С последующим погружением на дно

Способ укладки МТ методом буксировки секций на плаву с после­дующим погружением на дно требует благоприятных гидрологических условий района и с успехом может применяться на допускаемых по расчету глубинах моря при волнении до 3—4 баллов. Порядок произ­водства работ при прокладке трубопроводов предусматривает изго­товление на берегу плетей, спуск их на воду, буксировку к месту уклад­ки и опускание на дно.

Сварка труб в плети и их изоляция могут быть выполнены по од­ной из технологических схем, применяемых в полевых условиях. Пле­ти спускают на воду различными способами по узкоколейной дорож­ке, роликовым опорам и т. д. В отдельных случаях может оказаться целесообразным устройство траншеи, соединенной с морем. Преиму­щество способа заключается в возможности визуальной проверки правильности расчета плавучести трубопровода и полноты его оснаст­ки. Если условия на береговом участке не позволяют собирать и опус­кать плети в траншею, расположенную нормально к урезу воды, то плети можно собирать на лежнях или стеллажах и скатывать в воду по специально устроенной эстакаде или по наклонным лежням.

Готовые к прокладке плети длиной до 3 км буксируют к месту уклад­ки, соединяют их на плаву и опускают на грунт при небольшой отри­цательной плавучести, оставляя каждый раз головной конец плети на поверхности воды или на судне для присоединения к нему последую­щей плети.

При малых диаметрах трубопровода для поддержания плети на плаву применяют поплавки. После буксировки плети на трассу и ее соединения с выходящим из воды ранее проложенным концом поплав­ки отсоединяют, и плеть опускается на дно. В зависимости от приня­той организации работ головной конец присоединяемой плети может находиться либо на судне, либо на поплавке или плашкоуте. Трубо­проводы больших диаметров с положительной плавучестью буксиру­ют к месту укладки без поплавков. Плети таких трубопроводов после присоединения к проложенному концу погружают на дно путем за­лива в них воды. Вода подается с берегового конца. На головном кон­це плети монтируют быстросъемную заглушку с шлангом и трос с бу-

438

Часть III. Сооружение морских трубопроводов

ем. Буй фиксирует местоположение конца плети. По шлангу трубопро­вод продувают сжатым воздухом до момента всплытия его головного конца, затем его подают на судно для присоединения к очередной плети. Аналогичные мероприятия должны быть предусмотрены на случай прекращения работ.

В отдельных случаях для уменьшения возникающих напряжений в материале трубопровода в процессе погружения плети целесообраз­но заливать в нее не морскую воду, а другую жидкость или раствор с необходимым удельным весом.

В трубопроводах с положительной плавучестью напряжения уменьшают путем их балластировки одиночными или сплошными гру­зами. На основе этого принципа иногда используют более надежный способ прокладки на большую глубину при помощи перемещающих­ся внутри трубопровода балластных грузов в сочетании с поршневым эластичным разделителем, продавливаемым водой.

Способ укладки морских трубопроводов методом подводной бук­сировки предусматривает сварку трубопроводных секций длиной до 15 км на берегу с последующей транспортировкой их под водой к мес­ту укладки. Секцию трубопровода, поддерживаемую буями, буксиру­ют к месту назначения на глубине около 40 м ниже поверхности воды. Затем, используя для позиционирования буксир, секцию опускают на морское дно путем дистанционного затопления буев.

При этом может быть использовано несколько вариантов букси­ровки (рис. 16.3.1).

Поверхностная буксировка (рис. 16.3.1а). Трубопроводе помощью укрепленных на нем поплавков поддерживают на плаву. В большин­стве случаев такой способ приемлем только в очень спокойных водах, где нет сильного волнения.

Подводная буксировка (рис. 16.3.16). Всю плеть трубопровода кре­пят к вертикальным цилиндрическим буям, находящимся на поверх­ности воды, таким образом, чтобы плеть оказалась ниже зоны актив­ного воздействия волн.

