Перспективные материалы для нефтегазовых объектов (стр. 33 )

Измерения и наблюдения, проводившиеся в течение трех лет 9-й мастерской института «Мосинжпроект» совместно с 16-й конторой треста «Мосгаз», не выявили каких-либо отклонений и нарушений и подтвердили правильность принятых проектных решений.

Несмотря на подходящие для газопроводов свойства поливинилхлорида, трубы из него не получили распространения по следующим причинам:

• отсутствие способов и оборудования для соединения труб в построечных условиях;

• склейка враструб не применялась, так как не были разработаны рецептуры достаточно качественных клеев, не было освоено производство раструбных соединительных деталей, что не позволяло осуществлять надежные врезки, ответвления и повороты газопровода, а также производить возможные ремонтно-восстановительные работы. Применение же разъемных соединений на подземных газопроводах строительными нормами и правилами запрещено.

В этой связи полиэтиленовые газопроводы имеют неоспоримые преимущества, поскольку трубы прекрасно соединяются посредством сварки в полевых условиях и могут поставляться на стройку длинномерными плетями, намотанными в бухты или на специальные катушки до наружного диаметра 180 мм.

Эксплуатация газопроводов из полиэтиленовых труб, построенных по технологии и проектам института «Мосинжпроект» в 1961 – 64 гг., показала возможность их широкого применения аналогично развивавшемуся в эти годы применению полиэтиленовых труб при строительстве газопроводов в странах Западной Европы и Америки.

По предложению Главгаза МКХ РФ, разработки в этой области для их широкого внедрения были переданы институтом «Мосинжпроект» вновь образованному Саратовскому институту «ГипроНИИгаз».

Сравнивая конструктивные и технологические решения, использованные при строительстве подземных полиэтиленовых газопроводов в Москве и европейских странах в те годы, следует отметить причины, сдерживавшие широкое распространение газопроводов из полиэтиленовых труб в бывшем СССР:

• малый объем производства полиэтилена высокой плотности, пригодного для изготовления полиэтиленовых труб для газопроводов, и в связи с этим, невозможность преодоления конкуренции широкодоступных и сравнительно дешевых стальных труб;

• отсутствие промышленного производства литых соединительных деталей из полиэтилена;

• отсутствие индустриального производства типового сварочного оборудования, обеспечивающего выполнение сварных соединений высокого качества;

• отсутствие системы подготовки квалифицированных сварщиков полиэтиленовых трубопроводов, как это организовано при обучении сварщиков стальных газопроводов;

• неотработанность методов контроля сварных соединений полиэтиленовых трубопроводов;

• недостаточная проработка нормативной и методической литературы по строительству, ремонту и эксплуатации полиэтиленовых газопроводов.

В 60-е годы в ГипроНИИгазе определились три главных направления исследований по использованию неметаллических материалов для систем газораспределения: применение асбестоцементных труб в городском хозяйстве (до 1966 г.); применение предварительно напряженного газонепроницаемого железобетона для емкостей хранения сжиженного газа и для газопроводов высокого давления; применение труб из пластмасс для газовых сетей. Проведенные исследования позволили разработать «Временные технические условия на строительство газопроводов из асбестоцементных труб» и ряд других нормативных документов по этому вопросу. При научном сопровождении ГипроНИИгаза были построены газопроводы низкого и высокого давления в Саратове, Уфе, Краснодарском крае. Их эксплуатация показала низкую прочность асбестоцементных труб, что привело к выводу о необходимости разработки нового высокопрочного и газонепроницаемого материала, успешно конкурирующего с металлом. Были исследованы возможности применения железобетонных труб для газопроводов высокого давления с внутренним покрытием из полиэфирной композиции, разработан способ получения пластобетона, оформленный авторским свидетельством. Были установлены также возможность и целесообразность применения железобетонных предварительно напряженных труб больших диаметров для изготовления резервуаров хранения сжиженных углеводородных газов, обоснованы наиболее рациональная форма резервуаров и экономическая эффективность их применения. Самым успешным стало направление исследований по применению в газоснабжении пластмассовых трубопроводов, определившее работу ГипроНИИгаза на многие годы вперед.

Строительство внутрипоселковых и межпоселковых газопроводов из полиэтилена силами ГипроНИИгаза началось с 1964 г., когда в Тамбове был построен первый опытный газопровод среднего давления протяженностью 1400 м. За ним последовали другие газопроводы, на которых велись наблюдения и исследования. На основании опыта эксплуатации действующих газопроводов были разработаны рекомендации по эксплуатации и ремонту подземных газопроводов из полиэтиленовых труб.

