Бестраншейные технологии восстановления и реконструкции газопроводов

Введение

Подземные стальные трубопроводы, построенные много лет назад, неизбежно стареют и требуют регулярного технического контроля, проверки работоспособности, периодического ремонта, восстановления или реконструкции. Старение подземных трубопроводных коммуникаций приводит к росту аварийности из-за повреждения труб наружной и внутренней коррозией, к снижению пропускной способности трубопроводов из-за зарастания труб, увеличению затрат на эксплуатацию.

Традиционные траншейные способы восстановления работоспособности газопроводов сопряжены с выполнением большого объема земляных работ, креплением стенок траншей, перекрытием транспортных потоков, разрушением дорожных покрытий, повреждением зеленых насаждений и т. д. В городах с плотной застройкой, как правило, траншейная технология оказывается вообще неприемлемой. Принимая во внимание стоимость работ открытым способом и ежегодные темпы старения газораспределительных сетей этот вопрос можно решить, применяя бестраншейные технологии восстановления трубопроводов, позволяющих в разы снизить прямые и косвенные затраты.

Очистка внутренней полости реконструируемых трубопроводов

Предварительным этапом бестраншейных технологий восстановления (капитального ремонта) или реконструкции любых трубопроводов является очистка внутренней полости труб, приспособленная к используемой бестраншейной технологии. Очистка проводится после продувки подлежащего восстановлению участка газопровода. Способ очистки определяется в зависимости от степени и вида загрязнений и может быть проведен с помощью пескоструйных аппаратов, скребков, поршней, щеток, фрез и гидроочистного оборудования.

Разные технологии восстановления требуют различной степени очистки внутренней полости. Для этого подбираются те приспособления и оборудование, которые удовлетворяют этим требованиям очистки. Так, для обычной протяжки полиэтиленовых труб с уменьшением диаметра ремонтируемого газопровода бывает достаточно протащить несколько раз в действующем стальном трубопроводе скребок-калибр с резиновыми вставками (так называемый «ерш»), определяющий проходное сечение трубопровода и удаляющий окалину и различные крупные отложения, способные глубоко повредить поверхность труб. Для технологий восстановления с помощью профилированных труб требуется более тщательная очистка внутренней полости. В этом случае применяются разные механические самодвижущиеся или протягиваемые фрезы и скребки. Технология с применением тканевого полимерного шланга требует очистки внутренних стенок практически «до зеркального блеска». Наличие на трубах даже незначительных коррозионных отложений или пылевидных загрязнений уже не гарантируют прочность соединения шланга с трубой- оболочкой. Поэтому при технологии шланговой облицовки трубопровод по окончании предварительной очистки необходимо подвергать обработке струями воды при сверхвысоком гидравлическом давлении. Такой способ очистки получил название вакуумно- водяного фрезерования. Вода, подающаяся из сопел фрезы под давлением до 250 МПа, обладает дробящим и режущим действием, и за два прохода удаляет любые загрязнения и коррозионные отложения, оставляя чистую металлическую поверхность. Поскольку вода нагревается до 50–70 "С, она достаточно быстро просушивается.

Системы для телевизионной инспекции трубопроводов

Телевизионная инспекция (видеодиагностирование) проводится перед началом восстановительных работ и дает возможность заранее определить проходимость газопровода, а при наличии внутренних дефектов, препятствующих ее проведению, – определить их характер и способ устранения. Если при контроле с помощью видеокамеры будут выявлены участки газопровода, мешающие процессу восстановления (неучтенные углы поворота, конденсатосборники, гидрозатворы и т.д.), в проектную и рабочую документацию должны быть внесены изменения и вскрыты дополнительные котлованы.

Телевизионные роботы или системы для телевизионной инспекции трубопроводов представляют собой перемещающийся внутри трубопровода колесный транспортный модуль, на котором располагается видеокамера, сигнал которой поступает на дисплей оператора.

Метод протяжки полиэтиленовых труб в существующих трубопроводах

Метод восстановления изношенного трубопровода протяжкой в нем полиэтиленовых труб является наиболее известным и простым с точки зрения возможностей его применения. Им можно ремонтировать газопроводы как низкого и среднего, так и высокого (до 0,6 МПа) давлений, а также осуществлять реконструкцию сети с переводом газопроводов с низкого давления на более высокое. Обычно для этого метода используются стандартные гладкие трубы из полиэтилена подходящего диаметра. Поперечное сечение трубы остается неизменным. При этом методе рекомендуется использование труб с дополнительной внешней оболочкой, обеспечивающих надежную защиту поверхности протягиваемых труб от опасных для них продольных повреждений. Соединение труб осуществляется при помощи стыковой сварки. В котлованах возможна сварка деталями с закладным электронагревателем.