Придонная буксировка (рис. 16.3.1в). На трубопроводе укрепля­ют поплавки и специальные пригрузы в виде цепей. Общую плаву­честь системы рассчитывают таким образом, чтобы трубопровод пла­вал над морским дном, а часть цепей находилась на морском дне. При данном способе трубопровод устойчив к воздействию волн и течений, однако имеются ограничения по условиям морского дна, которое должно быть достаточно гладким и ровным.

Буксировка с контролем глубины (рис. 16.3.1г). Данный способ является разновидностью придонной буксировки. Плавучесть систе-

Глава 16. Монтаж морских трубопроводов

439

мы рассчитывают таким образом, чтобы подъемные силы, действую­щие на пригрузы в процессе буксировки, подняли плеть со дна. При снижении скорости буксировки ниже определенного значения тру­бопровод «зависает» над дном.

Контроль и позиционирование (рис. 16.3.1 а). Плети сваривают на береговых рабочих площадках с последующим спуском их на воду в от­сутствие волнения моря. После окончания сварочных работ плети крепят к системе несущих буев, буксируют к месту укладки и размеща­ют над проектной трассой.

Рис. 16.3.1. Подводная буксировка и укладка протяженных трубопроводных плетей: I (а) — буксировка; II (б) — закрепление; III (в) — спуск в траншею; IV (г) — соединение; 1 — поверхность моря; 2 — плавучие буи; 5 — точка закрепления; 4 — высвобожден­ные буи; 5 — размещение судов для соединения

440

Часть III. Сооружение морских трубопроводов

Во время проведения операций с целью уменьшения внутренних напряжений буи разгружают в несколько приемов. Для изменения положения трубопровода применяют натяжные устройства, причем в случае укладки стальных трубопроводов без наружного антикорро­зионного покрытия проблем, как правило, не возникает. При укладке трубопроводов с твердым покрытием (эпоксидной изоляцией) на прак­тике случались проблемы, связанные с пониженной прочностью по­крытия и ее зависимостью от погрешностей позиционирования плети при транспортировке и укладке на морское дно.

Таким образом, придонная буксировка труб с последующей их укладкой на дно применима практически для всех типов трубопрово­дов, которые сооружают с использованием трубоукладочных судов.

Преимущество данного метода заключается в минимуме используе­мой техники и оборудования (необходим лишь ведущий буксир с систе­мой контроля и одно или два вспомогательных судна для сбора буев). Такой метод экономичен и особенно эффективен при подводной укладке изоли­рованных труб, труб с подогревом или пучков трубопроводов.

16.4. МОНТАЖ ТРУБОПРОВОДОВ С ТРУБОУКЛАДОЧНЫХ СУДОВ

Наиболее распространенным методом в данном классе является так называемый S-метод. При этом применяют следующую технологию трубоукладки:

• со склада трубы подают на вспомогательную монтажную линию
с помощью передвижного крана малой грузоподъемности;

• на вспомогательной монтажной линии трубы подвергают раздел­
ке кромок, центрируют и сваривают в секции из двух или трех
труб, причем качество сварки проверяется средствами рентге­
нографического или ультразвукового контроля;

• секции труб перемещают на основную монтажную линию с по­
мощью поперечного конвейера;

• на 1-м рабочем посту монтажной линии секцию труб стыкуют
с трубопроводом, центрируют и накладывают коренной шов;

* трубоукладочное судно перемещается по трассе на длину секции, стык секции и трубопровода перемещается на 2-й пост, где накла­дывают последующие слои сварного шва, затем на 3-й, 4-й и последующие сварочные посты. В зависимости от принятой тех­нологии количество постов на линии может составлять от 3 до 6;

• стык секции и трубопровода в результате перемещения судна по
трассе попадает на пост неразрушающего контроля сварного

Глава 16. Монтаж морских трубопроводов 441

шва, затем на пост очистки и изоляции стыка и далее на пост обетонирования стыка (если это предусмотрено технологией); далее трубопровод спускается в воду.

