Подводные трубопроводы. Как строят подводные газопроводы Морские трубопроводы

Трубопровод может пересекать водные преграды на суше, или же уходить в море на значительные расстояния. На морских месторождениях трубопроводы и начинаются и заканчиваются у соответствующих платформ. В любом случае строительство подводных трубопроводов сталкивается с рядом сходных проблем.

В частности, это положительная плавучесть трубопровода. Чем больше его диаметр, тем больше возможная архимедова сила, стремящаяся поднять трубу над дном. Большое значение имеет устойчивость трубопровода на донном грунте, которой мешают и неравномерность его прочностных свойств, а также внешние природные воздействия — течения воды или перемещения массивов льда.

На трубопровод могут воздействовать и антропогенные факторы — рыбная ловля сетями, волочение якорей, сброс иных тяжелых предметов. Нужно отметить, что всевозможные опасные предметы достаточно широко распространены как в водоемах суши, так и на шельфе морей — это боеприпасы, мины, затонувшие суда.

Работа в акватории морей требует специализированных судов-трубоукладчиков, у которых стоимость судо-суток весьма высока. Переходы через водные преграды на суше в свою очередь часто осложняются как раз невозможностью использования крупных плавстредств, которые могли бы облегчить процесс контролируемой укладки.

Решения

При пересечении водных препятствий на суше укладка трубопровода может производиться протаскиванием уже подготовленного участка трубопровода по дну с одного берега на другой, погружением со льда, свободным погружением, а также с плавучих средств, в том числе последовательным наращиванием.

При укладке протаскиванием, или погружением монтаж трубопровода и его изоляция производятся на суше, на специальной площадке. Заранее рассчитываются условия балластирования трубопровода на дне водной преграды.

При прокладке трубопровода в морских условиях следует учесть необходимость усиленной защиты от коррозии, что связано с высокой соленостью воды. Трубы изолируют уже в заводских условиях, так же устанавливая так называемою катодную защиту, которая обеспечит электрохимический процесс сохраняющий сталь от разрушения. Трубы так же снаружи бетонируются с использованием специального, особо тяжелого бетона. Эта рубашка защищает свободно лежащую на дне трубу от внешних воздействий, а также утяжеляет ее, не давая всплыть. На борту специального судна-трубоукладчика отдельные трубы свариваются, соединения изолируются и трубопровод плавно опускается на дно.

Укладка трубопровода предваряется инженерными изысканиями, с целью определения наиболее безопасного маршрута укладки и определения опасных донных объектов — затонувших судов или боеприпасов. Сложный рельеф, если его нельзя обойти, можно в известной степени улучшить — например, резкие локальные понижения можно засыпать.

На мелководье, особенно где возможно движение ледовых масс, трубопровод необходимо заглублять в грунт. В настоящее время разработаны различные методы, включая применение гидромониторов, которые подмывают грунт под уже уложенной трубой.

Перед началом эксплуатации подводного трубопровода производятся всесторонние тщательные испытания его целостности, так как ремонтные работы в случае утечки продукта на подводном трубопроводе производить гораздо сложнее и затратнее, нежели на суше. К тому же, сама утечка в этих условиях становится причиной загрязнения среды на обширной акватории, что недопустимо с точки зрения охраны окружающей среды.

= Пост подготовлен в интересах ГК Стройгазмонтаж =

Мы - поколение, которое родилось в век технологического прорыва, и часто даже не представляем, что стоит за достижениями цивилизации. Конечно, в общих чертах каждый знает, что вода идёт по трубам в земле, сигнал GPS поступает со спутника в космосе, а электричество вырабатывают гигантские станции. Но пониманием ли мы чего стоило создать всё это?

Ранее, я , и . Сейчас же речь пойдет о необычном объекте, который был построен компанией Ротенбергов. Мы знаем, что к играм в Сочи возводили не только спортивные сооружения, но и элементы инфраструктуры. Зачастую строили с нуля и впервые: не зря фильм об одном из самых сложных и впечатляющих инфраструктурных объектов называется "Никто и никогда ". Речь идёт о газопроводе "Джубга - Лазаревское - Сочи". Уникальность его в том, что 90% магистральной трассы (а это более 150 км) проходит по дну Черного моря вдоль прибрежной полосы на глубине до 80 метров. Такое решение позволило избежать каких-либо влияний строительства на Черноморское побережье.

Как я уже сказал, основная часть газопровода проходит по дну Черного моря на расстоянии пяти километров от берега. В самом начале, конце и нескольких участках по пути трасса выходит наружу и соединяется с газораспределительными пунктами. На этих участках газ направляется по различным маршрутам к потребителю. А приходит он, в свою очередь из Ямала по другим магистральным трассам. Другими словами, прежде чем оказаться в Сочи, газ проходит тысячи километров с севера на юг:

Газораспределительный пункт (ГРП) "Кудепста" находится на вершине горы. С моря в сушу "врезается" магистральная труба и поднимается наверх. По словам строителей, для создания этого участка использовали метод наклонного бурения. Прокладывать трассу обычным траншейным методом не стали, чтобы, опять же, не наносить вреда окружающей среде:

4.

Однако самое интересное то как строили основную магистраль. Все работы происходили в море. Огромные трубы диаметром в полметра из сверхпрочного сплава усиливали слоем бетона, варили прямо на корабле, а затем опускали в море:

Перед тем, как прокладывать газопровод, подводники прошлись по пути следования трубы и обнаружили два минных поля, оставшихся после второй мировой войны:

Самый сложный процесс строительства заключался в стыковке двух труб - основной "нитки", которая шла по морю и сухопутного участка. Стыковка так же происходила в море и заняла три дня. Это потребовало слаженной работы всей команды, которая работала на строительстве газопровода:

Сегодня результат их работы скрыт 80 метрами воды, а об этом уникальном опыте напоминает новый газораспределительный пункт в Кудепсте, который увеличил газовые мощности всего сочинского района и окрестностей.

Надо сказать, что до строительства нового газопровода в Сочи уже был газ. При этом доля газификации района не превышала трех процентов. Это катастрофически мало для жизни и, конечно же, не обеспечило бы необходимых для проведения Олимпиады мощностей. Кроме того, в случае аварий или сбоев, всё побережье осталось бы без топлива (достаточно вспомнить историю с блекаутом в Крыму).

Давайте взглянем на ГРП и разберемся как она устроена. Прежде чем туда попасть, необходимо пройти пункт досмотра и проверки. Будучи важнейшей инфраструктурной точкой, ГРП охраняется круглые сутки несколькими вооруженными людьми:

8.

Проход внутрь возможен только в сопровождении начальника участка и по согласованию с высшим руководством:

9.

Вдоль всего периметра стоят камеры с датчиками движения:

10.

Итак, ГРП - это точка распределения газа с основной магистральной трубы. Здесь понижается давление и газ уходит на небольшие газораспределительные станции, которые, в свою очередь, отправляют его конечным потребителям:

11.

Начальник участка рассказывает, что это - одна из нескольких частей многокилометровой километровой трубы, которая выходит наружу:

12.

13.

Кажется, на участке "пахнет газом", но это не так. В воздухе чувствуется запах одоранта - специального состава, который добавляют в газ, чтобы он приобрел запах (сам по себе газ не имеет ни цвета, ни запаха):

14.

Емкость одоранта:

15.

16.

После того как давление газа снизилось и ему добавили "запах", он расползается на несколько веток.

17.

Рядом со ГРП работники высаживают фруктовые деревья:

18.

В общей сложности Кудепский пункт отправляет топливо на 11 станций. Тут важно пояснить, что газопровод соединяется с уже существующей Майкопской ниткой. В этом есть свой смысл: если раньше на каком-то участке происходила авария или профилактическая работа, без газа оставались все следующе пункты. А сейчас газ может циркулировать в двух направлениях, обеспечивая бесперебойную работу всего Сочинского района:

19.

20.

Важнейшим получателем газа является Адлерская ТЭС, о которой я

Глубина моря может достигать нескольких километров. Проложить трубы по дну - сложная задача. Но по дну Северного моря идут 6000 км трубопроводов, некоторые из которых там уже 40 лет.

Размеры самого большого в мире судна - Solitaire - 300 метров в длину и около 40 метров в ширину. Именно это судно задействовано в строительстве газопровода Nord Stream.

Поиск препятствий

На долю морских газопроводов сегодня приходится 45% импорта природного газа в Европу. До начала укладки газопровода проводится тщательное исследование дна моря на протяжении всей трассы. Специалистам необходимо обнаружить все потенциальные препятствия - это и затонувшие корабли, и боеприпасы, и просто большие валуны. При необходимости препятствия либо устраняют, либо проектируют трассу в обход. На этом этапе специалисты также выявляют места, где будет необходимо производить заглубление трубопровода в грунт или его засыпку.

Все трубы для будущего газопровода проходят специальную обработку. Изнутри они обрабатываются антифрикционным покрытием, которое снижает сопротивление при транспортировке газа. Сверху трубы обрабатываются антикоррозионным, а затем утяжеляющим бетонным покрытием.

Плавучие дома

Непосредственно укладка труб на дно моря ведется со специальных трубоукладочных судов . Суда-трубоукладчики - это огромные плавучие дома, на которых могут одновременно находиться несколько сотен человек.

