Слой рыхления

Рис. 17.11.8. Рыхление скального грунта бульдозером-рыхлителем при разработке скального грунта

518 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

На особосложных участках трубопровод прокладывается в тоннелях или микротоннелях. В тоннелях могут быть проложены несколько трубо­проводов. Монтаж трубопроводов в тоннелях производится протаскива­нием или проталкиванием постепенно наращиваемой снаружи тоннеля плети по постоянным или временным опорам. В больших тоннелях сварка труб в нитку производится непосредственно в тоннеле.

При производстве работ в горной местности соблюдают минималь­но возможные разрывы во времени между сваркой нитки трубопро­вода и ее укладкой в траншею. Невыполнение этого условия может привести к тому, что возникнут дополнительные трудности, связан­ные с обеспечением вписываемости трубопровода в габариты тран­шеи (увеличится количество захлесточных стыков, потребуется рас­ширение траншеи, усложнится технология укладочных работ).

При разработке транспортной схемы для горных участков трассы и при ее реализации в процессе строительства предусматривают установку по маршруту следования трубовозов специальных инфор­мационных щитов и дорожных знаков, в частности ограничивающих скорость, указывающих места разъездов, предупреждающих об опас­ных поворотах, уклонах и сужениях дороги.

Погрузочно-разгрузочные работы. Строительство в горных усло­виях ведется преимущественно из одиночных труб длиной 12 или 18 м с заводским противокоррозионным покрытием из-за трудности до­ставки на трассу длинномерных секций и сложности выполнения на трассе сплошной изоляции (в особенности на крутых уклонах и пере­ходах через ущелья). Трубы и гнутые отводы в зависимости от профи­ля дороги могут транспортироваться автомобильными или тракторны­ми трубовозами, коники которых должны быть оборудованы устрой­ствами для перевозки труб с противокоррозионным покрытием. На дорогах с крутыми уклонами используются буксировщики для авто­мобильных трубовозов. В качестве буксировщиков применяются гу­сеничные тракторы или бульдозеры, а на отдельных коротких участ­ках могут применяться лебедки. На участках с сильно пересеченной местностью трубы транспортируются с перевалкой. Для этого органи­зуется промежуточная площадка для перегрузки труб с автотрубово­за на тракторный трубовоз (площадка перевалки). На крутых уклонах транспортировка труб может осуществляться двумя или тремя соеди­ненными друг с другом тракторами. При этом вместо колесных при­цепов могут быть использованы салазки (в особенности на спусках).

При погрузке труб на трубовозы и особенно их разгрузке на гор­ных участках трассы с повышенной требовательностью относятся к мерам, направленным на исключение самопроизвольного скатыва-

Глава 17. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 519

ния транспортного средства (тягача и прицепа-роспуска) под уклон; для обеспечения надежной фиксации колесной техники на уклоне пользу­ются стопорными башмаками или специальными инвентарными упорами.

17.12. ЗАЩИТА ТРУБОПРОВОДОВ ОТ КОРРОЗИИ*

Способы защиты трубопроводов от наружной коррозии подраз­деляются на пассивные и активные.

Пассивные способы защиты предусматривают изоляцию наруж­ной поверхности трубы от контакта с грунтовыми водами и от блуж­дающих электрических токов, которая осуществляется с помощью противокоррозионных диэлектрических покрытий, обладающих во­донепроницаемостью, прочным сцеплением с металлом, механиче­ской прочностью. Для изоляции трубопроводов применяют покрытие на битумной основе, на основе полимеров и лаков.

Битумная мастика для покрытий содержит минеральный наполни­тель или резиновую крошку для повышения ее вязкости в горячем состоянии и увеличения механической прочности покрытия. Для по­вышения прочности и долговечности битумных покрытий использу­ют бризол и стекловолокнистые материалы.

Покрытия на основе полимеров представляют собой полиэтилено­вые или полихлорвиниловые ленты с применением клея. Ленту нама­тывают на очищенный и загрунтованный трубопровод.

Лаки применяются для защиты наземных трубопроводов от атмо­сферной коррозии.

При длительной эксплуатации трубопроводов, защищенных толь­ко изоляционным покрытием, возникают сквозные коррозионные повреждения уже через 5—8 лет после укладки трубопроводов в грунт вследствие почвенной коррозии, так как изоляция со временем теря­ет прочностные свойства и в ее трещинах начинаются интенсивные процессы наружной электрохимической коррозии. Суть процессов электрохимической коррозии заключается в следующем.

Электрохимическая коррозия (коррозионное разрушение) возника­ет под действием коррозионно-активной среды, разнообразна по ха­рактеру, вызывает большинство коррозионных разрушений трубо­проводов и оборудования. Электрохимическая коррозия протекает с наличием двух процессов — катодного и анодного. Процессы элек­трохимической коррозии протекают по законам электрохимической кинетики, когда общая реакция взаимодействия может быть разде-

* Данный параграф подготовлен с участием инж. А.Ю. Забродина.

520 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

лена на следующие, в значительной степени самостоятельные электрод­ные процессы:

а) анодный процесс — переход металла в раствор в виде ионов (в вод­
ных растворах, обычно гидратированных) с оставлением эквивалент­
ного количества электронов в металле;

б) катодный процесс — ассимиляция появившихся в металле из­
быточных электронов деполяризаторами.

Соответственно для защиты от электрохимической коррозии при­меняются активные способы электрохимической защиты.

Активные способы защиты трубопроводов от наружной коррозии предусматривают создание такого электрического тока, в котором весь металл трубопровода, несмотря на неоднородность его включений, ста­новится катодом, а анодом является дополнительно размещенный в грунте металл. Существуют два вида активной защиты трубопрово­дов от наружной коррозии — протекторная и катодная. При протек­торной защите рядом с трубопроводом размещают более активный ме­талл (протектор), который соединяют с трубопроводом изолированным проводником. Протекторы изготовляют из цинка, алюминия или маг­ниевых сплавов. При катодной защите с помощью источника постоян­ного тока (катодной станции) (рис. 17.12.1) создают разность потенциа­лов между трубопроводом и размещенными рядом с трубопроводом кус­ками металла (обычно обрезки старых труб, металлолом) так, что на трубопровод подается отрицательный заряд, а на куски металла — по­ложительный. Таким образом, дополнительно размещаемый в грунте металл как в протекторной, так и в катодной защите, является анодом и подвергается разрушению, а наружная коррозия трубопровода не происходит.

Рис. 17.12.1. Принципиальная схема катодной защиты трубопровода: 1 — источник постоянного тока; 2 — изолированный электропровод; 3 — трубопровод с поврежденной изоляцией; 4 — анод (заглубленное железо); 5 — дренаж (соединение тела трубы с электропроводом)

Глава 17. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 521

Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе галь­ванического элемента (рис. 17.12.2.).

Рис. 17.12.2. Принципиальная схема протекторной защиты

Два электрода (трубопровод и протектор, изготовленный из более элек­троотрицательного металла, чем сталь) опущены в почвенный электролит и соединены проводником. Так как материал протектора является более электроотрицательным, то под действием разности потенциалов происхо­дит направленное движение электронов от протектора к трубопроводу по проводнику. Одновременно ион-атомы материала протектора переходят в раствор, что приводит к его разрушению. Сила тока при этом контроли­руется с помощью контрольно-измерительной колонки.

Таким образом разрушение металла все равно имеет место, но не трубопровода, а протектора.

Метод защиты трубопроводов от разрушения блуждающими тока­ми, предусматривающий их отвод (дренаж) с защищаемого сооруже­ния на сооружение — источник блуждающих токов — либо специаль­ное заземление, называется электродренажной защитой.

Применяют прямой, поляризованный и усиленный дренажи (рис. 17.12.3.).

Прямой электрический дренаж — это дренажное устройство дву­сторонней проводимости. Схема прямого электрического дренажа

522 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

включает в себя: реостат (R), рубильник (К), плавкий предохрани­тель (П) и сигнальное реле (С). Сила тока в цепи «трубопровод-рельс» регулируется реостатом. Если величина тока превысит допустимую величину, то плавкий предохранитель сгорит, ток потечет по обмотке реле, при включении которого срабатывает звуковой или световой сигнал.