При проведении трубоукладочных операций запас труб, как наи­более расходуемая статья запасов, обусловливает автономность тру-боукладочного судна. Поэтому на большинстве трубоукладочных су­дов складское хозяйство занимает около 70% площади верхней палу­бы и значительную часть грузоподъемности. Это обеспечивает 5-10-суточную автономность работы. Как правило, склад труб пред­ставляет собой площадку на верхней палубе, огражденную верти­кальными опорами, предотвращающими раскатывание труб во время волнения.

В состав вспомогательной монтажной линии входят устройства для перемещения труб и секций, станок подготовки кромок под сварку, детектор качества покрытия и наружный или внутренний центратор, сварочное оборудование, средство контроля качества сварки, устрой­ства изоляции стыка и средства вырезки и ремонта дефектного участ­ка шва.

Кроме перечисленного оборудования, в состав основной монтаж­ной линии входят натяжное устройство и средства обетонирования стыка. В последнее время обетонирование, как правило, не проводят, а стык изолируют слоем битума, полиэтиленовой лентой или термо­усадочной муфтой.

Натяжное устройство создает растягивающее усилие, которое не­обходимо приложить к укладываемому трубопроводу при значитель­ных глубинах укладки для увеличения радиуса кривизны провисаю­щего участка плети и соответственно уменьшения изгибающего мо­мента в пролете. Как правило, натяжное устройство состоит на двух-трех силовых блоков, создающих суммарное натяжение трубо­провода до 150 тс.

Специальное спусковое устройство (стингер), чаще всего выполнен­ное в виде наклонной кормовой рамы ферменной конструкции, служит для поддержания и формирования радиуса кривизны верхней части укладываемого трубопровода. Большинство трубоукладочных судов II и III поколений оборудованы криволинейным (S-образным) стингером, по длине которого вес поддерживаемого участка трубопровода распределяется равномерно. Длина стингера назначается в зависимости от глубины укладки и диаметра трубопровода. На тру­боукладочных судах, предназначенных для сооружения трубопрово­дов диаметром до 1400 мм на глубинах до 300 м, длина стингера может достигать 120 м. Обычно стингер выполняют 2—3-секционным с ре-

442

Часть III. Сооружение морских трубопроводов

гулируемыми углами между секциями. Последняя секция входит в во­ду на глубине до 8 м с углом наклона до 40° к горизонтали.

Рассмотренный выше S-метод монтажа морских трубопроводов имеет ограничение по глубине воды, так как горизонтального усилия трубоукладочного судна может оказаться недостаточно для создания требуемого напряженно-деформированного состояния трубопрово­да. Поэтому в настоящее время при строительстве трубопроводов на больших глубинах все более широкое применение находит J-метод, также получивший свое название по форме кривой, которую принима­ет трубопровод в процессе монтажа.

Основные особенности J-метода состоят в том, что для стыковки и центровки секции труб с трубопроводом необходим подъемник для подачи секции на наклонную площадку (спусковую раму); со­единение трубопровода с секцией осуществляется на одном рабочем посту с помощью сварного, муфтового или коннекторного соединения; спуск трубопровода осуществляется прямо с борта или кормы судна без применения стингера, так как при этом способе укладки у опускаемой плети отсутствует верхний выпуклый уча­сток.

Контроль за напряженно-деформированным состоянием нижне­го вогнутого участка осуществляется с помощью регулируемого на­тяжения и угла наклона рабочей площадки (монтажной вышки}. При этом следует отметить, что прикладываемое к трубопроводу усилие может быть существенно выше, чем при S-методе, так как вертикаль­ная сила обеспечивается не якорями или подруливающими устройст­вами (трастерами), а грузоподъемностью самого судна, которое мо­жет достигать нескольких десятков тысяч тонн.

Одним из таких судов является трубоукладочное судно S-7000 «Saipem» (рис. 16.4.1; см. цветную вклейку), модифицированное на базе плавучего крана грузоподъемностью 2x7000 т. Для выполнения трубоукладочных операций по J-методу на судне была установлена вышка высотой 134 м, включающая два рабочих поста. На первом (верх­нем) выполняют автоматическую сварку, на втором (нижнем) — неразрушающий контроль и изоляцию монтажных стыков.

Для увеличения производительности работ, проводимых в мор­ских условиях, трубы предварительно сваривают на берегу в плети по четыре, таким образом, за один монтажный цикл длина трубопро­вода увеличивается сразу на четыре трубы, что составляет 48,8 м. Бла­годаря этому максимальная скорость строительства морского участ­ка газопровода «Россия—Турция» по дну Черного моря (проект «Го­лубой поток») превышала 4 км/сут. В пространстве монтажной вышки

Глава 16. Монтаж морских трубопроводов 443

между постами расположены три натяжных устройства гусеничного типа, каждое из которых способно развивать усилие до 175 тс.

Для надежной фиксации трубопровода в аварийных ситуациях и при ремонте сварных швов на нижнем посту на судне S-7000 установлен зажим грузоподъемностью 1100 тс.

Для строительства гибких или стальных трубопроводов небольшо­го диаметра применяют метод разматывания с барабана, который в специальной литературе получил название G-метода.

Принцип максимизации времени работ на берегу для минимизации дорогостоящего времени работ в морских условиях, характерный для всех процессов строительства и эксплуатации подводных объектов, также применим к G-методу, при котором длинную плеть трубопрово­да изготавливают на берегу и наматывают на барабан большого диаметра. При укладке трубопровод, который был пластически дефор­мирован в процессе намотки, разматывают с помощью спрямляюще­го приспособления для «расправления» кривизны, после чего он ло­жится на дно по мере продвижения судна вперед.

В ряде случаев данный метод укладки может конкурировать с мон­тажом со специализированных трубоукладочных судов. Для намотки трубопроводов диаметром до 10" барабан и спрямляющее устройство могут быть изготовлены с учетом установки их на существующее пла­вучее средство.

Преимуществом данного метода является более быстрая укладка в морских условиях, чем это может быть достигнуто при использова­нии обычных трубоукладочных судов. Кроме того, возможно также намотать на барабан одновременно несколько отрезков трубопрово­да и таким образом смонтировать сразу несколько линий меньшего диаметра до того, как судно с барабаном вернется в порт для повтор­ной загрузки.

При сматывании трубопровода с горизонтально или вертикально расположенного на палубе барабана используют следующую техно­логию:

• на береговой базе трубы сваривают в трубопровод по традици­
онной технологии;

• по мере наращивания трубопровод навивают на барабан со ско­
ростью до 1,0 км/ч. Навивка осуществляется через изгибающий
механизм, придающий трубопроводу предварительную кривиз­
ну. Возникающие при этом напряжения не превышают напря­
жений в трубопроводе при укладке;

• съемный барабан с трубопроводом устанавливают на палубе тру-
боукладочного судна. Если барабан на судне установлен стацио-

444

Часть III, Сооружение морских трубопроводов

нарно, то навивка трубопровода осуществляется на судне, при­швартованном у береговой базы, где наращивают трубопровод;

• трубоукладочное судно идет в район трубоукладки. Во время пе­
рехода можно проводить контроль навивки трубопровода, со­
стоящий в продувке и опрессовке трубопровода водой;

• конец трубопровода крепят к стояку платформы или сваривают
с концом уже проложенного участка трубопровода;

• трубоукладочное судно перемещается по трассе и укладывает тру­
бопровод. Развиваясь с барабана, трубопровод проходит через
выпрямляющее устройство и по роликовой дорожке спускается
через кормовой слип в воду.

Растягивающее усилие, необходимое при укладке, создается совмест­ной работой натяжителя и механизма привода барабана.

В основное технологическое оборудование трубоукладочных су­дов барабанного типа входят натяжитель, выпрямляющее устройст­во и барабан с трубопроводом.