Температури навколишнього середовища

– полівінілхлоридні стрічки наносять на трубопровід при температурі навколишнього повітря не нижче мінус 50 º С, а при підігріванні (у приміщенні або спеціальних ящиках) до плюс15 20º С їх можна наносити при температурі повітря мінус 5 мінус 10 º С (ПХВ – ПИЛ) і (СЛ).

– поліетиленові (ПЕЛ) і морозостійкі полівінілхлоридні (ПВХ-ЛМЛ) стрічки наносяться на трубопровід при від’ємних температурах до -30 -40º С без підігріву трубопроводу.

Ізоляційні машини перед нанесення полімерних стрічок необхідно відрегулювати за діаметром трубопроводу, шириною рулону і величиною напуску. У бітумних ізоляційних машин використовують для стрічок цевочне колесо зі шпулями і ходова частина. Робочі параметри машини: кут нахилу шпуль, швидкість руху і число обертань обода, визначають за формулами:

, (5.1)

, (5.2)

, (5.3)

де – кут нахилу шпуль до вісі труби, град; – зовнішній діаметр трубопроводу, см; В – ширина стрічки, см; Н – величина спуску стрічки, см; – швидкість руху ізоляційної машини по трубі, см/хв.; S – крок намотування стрічки, см; число обертів цевочного ободу зі шпулями у 1 хв.; W – лінійна швидкість намотування стрічки (приймається не більше 50 хв.). Ширину стрічки рекомендується брати рівною 0, 5 0, 7 D трубопроводу, але не менше 100 мм.

При нанесенні стрічок потрібно строго дотримуватися напуску витків і не допускати складок, морщин та повітряних мішків. Невеликі повітряні прошарки допускаються тільки в зоні зварних швів.

5.5 Розрахунок параметрів ізоляційно-укладальної колони

Число, тип і взаємне розташування трубоукладачів при виконанні ізоляційно-укладальних робіт залежить від ряду обставин: в першу чергу від діаметру та товщини стінки трубопроводу, а також від умов проходження траси. Якщо в нормальних умовах для виконання робіт на трубопроводі діаметром 1020 мм досить мати чотири трубоукладачі, то в таких же умовах ізоляційно-укладальна колона, що працює на трубопроводі діаметром 1420 мм, повинна мати не менше 6 трубоукладачів значно більшої вантажопідйомності, у складних умовах, це число може зрости до 8 і навіть 9 (в залежності від типу і вантажопідйомності трубоукладачів).

Вибір числа і типу трубоукладачів в колоні повинні також підтверджуватись відповідним розрахунком.

Взаємне розташування трубоукладачів залежить також від технологічного зв’язку очисної та ізоляційної машин, що обумовлено умовою повного висихання праймера (ґрунту) на трубопроводі після його нанесення очисною машиною до моменту накладання ізоляційного покриття.

Віддаль між окремими трубоукладачами в колоні впливає як на ступінь їх навантаження, так і на напружений стан при піднятої ділянки трубопроводу. При довільному розташуванні трубоукладачів можливі випадки перекидання при доволі високій сумарні їх стійкості. Крім того на самому трубопроводі в окремих, найбільш небезпечних перерізах можуть появлятися вм’ятини і зломи. Відповідно, до вибору раціональних віддалей між трубоукладачами і дотриманню цих віддалей у процесі роботи, ставляться особливі вимоги.

Вибір розрахункової схеми укладання трубопроводу базується на припущенні, що припіднята його частина може розглядатися як багатопрогінна нерозрізна балка, вільно оперта на кільцях на поверхню (на берму або дно траншеї) і на зосередженні взаємозміщені опори, розміщені по довжині припіднятого трубопроводу.

Розрахункова схема укладання трубопроводу у траншею наведена на рис. 5.3.

Рисунок 5.3 Розрахункова схема укладання трубопроводу в траншею при суміщеному способі виконання ізоляційно-укладальних робіт

Розглядаючи трубопровід як багато прогінну нерозрізну балку зі зміщеними опорами визначають максимальні згинальні моменти і напруження в опорних перерізах трубопроводу, що укладається.

Розрахунок виконується за теоремою трьох моментів. Для всіх прогонів гудима, що укладається, попарно складають рівняння, число яких дорівнює числу опорних моментів (числу трубоукладачів для даної схеми).

Рівняння для визначення опорних моментів для кожної окремої пари прогонів можна записати у вигляді:

.(5.4)

Для прогонів, в яких розміщена очисна та ізоляційна машини, необхідно до правої частини рівняння добавити

, (5.5)

де , , – згинальні моменти над лівою, середньою і правою опорою у прогоні; , – відповідно, довжини прогонів; , – зміщення середньої опори відносно лівої і правої; q – погонна маса труби; EI – жорсткість труби на згин; Q – маса машин; а, b – віддаль від опор до машин.

За найденими значеннями згинальних моментів, визначають напруження у відповідних перерізах трубопроводу за формулою

, (5.6)

у формулах (5.4) і (5.5) – згинальний момент в опорних перерізах; W – момент опору поперечного перерізу трубопроводу; – допустимі напруження у трубопроводі від його згину у вертикальній площині.

За другим, наближеним методом, вихідними даними при визначенні віддалей між трубоукладачами приймають технологічні параметри процесу укладання, тобто: довжину припіднятого трубопроводу, висоту піднімання очисної та ізоляційної машин, а також масу машин і самого трубопроводу. Розрахунок виконують у наступному порядку.

Спочатку визначають значення опорної реакції ґрунту в точці дотику трубопроводом до дна траншеї за формулою

, (5.7)

де h_Т – глибина траншеї; h_ім – висота ізоляційної машини над бермою траншеї; L_ім – віддаль від точки дотику ізольованого трубопроводу до дна траншеї до ізоляційної машини.

Потім за системою рівнянь, складених для пружно зігнутої осі трубопроводу, знаходять навантаження на гак трубоукладачів в ізоляційно-укладальній колоні. Ці рівняння у вигляді системи мають вид:

(5.8)

_.

До приведеної системи рівнянь додають також рівняння положення очисної машини на зігнутій ділянці трубопроводу

, (5.9)

де − висота піднімання очисної машини; − віддаль від точки дотику трубопроводу на дно траншеї до очисної машини; − загальна довжина при піднятого трубопроводу; Q − загальна маса при піднятої ділянки; P − навантаження на трубоукладачі; − віддаль до вантажу на розглядуваній ділянці; − віддаль від точки дотику трубопроводу до дна траншеї до трубоукладача; − маса ізоляційної машини.

Визначивши розташування трубоукладачів в колоні, виконують повірку трубопроводу за допустимими навантаженнями і моментами в опорних перерізах. На основі розрахункових даних будують технологічну схему укладання.

5.6 Роздільний метод укладання трубопроводів

При роздільному методі виконання ізоляційно-укладальних робіт, процес укладання трубопроводів у траншею технологічно безпосередньо не зв’язаний з операцією його очищення і ізолювання, та розглядається як самостійна операція. З точки зору загальної схеми організації спорудження лінійної частини, укладання, у цьому випадку, є складовою частиною поточно-розчленованого комплексу виконання робіт і взаємозв’язане з передуючими йому операціями організаційно. Цей зв’язок впливає на самі методи виконання робіт з укладання трубопроводів у траншею.

Ізоляційно-укладальні роботи роздільним способом можна виконувати за двома схемами:

– очищення і ізоляцію трубопроводу перед укладанням його у траншею безпосередньо на трасі;

– очищення і ізоляцію трубопроводу (трубних секцій) проводять на трубозварювальних базах або на заводах, з наступним зварюванням секцій на трасі і ізолюванням стиків перед укладанням трубопроводу у траншею.

Роботи за першою схемою можуть виконуватися послідовно двома колонами, або послідовно у дві стадії однією колоною.

Укладання ізольованого трубопроводу роздільним способом відрізняється від укладання, суміщеного з ізолюванням, тим, що при першому способі потрібна значно менша висота піднімання трубопроводу над землею, оскільки немає необхідності у пропусканні огненної машини по трубопроводу. Тому загальна довжина при піднятої ділянки трубопроводу при роздільному укладанні завжди трохи менша. Відповідно, напружений стан трубопроводу від згину (у вертикальній площині) і сумарні навантаження на трубоукладачі при цьому зменшуються. І хоча поза роботою завжди знаходиться один із трубоукладачів, що переміщується на нове місце, загальна їх кількість, як правило, менша ніж в колоні при роботі суміщеним способом.