В ГипроНИИгазе была разработана опытная установка для сварки полиэтиленовых труб в полевых условиях. В 1965 - 66 гг. разработана первая нормативно-техническая документация на строительство полиэтиленовых газопроводов - «Временные технические условия на проектирование и строительство опытных подземных газопроводов из полиэтиленовых труб», по которым осуществлялось строительство в Краснодарском и Ставропольском краях, Ярославле, Белгороде, Москве и других городах, а также в сельской местности. В 60-е годы было спроектировано и построено около 115 км полиэтиленовых газопроводов диаметрами 100 - 200 мм, при этом до 1967 г. их строительство выполнялось в основном силами ГипроНИИгаза. Одновременно решался и вопрос подготовки кадров строителей. В 1968 г. специалистами института были организованы курсы по строительству и эксплуатации полиэтиленовых газопроводов, которые окончили первые 50 инженерно-технических работников строительных организаций и газовых хозяйств из различных городов. Эти наработки нашли отражение в строительных нормах по газоснабжению (СНиП 2.04.08-87 и СНиП 3.05.02-88), сводах правил по строительству (СП 42-101-96) и контролю качества сварных соединений (СП 42-105-99), альбомах технологических карт, инструкциях и других нормативных и методических документах. Все это позволило практически создать научно-техническую базу для массового внедрения полиэтиленовых труб в газоснабжении.

За период строительства с 1980 по 1997 гг. на территории России официально зарегистрированы 73 аварийные ситуации на полиэтиленовых газопроводах. По данным на 1998 г. отмечено 12 аварий, за 1999 г. - 3 аварии.

Причины аварий можно разделить на следующие группы:

• разрушение по стыку (40 аварий) - 54 %;

• повреждение землеройной техникой (18 аварий) - 25%;

• разрушение по телу трубы (8 аварий) -11%;

• нарушение герметичности соединений «полиэтилен – сталь» (5 аварий) - 7%;

• другое (2 аварии) - 3%.

Разрушение стыковых соединений объясняется недостаточной подготовкой сварщиков, применением неавтоматизированного сварочного оборудования, недостаточным контролем качества как сварных соединений, так и строительно-монтажных работ.

Анализ причин, вызвавших разрушение полиэтиленовых труб, показывает, что все без исключения аварии происходили не по причине потери трубами своих качеств, а из-за несоблюдения соответствующих норм при проведении строительно-монтажных работ. Это, прежде всего, глубокие царапины и задиры, возникавшие при транспортировке труб и не устраненные при производстве сварочных и укладочных работ, а также работы, проводимые на смежных коммуникациях.

Иных аварий, вызванных потерей полиэтиленовыми трубами газового сортамента своих прочностных свойств, зафиксировано не было, что позволяет сделать вывод о большой надежности применяемых труб.

В последние восемь лет положение коренным образом изменилось: более 70 % введенных в эксплуатацию газопроводов были построены из полиэтилена. По состоянию на 01.01.1993 г. в Москве насчитывалось 4500 км подземных газопроводов, из которых 400 км являлись малонадежными и нуждались в реконструкции.

Инициатором применения полиэтиленовых труб явилось ММГП «Мосгаз», которое с 1993 г. проводит реконструкцию городских газопроводов низкого и среднего давлений на базе территориальных строительных норм "Инструкция по проектированию, строительству и эксплуатации полиэтиленовых газопроводов, прокладываемых методом протяжки внутри металлических труб" (1993 г.). Принятию инструкции предшествовало обсуждение ее основных положений на семинаре-симпозиуме «Использование полиэтиленовых труб для реконструкции стальных газопроводов методом протяжки их внутри малонадежных стальных, в том числе с переводом распределительных сетей с низкого давления на среднее» (24 – 26 ноября 1993 г.). Обсуждение основывалось на утвержденном правительством Москвы, коллегией Госгортехнадзора России и согласованном с Госстроем РФ и ГП «Росстройгазификация» документе «Концепция совершенствования системы газораспределения г. Москвы с проработкой вопросов перевода распределительных сетей низкого давления на среднее до 0,3 МПа в связи с применением полиэтиленовых труб».

Положительным фактором является введение в действие ГОСТ Р 50838-95 «Трубы из полиэтилена для газопроводов». Так, разрешены к применению полиэтиленовые трубы только с минимальной длительной прочностью MRS 8 и MRS 10 и ограничено до 1999 г. использование полиэтилена с MRS 6,3. Следует отметить, что на рынке уже имеется ПЭ 125, что в ближайшее время еще больше расширит применение полиэтиленовых распределительных газопроводов.

Большую помощь в расширении применения полиэтиленовых газопроводов сыграл также выпуск свода правил СП 42-101-96 «Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб диаметром до 300 мм». Этот свод правил в определенной мере восполнил недостатки СНиП 2-04.08-87 и СНиП 3.05.02-88, которые с 1998 г. пересматриваются и приводятся в соответствие с требованиями СНиП 10-01-94.

Более чем 40-летний опыт эксплуатации подземных полиэтиленовых газопроводов подтвердил их высокую надежность и экономичность и правильность выбора, сделанного в 1959 г.

5.6.2. Основные характеристики отечественных и зарубежных марок
полиэтилена для изготовления газораспределительных труб

Свойства полиэтилена, кроме способа производства, определяются его плотностью. В международных стандартах принята следующая классификация полиэтилена по группам плотности, г/см3: