Способы ремонта подводных трубопроводов
До недавнего времени все изношенные аварийные или находящиеся в предельном состоянии дюкеры можно было отремонтировать следующими способами:
— переукладкой с заменой трубы;
— заменой дефектного участка при подъеме трубопровода над водой;
— по технологии «труба в трубе»;
— с использованием ремонтных камер для устранения дефектов.
В настоящее время используется новый метод для ремонта дюкеров – санация трубопровода полимерным рукавом.
Рассмотрим технологии, а также достоинства и недостатки каждого из этих способов.
Затраты при ремонте трубопровода способом переукладки соизмеримы со строительством нового дюкерного перехода. При этом способе старые дюкеры просто выводятся из эксплуатации и рядом строятся новые, подводящие же трубопроводы на берегах переключаются на новый дюкер, что требует строительства дополнительного соединительного трубопровода, иногда протяженностью в несколько сотен метров. Старый же дюкер остается на месте и продолжает разрушаться, иногда становясь причиной дополнительного ущерба окружающей среде и представляя угрозу для судоходства. Бывали случаи, когда дюкеры всплывали вследствие разрушения пригрузов или вымывания дюкера из траншеи на дне реки.
Второй из перечисленных способов исполним на подводных переходах большой протяженности, так как требует размыва трубопровода на значительной длине обеспечения при подъеме радиуса упругого изгиба.
При подъеме трубопровода из воды требуется определенное количество специальных грузоподъемных механизмов, что в комплексе с земляными работами обусловливает удорожание сметной стоимости ремонта.
При использовании метода «труба в трубе» (рис.3.1)в старый трубопровод протягивается новая полиэтиленовая, свободно лежащая труба меньшего диаметра, а межтрубное пространство заполняется специальным цементным раствором. Однако при этом внутренний диаметр нового трубопровода получается меньше диаметра старого. Например, при ремонте методом «труба в трубе» дюкерного перехода 1200 мм используется труба с внутренним диаметром 900 мм, что приводит к снижению пропускной способности нового дюкера. Естественно, это обстоятельство не позволяет широко применять данную технологию там, где пропускная способность не может быть снижена.
Следует также отметить, что этот метод может быть использован для капитального ремонта ППМГ, уложенных по радиусу упругого изгиба в соответствии с требованиями соответствующих СНиП, при отсутствии гофр, вмятин, кривых вставок, подкладных колец, эллипсности сечения.
Рис. 5.1 Технология «труба в трубе»
Рассмотрим способ устранения дефектов с использованием ремонтных камер. Ремонт осуществляется путем установки камеры на дефектный участок трубопровода с последующей врезкой «катушки» или установкой сварочной муфты при атмосферном давлении. Ремонтная камера-полукессон (рис.3.2) состоит из двух коробчатых створок, соединенных шарниром в верхней части. На одной из створок расположена горловина шахты доступа в камеру.
Рис.5.2 Камера-полукессон
Камера имеет оригинальную систему центровки на ремонтируемый трубопровод и устанавливается на основание с помощью винтовых аутригеров. Надежные уплотнительные элементы герметизации входных отверстий камеры относительно ремонтируемого подводного трубопровода состоят из двух полуколец и резинового сальника. Система герметизации при установке подвижна относительно входного отверстия камеры, но неподвижна относительно трубопровода, т.е. фиксируется на нем. Такая схема установки уплотнения минимизирует влияние веса камеры на ремонтируемый подводный трубопровод. Створки камеры, уплотнительные кольца и звенья шахты после их поэтапной установки фиксируются водолазами с помощью специальных зажимов. Ремонтный комплекс имеет свою систему балластировки чугунными
грузами различной массы. Система вентиляции позволяет качественно выполнять в камере сварочные работы. Дренажный насос поддерживает необходимый уровень подсланевых вод. При этом методе ремонта к минимуму
сводятся земляные работы, так как подводная траншея сооружается только под размеры камеры с учетом естественных откосов, соответствующих типам грунтов. При этом в каждом виде работ число грузоподъемных и землеройных механизмов сведено до одного. Не уменьшается также пропускная способность газопровода, так как не сужается диаметр трубы. Качество сварочных работ по устранению дефектов в «шахтных колодцах» при атмосферном давлении и достаточной принудительной вентиляции соответствует всем требованиям нормативных документов.