Однак виникає задача оцінки напруженого стану самого трубопроводу в горизонтальній площині у процесі його укладання. Це пов’язано з тим, що на відносно короткій ділянці (між точками дотику трубопроводу з ґрунтом на бермі та у траншеї) трубопровід має значне зміщення осі у плані.

Визначивши найбільш небезпечні перерізи трубопроводу від згину у горизонтальній площині, можна знайти сумарні напруження, зв’язані із просторовим згином трубопроводу. Ця задача розв’язується з припущенням, що напруження і згинальні моменти від вертикального згину відомі. Методика їх визначення наступна.

Рахуючи, що кожна група трубоукладачів є для трубопроводу однією точкою підвіски (найгірший випадок), у розрахунковій схемі, наведеній на рис. 5.4, будемо мати дві групи трубоукладачів.

Рисунок 5.4 Розрахункова схема роздільної укладки ізольованого трубопроводу в траншею при груповому

розміщенні трубоукладачів в колоні

Позначимо у розрахунковій схемі (рис. 5.4) реакції у цих точках підвіски Р₁ і Р₂. Приймемо, що положення обох груп трубоукладачів відносно прийнятого початку координат 0 тобто віддалі l₁ і l₂, а також загальна довжина L при піднятого трубопроводу відомі. Попереднє горизонтальне зміщення осі трубопроводу відносно осі траншеї позначимо через а.

Оскільки трубопровід у траншеї повинен бути прямолінійним у колоні, то для точки О можна приймати наступні умови:

; (5.10)

; ,

де − горизонтальний прогин трубопроводу в точці 0; ЕІ − жорсткість трубопроводу на згин; − реакція ґрунту на трубопровід і точці 0; − згинальний момент в точці 0.

За таких умов в точці 1, як і на всій довжині прогону L, будуть доречні наступні рівняння:

;

;

. (5.11)

Використовуючи ці умови, запишемо рівняння, що характеризують горизонтальний згин трубопроводу на ділянці 1-2:

(5.12)

(5.13)

(5.14)

У точці 2 параметри згину можна записати:

(5.15)

(5.16)

(5.17)

З врахуванням цих умов, характер згину трубопроводу на ділянці 2-3 можна подати у вигляді рівняння:

(5.18)

(5.19)

(5.20)

де Р_1г і Р_2г − горизонтальні складові зусиль трубоукладачів.

За умовою задачі для точки А повинні задовольнятися наступні умови

(5.21)

де − кут повороту осі трубопроводу в точці А.

Записавши рівняння згинальних моментів М, кута повороту перерізу трубопроводу та пружної лінії а стосовно до точки А, отримаємо систему:

. (5.22)

Невідомий тут є зусилля Р_1г і Р_2г, що визначаються із рівняння системи (5.22)

. (5.23)

. (5.24)

Горизонтальні згинальні моменти в точках 2 і А визначимо за формулами:

, (5.25)

. (5.26)

Так, як в точці А вертикальний згинальний момент відсутній, то напружений стан трубопроводу тут визначається тільки горизонтальним згином.

У точці 2 згинальний момент діє як у горизонтальній , так і у вертикальній площинах, тому загальний напружений стан у точці 2 визначається за формулою:

, (5.27)

де W − момент опору поперечного перерізу трубопроводу. У точці 1 загальні напруження визначаються тільки згином трубопроводу у вертикальній площині, а в точці 0 напруження відсутні.

5.7 Контроль якості ізоляційних покриттів

Якість ізоляційних робіт на трасі контролюють по операційно при очищенні, приготуванні і нанесенні ґрунтовки, ізоляційного покриття та укладанні трубопроводу у проектне положення. Ізоляційні роботи контролюються спеціальними лабораторіями, що знаходяться, як правило, у складі генпідрядних трестів.

Якість очищення металевої поверхні трубопроводу перевіряють зовнішнім оглядом. Поверхня повинна бути чистою, мати колір еталона без кольору від продуктів очищення. Якість ґрунтовок провіряють також візуально, дивляться, щоб у ній не було згустків та сторонніх домішок. Згустки або інші включення усувають шляхом фільтрування ґрунтовки через сито з отворами 0, 1 мм. В’язкість ґрунтовки провіряють віскозиметром. Ґрунтовку з підвищеною в’язкістю розбавляють невеликими порціями бензину і ретельно перемішують. Якість нанесення ґрунтового шару на поверхню трубопроводу контролюють зовнішнім оглядом. Пропуски, згустки, підтікання ґрунтовки – недопустимі.

Метод контролю якості нанесення антикорозійного покриття вибирають із врахуванням всіх технологічних факторів, що визначають захисні властивості ізоляції: ступеню очищення металевої поверхні трубопроводу, властивостей і фізико-механічних характеристик ґрунтовки і ізоляційного матеріалу, умов та температури повітря при нанесенні ізоляційного покриття, конструкції, товщини, суцільності та адгезії покриття.

Полімерні стрічки, що поступають на трасу, перевіряють за сертифікатом заводів-виготовлювачів у відповідності з вимогами технічних умов. Полімерні стрічки у рулонах повинні відповідати наступним вимогам: торці рулону повинні бути рівними, без зсувів шарів стрічки, стрічка повинна розмотуватися рівномірно без перекосів, клейовий шар повинен знаходитися тільки на внутрішній стороні стрічки, і при розмотуванні рулону, не повинен переходити на іншу сторону.

Якість ізоляційного покриття із полімерних стрічок контролюють у процесі намотування стрічки. При цьому провіряють ширину стрічки, ширину напуску витків, число нанесених шарів, силу згинання стрічки з металевою поверхнею трубопроводу і між шарами, суцільність покриття. Ширину стрічки і величину напуску у покритті вимірюють лінійкою. Товщину плівкового покриття контролюють приладом МТ-ЗЗН. Товщину ізоляційного покриття контролюють у чотирьох точках по колу труби через кожні 100 м довжини трубопроводу.

Силу щеплення стрічки перевіряють через добу при приймальних випробуваннях шляхом двох надрізів покриття, кожен під кутом близько 60º і відривання стрічки. Якщо шар полімерної стрічки піднімається із зусиллям, а не відривається сам, липучість відповідає встановленим вимогам.

У трасових умовах адгезію полімерних стрічок перевіряють адгезиметром А-1, а суцільність покриття – іскровим дефектоскопом ДІ-74. Перевірку проводять через кожний 0, 5 км, а також вибірково за вимогою представників замовника або Держгазінспекції. Якщо при повторній перевірці виявлені дефекти, суцільність покриття перевіряють, зупиняючи ізоляційну машину, через кожні 10 м по довжині трубопроводу до моменту відсутності дефектів у покритті.

Іскровий дефектоскоп ДІ-74 розрахований на контроль покриттів товщиною до 9 мм і може працювати при температурі повітря від мінус 25 º С до плюс 35 º С. При контролі суцільності полімерної стрічкової ізоляції робоча напруга на щупі дефектоскопа складає 6 кВ, а для бітумної ізоляції – 4 кВ на 1мм товщини покриття.

Ізоляційне покриття вважається задовільним, якщо на ділянці довжиною 4 км і більше, зміщення різниці потенціалів труба-землі в кінці ділянки не перевищує 0, 4 В. Адгезія вважається задовільною при перевірці адгезиметром, якщо сила відривання не менше 0, 5 МПа. При цьому напуск сусідніх шарів стрічки повинен бути не менше 2 см, а її кінців – не менше 10 см.

Контрольні запитання

1. На які основні типи діляться ізоляційні покриття.
2. Що таке суміщена схема виконання ізоляційно-укладальних робіт?
3. Що таке роздільна схема виконання укладання ізоляційно-укладальних робіт?
4. При розміщенні машин і механізмів в ізоляційно-укладальній колоні напруження у трубопроводі повинні.
5. Розміщення кранів-трубоукладачів в колоні вибирається з умови.
6. В чому перевозять бітум і бітумну мастику.
7. Якої вантажопідйомності рекомендується застосовувати автомобільні крани для розвантаження труб діаметром 720-1020 мм.
8. Напишіть вихідне диференційне рівняння пружної осі трубопроводу для суміщеної схеми виконання ізоляційно-укладальних робіт.
9. За якою формулою визначають реакцію в місці контакту трубопроводу із дном траншеї.
10. За якою формулою визначають реакцію в місці контакту трубопроводу на берму траншеї при виконанні ізоляційно-укладальних робіт при трьох трубоукладачах в колоні.
11. За якою формулою визначають мінімальний виліт стріли трубоукладача в ізоляційно-укладальній колоні.
12. За якою формулою можна визначити допустиме навантаження на гак трубоукладача в ізоляційно-укладальній колоні.

6 КРИВОЛІНІЙНІ ДІЛЯНКИ ТРУБОПРОВОДІВ

Магістральні трубопроводи, як правило, мають криволінійні ділянки у вигляді поворотів у вертикальній та горизонтальній площинах. Ці повороти викликані необхідністю зміни напрямку траси, рельєфом місцевості, різними природними та штучними перешкодами.

Конструкція та місце знаходження криволінійних ділянок на трасі трубопроводу визначаються проектом на основі техніко-економічного розрахунку та співставлення різних варіантів.

Спорудження криволінійних ділянок у вертикальній площині (рис. 6.1) має за мету скорочення об’ємів підготовчих і земельних робіт, а в горизонтальній площині, зумовлене необхідністю скорочення довжини трубопроводу при зміні напрямку траси.

Теоретично криволінійна ділянка трубопроводу може бути виконана за формою будь якої кривої, про те технічні можливості по їх виготовленню та монтажу, а також вимоги експлуатації накладають ряд обмежень, та зменшують можливості вільного вибору параметрів криволінійних ділянок.

Криві умовно можуть бути розділені на три типи:

– Криві, виконані за рахунок пружного згину змонтованого трубопроводу безпосередньо на місці монтажу. Умовний радіус згину у цьому випадку повинен складати не менше 900 Д.

– Криві, що монтуються і зварюються із труб, попередньо зігнутих у холодному стані на спеціальних трубозгинальних станках. Умовний радіус згину коливається від 25 до 300 Д.

– Криві, що застосовуються у складних умовах і при кутах повороту 30-90 º С – так звані крутузагнуті криві. Такі криві виготовляють, як правило, на заводах методом гарячої штамповки і зварювання, або гарячої протяжки. Радіус згину приймають від 1, 0 Д до 10 Д.

Створювати повороти траси як у горизонтальній, так і у вертикальній площинах шляхом косих зварних стиків любої косини забороняється.

Необхідно мати на увазі, що криві вільного згину і криві з труб холодного гнуття не можуть бути виконані по круговій кривій, що створює певні труднощі при проектуванні і спорудженні трубопроводів.

а – профіль повороту на вгнутій ділянці рельєфу місцевості;

б – профіль повороту на випуклій ділянці рельєфу місцевості

Рисунок 6.1 – Криволінійні ділянки трубопроводу у вертикальній площині

При проектуванні умовних радіусів криволінійних ділянок у вертикальній і горизонтальній площинах, необхідно враховувати наступне:

– при спорудженні криволінійних ділянок напруження у трубі, що гнеться, не повинні перевищувати допустимих і повинні знаходитися у пружній області;

– при укладанні криволінійних ділянок у траншею прийнятих параметрів і профілю потрібно враховувати технологічну схему виконання робіт;

– крива повинна лягати на дно траншеї, не дотикаючись до її стінок, і щільно прилягати до дна по всій її довжині;

– при укладанні криволінійної ділянки не повинно бути пошкодження ізоляційного покриття, місцевих перенапружень і втрати стійкості стінок труби у вигляді переломів та інших недопустимих деформацій;

– в період експлуатації криволінійної ділянки напруження у стінках труби не повинні перевищувати розрахункових значень;

– радіус кривизни криволінійної ділянки повинен забезпечувати безперебійне проходження очисних та роздільних пристроїв при очищенні внутрішньої порожнини.

6.1 Вільний згин трубних секцій

При спорудженні криволінійних ділянок методом пружного згину трубопроводу у горизонтальній або вертикальній площині повороти здійснюються за рахунок зусиль на гаках кранів – трубоукладачів та під дією маси труб безпосередньо при укладанні ізольованої пліті у траншею.

При укладанні криволінійних ділянок методом пружного згину, у трубопроводі виникають напруження, які сумуються з напруженнями від робочих навантажень при експлуатації. У зв’язку з цим необхідно обмежувати мінімальне значення радіуса вільного згину, щоб напруження, викликані цим згином, не перевищували 50% напружень, що очікуються в трубопроводі і не виводили метал за межу пружності.

Значення мінімальних радіусів повороту при вільному пружному згині трубопроводу із низьколегованих сталей, згідно СНиП 2.05.06 -85 складають наведені у таблиці 6.1.

Таблиця 6.1 – Значення мінімальних радіусів повороту при

вільному пружному згині трубопроводу із