Строительство и архитектура/5. Теплогазоснабжение и вентиляция

 

 

Д.т.н. профессор Сенцов С.И.

РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Россия

 

Аспирант Ганзиков А.С.

РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Россия

 

О безопасности газораспределительных сетей

 

 

В настоящее время в системе газораспределения и газопотребления России эксплуатируется более 730 тыс. км газопроводов, в государственном реестре зарегистрировано около 69 тыс. опасных производственных объектов газораспределения и газопотребления [1], которые обеспечивают газом потребителей на внутреннем рынке.

Рассматривая техническую литературу и нормативные документы по строительству, ремонту, реконструкции и эксплуатации газопроводов систем газораспределения и газопотребления [2,3,4,5,6] мы видим, что существует довольно большой выбор технологий, в первую очередь бестраншейных, как для сооружения, так и для восстановления газопроводов и повышения их уровня с применением современных полимерных материалов.

Наибольшее распространение получили четыре метода восстановления изношенных стальных трубопроводов с размещением внутри них полиэтиленовых труб и оболочек.

Первый метод. Восстановление путем протаскивая внутри старого изношенного газопровода новой полиэтиленовой трубы круглого сечения меньшего диаметра. Он осуществляется в несколько этапов. Сначала газопровод разбивается на участки и очищается пропуском скребков. Затем проводится протаскивание полиэтиленовой трубы. При этом возможен перевод газопровода на более высокое рабочего давление, до среднего (свыше 0,005 МПа до 0,3 МПа) или высокого (до 0,6 МПа) для  увеличения объемов подачи газа.

Второй метод. Восстановление изношенного газопровода протаскиванием внутри старого - новой полиэтиленовой трубы, поперечное сечение которой временно уменьшено. Для этого применяются следующие технологии:

1.        В Англии фирмой «BG Tehnology» применяется технология восстановления старых изношенных газопроводов с использованием полиэтиленовых труб большего наружного диаметра, чем внутренний диаметр восстанавливаемого газопровода. Полиэтиленовые трубы перед протаскиванием обжимаются термическим или термомеханическим способом.  Технология предусматривает предварительный нагрев полиэтиленовой трубы до определенной температуры и протяжку через специальный термический  штамп, которым полиэтиленовая труба сжимается  до диаметра меньшего, чем восстанавливаемый  газопровод. По истечении определенного времени после протяжки полиэтиленовая труба остывает и возвращается к первоначальным геометрическим размерам плотно прилегая к внутренним стенкам восстанавливаемого газопровода.

2.        Следующая технология восстановления аналогична первой, но уменьшение диаметра  полиэтиленовой трубы перед протяжкой осуществляется пропусканием ее через специальные обжимные вальцы в холодном состоянии, а для процесса восстановления ее после протяжки во внутрь трубы подается под давлением  пар, горячий воздух или вода. Под влиянием температуры и определенного давления полиэтиленовая труба нагревается и приобретает первоначальные геометрические размеры, плотно прилегая к внутренним стенкам восстанавливаемого стального газопровода.

3.        Технология восстановления подземных стальных изношенных газопроводов с применением  так называемого «U-лайнера».  Технология «U-лайнер» аналогична  технологии 2 восстановления подземных газопроводов, но в отличие от нее применяются трубы изготовленные из высокопрочного полиэтилена. В процессе изготовления с помощью специального термомеханического формирования трубам придают U-образную форму. После протаскивания труб U-образной формы восстановление первоначальной формы достигается  за счет разогрева стенки полиэтиленовой трубы при помощи пара под давлением. Таким образом, активизируется специфическая для полиэтилена способность «воспоминания первоначальной формы» и полиэтиленовая труба приобретает круглое сечение, прилегая к стенкам старого газопровода. Изношенная металлическая труба реконструируемого газопровода используется как направляющий каркас и служит дополнительной защитой. При использовании данного метода существенно не изменяется диаметр реконструируемого газопровода. При использовании данного метода так же, как и в предыдущем может быть увеличена пропускная способность газопровода за счет повышения давления.

Третий метод. Восстановление (санация) изношенного стального газопровода нанесением на его внутреннюю поверхность тканево-полиэтиленовой  оболочки выполненной в виде шланга. Тканево-полиэти­лено­вая оболочка выдерживает избыточное давление до 1,2 МПа. Она приклеивается к внутренней поверхности трубы с помощью эпоксидной смолы, которая отличается высокой прочностью склеивания при небольшой величине усадки.

Для проведения работ по санации по третьему методу используется спецмашина на которой смонтированы реверсионная емкость. Заранее подготовленный по длине санируемого газопровода тканево-по­ли­этиленовый рукав заполняется приготовленным двух компонентным эпоксидным клеем. Конец рукава надежно завязывается, прикрепляется к ленте, с помощью которой затем втягивается в реверсионную емкость машины и наматывается на барабан, расположенный в реверсионной емкости. При втягивании наполненный клеем рукав проходит между двух валиков, которые обеспечивают равномерное распределение клея по длине рукава. Затем конец рукава прикрепляется к специальной головке, предназначенной для обеспечения процесса инверсии (выворачивания наружу) и под воздействием сжатого воздуха  рукав выворачивается и вводится в санируемый газопровод. После ввода в санируемый газопровод тканево-полиэтиленового рукава в него подается из парогенератора паровоздушная смесь с температурой 105 0С для инициирования процесса затвердения клея. После окончания процесса отвердевания клея газопровод продувается воздухом с температурой  30 0С и с помощью поршня удаляется конденсат. Затем, санируемый участок газопровода испытывается и подключается к действующей сети. При этом методе реконструкции длина санируемого участка газопровода может достигать 600 м.

Четвертый метод. Восстановление путем протаскивая внутри старого изношенного газопровода новой армированной трубы «Примус Лайн» [7]. Труба «Примус Лайн» представляет собой самонесущую напорную оболочку, не нуждающуюся в каркасе. Она имеет многослойную конструкцию, состоящую из полиэтилена и кевларового волокна выдерживающую давление до 4,5 МПа. Трубы «Примус Лайн»  поставляются намотанными на барабаны в сложенном (плоском) состоянии. На строительной площадке они с помощью специальных оголовников протаскиваются в восстанавливаемый газопровод в сложенном состоянии или с восстановлением круглого сечения. После протаскивании в сложенном состоянии для восстановления круглой формы в трубы «Примус Лайн»  подают воздух под давлением, указанном в сопроводительной документации.

Для всех выше перечисленных методов восстановления газопроводов в нормативной документации прописаны процедуры контроля качества работ и приемки восстановленных участков газопроводов в эксплуатацию. При этом остаются открытыми вопросы периодичности  методов проведения диагностики восстановленных газопроводов в процессе дальнейшей эксплуатации. Если руководствоваться пунктом 5.5.2 правил безопасности систем газораспределения и газопотребления [8] (далее – Правила безопасности): «Диагностирование должно проводиться по истечении 40 лет для стальных наземных в обваловании, подземных, а также 50 лет для полиэтиленовых газопроводов после ввода их в эксплуатацию».

Досрочное диагностирование газопроводов назначается в случаях аварий, вызванных коррозионными разрушениями стальных газопроводов, потерей прочности (разрывом) сварных стыков, а также в случае строительства стальных газопроводов свыше нормативного срока в грунтах высокой коррозионной агрессивности без электрохимической защиты.

Решение о проведении работ по диагностированию или реконструкции (замене) газопровода принимается собственником газораспределительной сети.

В соответствии с Правилами безопасности диагностирование также проводится в случаях обнаружения утечек газа и других отказах на газопроводах, при этом методы и правила диагностирования полиэтиленовых газопроводов практически не регламентированы.

Если посмотреть нормативные документы ОАО «Газпром», крупнейшей газовой компании страны, то мы увидим, что и в них нет достаточной ясности в вопросе диагностирования распределительных газопроводов из полиэтилена, особенно после реконструированных одним из выше указанных методов.

В 2010 году в  ОАО «Газпром» введен новый нормативный документ СТО Газпром 2-2.3-424-2010 «Положение о системе диагностирования газораспределительных сетей» [9]. Данный документ довольно подробно описывает, что должна включать процедура комплексного технического диагностирования и на какие методики и инструкции опираться. К сожалению, согласно этого документа техническое диагностирование проводится в соответствии с план-графиками, формируемыми газораспределительными организациями по результатам функциональной диагностики. И дальше,  как и в Правилах безопасности, функциональная диагностика проводится следующими методами:

– для газопроводов - периодические обходы, определение качества изоляции и выявление утечек приборным методом. То есть пока не почувствуем газ или не увидим взрыв.

 А ведь это газопроводы, как правило, проходящие в городах и крупных населенных пунктах, следовательно, вблизи от жилых построек и большого количества людей.

Учитывая, что при восстановлении газопроводов прокладываются рабочие трубопроводы и оболочки из полимерных материалов и находятся они внутри  стальных изношенных труб, диагностика в шурфах для таких газопроводов связана с определенными сложностями. Представляется логичным рассмотреть вопрос о периодическом плановом проведении диагностических работ на полиэтиленовых газопроводах проложенных внутри стальных изношенных трубопроводах при реконструкции, а также  на газопроводах, реконструированных с применением  метода санации изношенного стального газопровода нанесением на его внутреннюю поверхность тканево-полиэтиленовой  оболочки.

Выводы

Первым шагом - самым простым и эффективным методом для таких газопроводов может стать проведение через каждые пять лет испытания повышенным давлением  таких участков газопроводов, с учетом требований СНиП и их рабочего давления и применяемых при реконструкции материалов и контроля изменения свойств полимерных  материалов.

Следующий шаг в диагностировании полиэтиленовых газопроводов с целью определения его надежности, а следовательно безопасности - контроль за изменением прочностных характеристик трубы. Такой контроль должен проводится   каждые десять лет на образцах вырезанных из рабочих газопроводов. Методы испытаний образцов могут применены в соответствии с разделом 7  ГОСТ Р 50838-95 [10].

Такой подход позволит обеспечить безопасность сетей газораспределения и газопотребления.

Литература:

1.   Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2009 году,
ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», М., 2010. 460 с.

2.   Горелов С.А., Горяинов Ю.А., Васильев Г.Г. [и др]. /Сооружение и реконструкция распределительных систем газоснабжения/, «недра-Бизнесцентр», 2002.

3.   Шурайц А.Л., Каргин В.Ю., Вольнов Ю.Н. /Газопроводы из полимерных материалов/, издательство «Журнал «Волга – XXI век». Саратов.2007. 612 с.

4.   СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы». М. 2003.

5.   СП 42-101-2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб». М. 2003.

6.   СП 42-103-2003 «Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов». М. 2003.

7.   www.primusline.com.

8.   ПБ 12-529-03 «Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления», ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», М.2003, 199 с.

9.             СТО Газпром 2-2.3-424-2010 Положение о системе диагностирования газораспределительных сетей, ООО «Газпром экспо», М. 2010.

10.          ГОСТ Р 50838-2009 «Трубы из полиэтилена для газопроводов. Технические условия» утв. Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15.12.2009 № 1016-ст, М.2010.