Рис.5.3 Комплекс по ремонту подводных трубопроводов:
1 – оголовок; 2 – уровень воды; 3 – строп; 4 – якорь; 5 – секции шахты; 6 – ремонтная камера; 7 – трубопровод; 8 – вьюшки; 9 – связка приводов; 10 – контейнер обеспечения
Теперь рассмотрим метод санации трубопровода полимерным рукавом. Возможны два варианта.
1. Санация трубопровода клеевым полимерным рукавом. На заводе изготавливается мягкий полимерный рукав (рис.5.4), состоящий из нескольких слоев полиэфирного фетра, имеющий защитное полимерное покрытие на внутреннем слое.
Рис.5.4Строение полимерного клеевого рукава
Затем рукав пропитывается составом, содержащим полиэфирные или эпоксидные смолы с различными добавками, упаковывается в контейнер со льдом, препятствующим началу процесса полимеризации. Рукав доставляется на место установки в старый трубопровод, который предварительно прошел телеобследование и очистку, и закрепляется на вышке. После этого в рукав начинает подаваться вода (рис.5.5), что заставляет его выворачиваться в старый трубопровод. Через некоторое время рукав полностью выворачивается и достигает противоположного конца трубопровода. После этого вода, заполняющая рукав, нагревается при помощи бойлера и в течение необходимого времени – от 6 до 24 ч – ее температура поддерживается на уровне около 80 °C. По окончании процесса нагревания вода постепенно охлаждается и через некоторое время удаляется. В результате затвердения смолы, которой был пропитан рукав, он приобретает прочность, необходимую для восприятия внешнего и внутреннего (в случае напорного трубопровода) давления.
Рис.5.5 Санация клеевым полимерным рукавом
Таким образом, в результате восстановления получается новый самонесущий трубопровод, срок службы которого составляет не менее 50 лет, что доказано научными исследованиями и опытами по искусственному старению.
В конце 1980-х годов для восстановления дюкеров стал применяться клеевой полимерный рукав (табл.5.1) (К.Фомин, 2005).
Источник
Документы
5.6. ВЫБОРОЧНЫЙ РЕМОНТ ТРУБОПРОВОДОВ В ПОДВОДНЫХ УСЛОВИЯХ
Предремонтные наружные обследования позволяют определять состояние противокоррозионной защиты трубопровода, толщину защитного слоя грунта и динамику его изменения, фактическое пространственное положение трубопровода и радиусы его кривизны, толщину и сплошность металла трубы, характер и линейные размеры поверхностных дефектов трубопровода.
Технологические операции наружного диагностического контроля выполняются в определенной последовательности с использованием цифрового трассопоискового прибора, геодезических инструментов (при необходимости с привязкой к системе GPS), эхолотов с трехмерным изображением информации, подводного телевидения, средств неразрушающего контроля, специального программного обеспечения для обработки результатов контроля.
В зависимости от условий ремонтные работы проводятся с плавсредств, со льда или непосредственно под водой с использованием труда водолазов, обученных по специальной программе.
В соответствии с РД153-39-030—98 «Методика ремонта дефектных участков нефтепроводов по результатам внутритрубной диагностики 1 ‘ предусмотрены методы постоянного и временного ремонта труб с дефектами.
В качестве методов постоянного ремонта применяется шлифовка, заварка (наплавка) дефектов, установка неприварных ремонтных муфт с композитным заполнением, вырезка дефекта (замена катушки), замена участка.
По экономическим причинам допускается:
использование вырезки дефектного участка вместо установки нескольких муфт или проведения сплошной заварки коррозионных дефектов;
установка муфт вместо заварки группы коррозионных дефектов или рисок.
В исключительных случаях при невозможности применения метода постоянного ремонта может быть произведен временный ремонт с установкой приварной муфты на срок до 1 года.
В качестве примера выборочного ремонта отдельных мест может служить обнаружение и устранение свища на подводном переходе магистрального газопровода через Хаджибей-ский лиман в Одесской области, которые выполнялись при полном отсутствии видимости под водой.
Путем размыва грунта, толщина которого достигала 1,2 м, было установлено место выхода газа через пленочное покрытие. После удаления покрытия выяснилось, что свищ находится где-то в стороне, поскольку газ проходил под отслоившейся изоляцией. Постепенно удаляя изоляцию, было установлено место утечки газа, которое находилось на расстоянии примерно 3 м. В районе свища была выполнена ультразвуковая толщинометрия и сделан слепок дефектного участка. Результаты контроля показали, что коррозионное повреждение, приведшее к разгерметизации газопровода, носит локальный характер, а размер свища составляет около 2 мм.