Обычно для ремонта способом протяжки выбираются прямолинейные или плавно изогнутые участки газопровода, поскольку протяжка труб через изношенный трубопровод с малым радиусом изгиба вызывает дополнительное сопротивление протяжке и опасность повреждения поверхности трубы.

Протяжка предварительно профилированных полиэтиленовых труб

Протяжка предварительно профилированных полиэтиленовых труб предусматривает применение длинномерных, профилированных в сечении полиэтиленовых труб. В зарубежной практике такие методы получили названия «U-Lining», «Subcoil» и другие. Полиэтиленовые трубы, применяемые при данном методе производства работ, выпускаются по специальному заказу и должны иметь наружный диаметр, соответствующий внутреннему диаметру реконструируемого газопровода. Это связано с желанием как можно меньше повлиять на уменьшение внутреннего диаметра существовавшего газопровода. В заводских условиях эти трубы проходят специальные тестовые испытания по оценке способности возврата к исходной форме кольцевого сечения.

После изготовления, трубам термомеханическим путем придают форму латинских букв «U» или «W», сильно сокращающую поперечное сечение, и наматывают на барабан для транспортировки. Уменьшение поперечного сечения осуществляется с целью облегчения введения трубы в существующий трубопровод.

Перед протяжкой внутренняя полость восстанавливаемого трубопровода исследуется и тщательно очищается от разного рода отложений, окалины и т.п. После протяжки профилированной трубы ей придается первоначальная округлая форма при помощи подаваемой под давлением паровоздушной смеси. Для этой цели протянутая профилированная труба обрезается до нужной длины и с обеих сторон закрывается специальными заглушками. При подаче внутрь сжатой паровоздушной смеси с температурой более 100°С труба расширяется до своего первоначального диаметра (эффект памяти) таким образом, что происходит ее плотное прилегание к стенкам реконструируемого газопровода.

Протяжка предварительно обжатых полиэтиленовых труб

Этот способ и его разновидности («Rolldoun», «Sliplining», «Swage Lining») предусматривают практически те же операции, что и предыдущий, но вместо профилирования трубы производится процесс ее предварительной холодной деформации. Способ основан на пластических свойствах полиэтилена, позволяющих уменьшить наружный диаметр трубы после ее прохождения через обжимное устройство. При этом округлая форма трубы сохраняется, а диаметр уменьшается примерно на 8-15%. Для протяжки используются трубы из полиэтилена стандартного типоразмерного ряда или специально изготовленные по диаметру трубы.

По методу «Rolldoun» уменьшение диаметра трубы происходит за счет ее прохода через ряд полусферических вращающихся катков специальной машины. Использование для обжима вращающихся катков ускоряет процесс протаскивания и снижает потребность в уровне мощности тяговой лебедки. К недостаткам можно отнести сложность обжимного устройства и его достаточно большой вес и габаритные размеры. Типоразмерр труб ограничен d, 400 мм и SDR 17.

Метод «Swage Lining» основан на деформации труб с использованием конусных обжимных колец. Этот метод технологически более прост, чем метод «Rolldoun», но требует применения более мощных тяговых лебедок. Кроме того, его отличает более медленная скорость протаскивания труб. При технологии «Sliplining» применяются специальные смачивающие растворы, уменьшающие силы трения.

Протяжка с разрушением старой трубы

Данная технология восстановления («Pipebursting» по зарубежной терминологии) предусматривает частичное или полное разрушение заменяемой трубы (чугунной, асбоцементной или стальной) и одновременное ее замещение протягиваемой полиэтиленовой трубой того же или даже чуть большего диаметра.

Суть разработанного метода состоит в следующем: во входном колодце (или специально подготовленном котловане) размещается ударный механизм (пневмо- или гидропробойник) со смонтированной специальной насадкой – разрушающей головкой с расширителем, к которой присоединяется шланг от компрессорной установки и трос от лебедки, протянутый через заменяемый участок трубопровода. Лебедка устанавливается со стороны приемного котлована и за счет натяжения троса удерживает траекторию расширителя. Разрушающая головка оснащена одним или несколькими стальными режущими или дробящими ножами.

Под действием ударов пробойника разрушающая головка начинает перемещаться по заменяемой трубе, размалывая её на части, а задняя часть, оснащенная расширителем, расталкивает обломки в стороны и втрамбовывает их в грунт. В образовавшуюся скважину затягивается новый полиэтиленовый трубопровод.