Прямой электрический дренаж применяется в тех случаях, когда потенциал трубопровода постоянно выше потенциала рельсовой сети, куда отводятся блуждающие токи. В противном случае дренаж пре­вратится в канал для натекания блуждающих токов на трубопровод.

Поляризованный электрический дренаж — это дренажное устрой­ство, обладающее односторонней проводимостью. От прямого дре­нажа поляризованный отличается наличием элемента односторон­ней проводимости (вентильный элемент) ВЭ. При поляризованном дренаже ток протекает только от трубопровода к рельсу, что исклю­чает натекание блуждающих токов на трубопровод по дренажному проводу.

Усиленный дренаж применяется в тех случаях, когда нужно не толь­ко отводить блуждающие токи с трубопровода, но и обеспечить на нем необходимую величину защитного потенциала. Усиленный дренаж представляет собой обычную катодную станцию, подключенную от­рицательным полюсом к защищаемому сооружению, а положитель­ным — не к анодному заземлению, а к рельсам электрифицирован­ного транспорта.

Глава 17. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 523

Следует отметить, что контуры защитных заземлений технологиче­ского оборудования, расположенного на КС, ГРС, НПС и других анало­гичных площадках, не должны оказывать экранирующего влияния на систему электрохимической защиты подземных коммуникаций.

Сооружение устройств электрохимической защиты отличается широким фронтом работ, растянутым на многокилометровой трассе магистрального трубопровода, наличием труднопроходимых для ко­лесного транспорта участков, а также многочисленностью строитель­но-монтажных операций.

Эффективная работа электрохимической защиты возможна толь­ко при высоком качестве монтажа всех конструктивных элементов. Для этого требуются научно обоснованная организация работ, мак­симальная механизация и высокая квалификация строительно-мон­тажных рабочих. Так как для защиты трубопроводов применяется ограниченное число типов установок, а элементы электрохимической защиты являются в основном типовыми, следует производить пред­варительную заготовку основных монтажных узлов и блоков в завод­ских условиях.

Для сооружения электрохимической защиты магистральных тру­бопроводов от коррозии применяются средства и установки катод­ной, электродренажной, протекторной защиты, электрические пере­мычки, контрольно-измерительные пункты и конструктивные узлы типовых проектов.

Работы по сооружению электрохимической защиты необходимо осу­ществлять в две стадии. На первой стадии необходимо выполнять следующие работы:

• разметку трасс участка производства работ, ЛЭП и кабелей, под­
готовку строительной площадки;

• выбор и обустройство места для хранения оборудования, мон­
тажных узлов, деталей, метизов, инструментов и материалов;

• доставку техники, машин и механизмов;

• подготовку участка для производства работ;

• доставку оборудования установки катодной защиты, монтажных
узлов, деталей, метизов, инструмента, приспособлений и мате­
риалов;

• разработку грунта в траншеях и котлованах. Обратную засыпку
с трамбовкой после установки оборудования и кабелей до уров­
ня, указанного в рабочей документации;

• сооружение анодных и защитных заземлений, монтаж и уклад­
ку протекторов;

• прокладку подземных коммуникаций;

524 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

• монтаж катодных и контрольных электрических выводов от тру­
бопроводов, а также контактных соединений анодных, защитных
заземлений и протекторных выводов;

• установку и закладку в сооружаемые фундаменты несущих опор-

ных конструкций для монтажа оборудования.

Работы первой стадии следует вести одновременно с основны­ми строительными работами по технологической части трубопро­вода.

Во второй стадии необходимо осуществлять работы по установке оборудования, подключение к нему электрических кабелей, проводов и индивидуальное опробование электрических коммуникаций и установленного оборудования.

Работы второй стадии должны быть выполнены, как правило, по­сле окончания основных видов строительных работ и одновременно с работами специализированных организаций, осуществляющих пуск, опробование и наладку средств и установок электрохимической защиты по совмещенному графику.

Пуск, опробование и наладку средств и установок электрохимиче­
ской защиты проводят с целью проверки работоспособности как от­
дельных средств и установок ЭХЗ, так и системы электрохимической
защиты, ввода ее в действие и установления режима, предусмотрен­
ного проектом для обеспечения электрохимической защиты участка
подземного трубопровода от внешней коррозии в соответствии с дей­
ствующей нормативно-технической документацией.