По результатам контроля была разработана технологическая схема и выполнена герметизация свища с помощью специальной металлической пробки, которая затягивалась на свище. После опрессовки участка ремонта при давлении
4 МПа на поверхность трубы было нанесено гидроизолирующее покрытие и установлен разъемный усиливающий хомут. В ходе работ проводилась видеосъемка с помощью подводной телекамеры со специальной насадкой, которая давала возможность визуализировать в практически непрозрачной среде некоторые фрагменты поверхности трубы, пробки, качество изолирующего покрытия. Видеозапись указанных фрагментов использовалась затем для анализа результатов работы.
Несколько иной подход к предремонтному обследованию применялся на подводном переходе через речку Южный Буг магистрального нефтепровода ГАО «Приднепровские магистральные нефтепроводы 1 ‘. Здесь по методу Пирсона было обнаружено нарушение сплошности противокоррозионного покрытия нефтепровода. После размыва нефтепрвода были выполнены более тщательные измерения градиента потенциалов токов утечки на участке с дефектным покрытием, которые позволили установить место сквозного повреждения пленочной изоляции. После удаления дефектного покрытия с помощью подводной телекамеры был выполнен визуальный осмотр поверхности трубы в месте повреждения покрытия и проведена ультразвуковая толщинометрия. Но коррозии на металле обнаружено не было, поскольку эффективно работала ЭХЗ. Была восстановлена только изоляция.
При широкомасштабном проведении внутритрубной диагностики магистральных трубопроводов на переходах через водные преграды проводится идентификация дефектов разного типа.
Идентификация дефекта трубопровода, проложенного с заглублением в дно, является сложной технической задачей, которая по трудоемкости значительно превышает аналогичную процедуру на суше.
Для обеспечения условий безопасной работы водолаза откосы подводного котлована выполняются с большим уклоном, чем на суше. Подводный котлован постоянно заносится грунтом. Подводно-технические работы выполняются в условиях ограниченной видимости или даже при ее отсутствии, поэтому для проведения дополнительного диагностического контроля требуются специальные технические средства.
Подводный трубопровод часто бывает заглублен в грунт на несколько метров, защищен футеровкой и забалластирован пригрузами. Поэтому важно точно определить местоположение дефекта, чтобы снизить до минимума трудозатраты по его размыву и контролю.
С целью повышения эффективности мероприятий ТОР подводных переходов магистральных нефтепроводов специалистами АО ‘Трест Подводт руб о провод» по заказу Гомельского предприятия транспорта нефти «Дружба» был разработан специализированный программный продукт RIVER, совместимый с семейством программных продуктов SLIDER OFFICE (разработчик — ЗАО «Нефтегазосистема», г. Гомель).
Основой информационной системы является пространственная модель подводного перехода, построенная по данным геодезической съемки трассы в границах между береговыми задвижками. По этой модели производится корректировка местоположения особенностей, зафиксированных внутри-трубным инспекционным снарядом. Важным элементом этого этапа работ является обустройство постоянного съемочного обоснования, для чего закладывается необходимое количество грунтовых реперов и проводится их взаимное координирование со всеми маркерными пунктами. Эта система обеспечивает единство измерений, проводимых на подводном переходе, включая аэрофотосъемку. Поэтому с помощью пространственной модели можно уточнить дефектные места и проводить комплексный анализ всех факторов, влияющих на целостность трубопровода, анализировать эффективность применяемых мер.
С целью обеспечения условий для проведения на нефтепроводах, проходящих через участки местности с высоким уровнем грунтовых вод (болото или пойма реки), в АО «Трест Подводтрубопровод» была разработана передвижная герметичная камера (см. фото на вкладке). С ее помощью можно проводить контроль и ремонт изоляционного покрытия трубопровода, выполнять выборочный ремонт дефектов металла (шлифовка, заварка, монтаж муфт). Все работы выполняются в сухом помещении по стандартным технологиям. На камере установлен самостоятельный механизм перемещения, который позволяет выполнять ремонт изоляционного покрытия на протяженных участках.
Камера РГПК (длина 4 м, ширина 4,5 м и высота 2,55 м) надевается на трубопровод и перемещается собственными силами вдоль трубопровода по болоту с помощью механизма перемещения, установленного внутри. Тяговое усилие для передвижения камеры составляет 10 т. Управление передвижением камеры обеспечивает один человек, входящий в состав ремонтной бригады.
