных работ

6. Способы очистки полости трубопровода.

7. Методы испытания на прочность и проверки на герметичность магистральных трубопроводов.

Источник

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА СТРОИТЕЛЬСТВА ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ МНОГОСЛОЙНЫХ ТРУБ

Применение на строительстве магистральных газопроводов многослойных труб является новым и безусловно важным шагом в осуществлении научно-технического прогресса, намеченного партией и правительством применительно к решению проблем дальнего транспорта газа.

Многослойные трубы конструкции Института электросварки им. Е. О. Патона АН УССР выгодно отличаются от обычных (со сплошной стенкой) труб прежде всего тем, что для их производства не требуется применение дорогостоящих сталей с дефицитными легирующими добавками. Кроме того, многослойные трубы обладают повышенной сопротивляемостью лавинным разрушениям. Эти достоинства и предопределили, в основном, появление в области трубопроводного строительства нового направления [11.

Обладая повышенными эксплуатационными свойствами, многослойные трубы по отдельным показателям строительной технологичности несколько уступают обычным. Так, они отличаются более низкой сопротивляемостью воздействию монтажных нагрузок (изгибающих моментов, местных сосредоточенных сил). В связи с этим перед исследователями, занятыми вопросами трубопроводного строительства, возникла важная инженерная задача: оценить возможность использования типовых технологических схем строительства применительно к прокладке трубопроводов из многослойных труб, а также дать количественную оценку несущей способности этих труб на действие монтажных нагрузок с целью возможного уточнения отдельных параметров технологических схем строительного процесса.

Читайте также: Как можно спаять пластиковые трубы
Для решения поставленной задачи было принято решение о строительстве в районе пос. Боярка на трассе газопровода Киев — Западная Украина (II очередь) опытного участка протяженностью 1*6 км из многослойных труб диаметром 1420 мм на рабочее давление

7,5 МПа. Опытная партия труб для этого участка была изготовлена Харцызским трубным заводом в первой половине 1979 г. по действующим в то время техническим условиям. Стенка их толщиной 16,4 мм состояла из четырех слоев по 4,1 мм каждый. Концы труб были выполнены в виде обечаек длиной около 1,65 м из отрезков труб со сплошной стенкой.

Хотя практически все поступившие на трассу трубы по своим геометрическим показателям соответствовали допускам, предусмотренным действующими ТУ, у большинства из них имелись отклонения от номинальных размеров, приближающиеся к предельным допускам (по кривизне оси трубы, косине реза торцов, овальности сечений). Это обстоятельство в значительной мере повлияло как на осуществление самого строительного процесса, так и на качество (чистоту) выполнения экспериментальных работ.

Строительство опытного участка осуществлялось силами Глав — укрнефтегазстроя, основной объем работ был выполнен в феврале — мае 1980 г. Экспериментальные исследования в ходе строительства выполнялись учеными и специалистами ИЭС им. Е. О. Патона АН УССР и ВНИИСТа.

Особое ЛІ6СЛ и ь ье’р’й’й Н

feu ГjJHfif a ЯУі^Я^ГіТіиЯ.’о ’ifo’y-

чению особенностей выполнения изоляционно-укладочного процесса. Этот процесс отличается тем, что на трубопровод действуют наибольшие монтажные нагрузки, которые при определенных условиях могут вызвать повреждения трубопровода.

Типовыми схемами производства изоляционно-укладочных работ предусматривается два варианта их выполнения: раздельный и совмещенный способы. В первом варианте трубопровод поднимают с поверхности строительной полосы для выполнения работ по его очистке к изоляции, а затем как самостоятельную операцию производят укладку в проектное положение (на дно траншеи). Во втором — операции по очистке, изоляции и укладке трубопровода совмещены в единый технологический процесс [2].

Подъем и укладка трубопровода осуществляется с помощью трубоукладчиков, обладающих высокими грузовыми характеристиками, в частности, моментом устойчивости против опрокидывания Муст равным 1100 КН. м. Трубоукладчики в колонне обычно работают группами по две — три машины в каждой; число групп, как правило, равно трем. В конце колонны (если трубопровод заранее не заизоли — рован) располагается машина для очистки трубопровода и его изоляции, так называемый «комбайн».

На строительстве опытного участка были испробованы два способа производства изоляционно-укладочных работ. На рис. 1 показан процесс укладки трубопровода из многослойных труб совмещенным способом. В результате научных наблюдений установлено, что применительно к многослойным трубам для «комбайна» целесообразно выделить место вблизи середины колонны. При этом можно добиться более равномерной загрузки трубоукладчиков и, что не менее важно,— снизить уровень напряженного состояния в строящемся трубо-

Рис. 1. Общий вид изоляционно-укладочной колонны на опытном участке в районе пос. Боярка.

проводе. Для реализации этого мероприятия потребовалось заменить типовую оснастку трубоукладчиков; вместо обычных троллейных подвесок понадобились катковые полотенца (массовое производство которых, к сожалению, еще не налажено), позволяющие поддерживать трубопровод на участке, где он покрыт слоем изоляции. Кроме того, с целью снижения контактных нагрузок было принято решение переоснастить также трубоукладчики, работающие перед «комбайном», для этого потребовалось изготовление специальных траверс, с помощью которых производилось спаривание обычных троллейных подвесок.

Особое внимание при строительстве опытного участка было уделено вопросам уточнения расстановки трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне при работе ее совмещенным способом. Для этого до начала строительства были выполнены теоретические исследования и проведена серия экспериментов, позволивших более точно и правильно скомпоновать колонну [15].

Напряженное состояние трубопровода при строительстве определяется несколькими факторами, основным из которых является упругий изгиб трубопровода, специально создаваемый для выполнения изоляционно-укладочных работ. Кроме того, на напряженное состояние влияют такие случайные факторы как изгиб трубопровода, обусловленный микро — и макрорельефом местности* и различные

отклонения от расчетной схемы, вызванные несинхронностью в работе трубоукладчиков.

Далее будет рассмотрена методика расчета основных параметров упругого (монтажного) изгиба трубопровода применительно к особенностям многослойных труб и при условии сохранения в колонне заданного (итогового) числа трубоукладчиков.

На основании принятой расчетной схемы (рис. 2) и с учетом ряда общепризнанных допущений [3] была установлена взаимосвязь между всеми расчетно-технологическими параметрами исследуемого процесса, т. е. составлена математическая модель изучаемого объекта. Для этого потребовалось выполнить следующие вычисления. 1. Принять в качестве ведущих два безразмерных параметра

(аргумента) а = — Ь — и |3 = — р — .

2. Ввести такую систему условных обозначений:

где EI и q — соответственно жесткость трубопровода на изгиб (как балки) и вес трубопровода, отнесенный к единице его длины; ср3 — угол наклона касательной к изогнутой оси трубопровода в точке 3. Индексы обозначают принадлежность данного параметра к левой (хОу) или правой <х^Ау^ системе координат.

Рис. 2. Расчетная схема изгиба трубопровода при производстве изоляционноукладочных работ совмещенным способом.

Источник