Вскрытие грунта перед камерой очередной захватки осуществляется экскаватором-болотоходом. Грунт от разработки на трубе перед камерой, пока внутри идет ремонт поверхности трубы или восстановление изоляции, разгружается на отремонтированный участок предыдущей захватки. Темп выполнения работ — 20 п.м в смену продолжительностью 8 час для труб диаметром 820 мм и 16 п.м — для труб диаметром 1020 мм.
В соответствии со стратегией технического обслуживания и ремонта магистральных нефтепроводов в ОАО «С иб нефтепровод» широко применяются эффективные методы выборочного ремонта участков нефтепроводов с опасными и потенциально опасными дефектами, выявленными при обследовании внутритрубными инспекционными снарядами.
В соответствии с «Правилами капитального ремонта магистральных нефтепроводов 1 ‘ в проекте производства работ предусматривается визуальный осмотр дефектного участка нефтепровода и, при необходимости, дополнительный контроль физическими методами, а затем выполнение ремонта дефектных мест путем усиления стенки трубы муфтами или вваркой катушки.
Однако применение регламентированной технологии ремонта нефтепроводов становится невозможным, если дефект находится на участке, расположенном в обводненной местности (болото, пойма реки) или в мелких озерах и старицах, из-за слоя воды над верхней образующей трубы.
С такой ситуацией ремонтные службы АО «С иб нефтепровод» столкнулись на участке нефтепровода, расположенного в Ханты-Мансийском автономном округе, где нефтепровод проходит по болотистой местности, пересекая озера и периодически выходя на междуозерные перемычки. Проезд к данному участку возможен через тайгу только в зимний период.
Анализ мировой практики ремонта подводных трубопроводов без подъема на поверхность воды показал, что наиболее доступным способом ремонта является установка на дефектный участок несварного герметизирующего хомута, половинки которого стягиваются вокруг трубы с помощью затяжных болтов. Так как окружные усилия, возникающие при стягивании хомута, прикладываются к стенке трубы через упругие прокладки, такой хомут нельзя рассматривать как усиливающий, а только как временную меру, препятствующую попаданию нефти в окружающую среду в случае разрыва трубы в месте дефекта.
Переговоры с зарубежным поставщиком герметизирующих хомутов показали, что высокая стоимость и длительный срок поставки делают этот вариант ремонта неприемлемым.
Было принято решение выполнить выборочный ремонт дефектных участков с помощью ремонтной герметичной камеры, конструкция которой предложена специалистами АО «Трест Подводтрубопровод» (г. Киев) (фото 6). В качестве средства для проведения работ была предложена герметизирующая камера, которая надевается на размываемый трубопровод, поворачивается вокруг трубы и герметизируется в месте стыковки с трубопроводом. Из камеры откачивается вода, и работы выполняются насухо.
Ремонтная камера состоит из основной камеры и боковых накладок с герметизирующими узлами. Для случая, когда толщина слоя воды над верхней образующей трубы составляет 1,5 — 2 м, на основную камеру устанавливается
дополнительный короб. Габаритные размеры камеры 3200x2200x3000 мм, масса камеры в сборе не превышает 2000 кг.
Камера обеспечивает выполнение ремонтных работ на участке нефтепровода длиной до 2 м. Одновременно в камере могут вести работы четыре человека.
Перед установкой камеры в районе дефектного участка водолазами размывается шурф необходимых размеров путем отсоса грунта грунтососом. Рыхление грунта вокруг всасывающего наконечника грунтососа производится струей гидромонитора.
Водолазы под водой определили дефектное место и его идентификацию с помощью ультразвукового толщиномера и других специальных технических средств и инструментов. С помощью автокрана камера была сверху установлена на трубу, а затем перевернута вокруг оси трубы, как показано на рис. 14. После установки боковых стенок произвели герметизацию, устранили течь в стыковых элементах, из камеры выкачали воду. Вода, в незначительных количествах поступавшая через уплотнения (до 4 л/мин), откачивалась насосом НЦС-1.
После откачивания воды из камеры стало возможным проведение ремонта дефектов металла и кольцевых сварных соединений с применением сварных или композитномуфтовых технологий, гидроизолирующего покрытия, а также технического контроля состояния трубопровода физическими методами.
Источник