В процессе трубоукладки, как правило, принимают участие сразу несколько кораблей - специальные баржи производят бесперерывную доставку труб на трубоукладчик, а перед ним в процессе укладки идет судно, которое ведет мониторинг морского дна. Доставленные трубы выгружаются на складские площадки, расположенные непосредственно на палубе трубоукладчика - на них должен находиться запас труб на 12 часов работы.

Как укладывают трубы

На трубоукладочном судне установлен специальный конвейер - на него поступают трубы, которые здесь же свариваются. Затем каждый сварной шов проходит ультразвуковую проверку на наличие дефектов. После сварки все швы покрываются антикоррозионным покрытием. Сваренные между собой трубы продвигаются по конвейеру в направлении кормы. Здесь расположен стингер - специальная стрела, под углом уходящая в воду, по которой трубы постепенно опускаются на морское дно. Именно он задает требуемый прогиб верхней части трубопровода, что позволяет не допускать деформации металла.

На дне моря трубы, как правило, лежат под собственным весом - их не требуется специально закреплять, потому что вес каждой трубы после нанесения бетонного покрытия достигает нескольких тонн. Лишь в некоторых местах, например у выходов на берег, для обеспечения стабильности трубы укладывают в специальные траншеи и сверху присыпают грунтом.

Из моря - на берег

Процесс укладки морского газопровода, как правило, начинается не с берега, как можно было бы подумать, а в море. Газопровод может состоять из нескольких участков, построенных в разное время с разных судов и потом соединенных между собой - ведь на разных участках газопровод должен выдерживать разное давление, а для этого используются трубы с разной толщиной стенок.
После завершения строительства морской части трубы протаскивают на берег при помощи специальной лебедки, установленной на суше, которая соединяется с трубой железными тросами и медленно вытягивает ее из моря. Затем трубопровод соединяют с его сухопутной частью - делают «захлест».

Обязательным этапом является проведение гидроиспытаний газопровода. Для этого его наполняют водой под требуемым давлением и выдерживают так некоторое время для обнаружения возможных дефектов. Тщательный мониторинг состояния газопровода ведут и после его запуска в эксплуатацию. Для этого применяют специальные электронные устройства внутритрубной диагностики.

Развитие добычи нефти и газа на многих морях привело к необходимости строительства подводных морских трубопроводов различного назначения.

Первые подводные трубопроводы на Каспий начали прокладывать с конца 40-х и начала 1950 годов. Незначительное удаление нефтепромысловых акваторий Каспия от берега, небольшие глубины моря и потребность в трубопроводах малого диаметра предопределили технику и технологию строительства трубопроводов.

Первые трубопроводы диаметром 63-114мм прокладывали методом протаскивания по дну моря с помощью буровой лебедки.

В дальнейшем стали применять метод укладки трубопровода с плавучих средств, с киржима. Последний из указанных методов применяют и в настоящее время для прокладки внутрипромысловых трубопроводов.

Начало строительства подводных магистральных трубопроводов связано с открытием газового месторождения Южное в 60-х годах. Для транспортирования газа с этого месторождения на сушу потребовалось строительство магистрального газопровода в условиях открытого моря. Удаленность района добычи газа от берега обусловила разработку новой технологией строительства трубопроводов, по которой заготовка километровых плетей, их антикоррозионная изоляция, балластировка, оснастка транспортными понтонами производятся на береговой монтажно-сварочной площадке. При благоприятной погоде километровые плети с монтажной площадки сбрасывают в море и на плаву транспортируют в район стройтельства, где вместе с понтонами затапливают по трассе (метод свободного погружения). Отдельные плети трубопровода стыкуют на 40-тонном крановом судне, специально оборудованном для этой цели.

Для транспортировки плетей на плаву институт «Гипроморнефтегаз» разработал специальные понтоны с замковым устройством для автоматического отсоединения понтонов от трубопровода с поверхности воды без участия водолазов.

К настоящему времени по указанной технологии построены сотни километров подводных трубопроводов диаметром до 500 мм на глубинах моря до 30 м.

Практика показала, что укладка подводных трубопроводов методом свободного погружения успешно может быть применена при их строительстве буксировкой плетей на расстояние до 50- 60 км при волнении моря до двух баллов включительно.

Классификация трубопроводных систем

По трубопроводным системам различных морских сооружений транспортируются десятки рабочих сред, необходимых для нормальной эксплуатации этих сооружений и всевозможного оборудования В качестве материалов для изготовления трубопроводов в зависимости от вида транспортируемых рабочих сред и их разрушающей активности применяют углеродистые и нержавеющие стали, чугун, медь и ее сплавы, алюминий и его сплавы, титан, стеклопластик и полиэтилен и другие материалы. Кроме труб трубопроводные системы включают различные трубопроводные элементы, судовую арматуру, приводы, механизмы, аппараты, цистерны, резервуары, приборы, средства автоматики и другое оборудование.

В гражданском строительстве трубопроводные системы принято классифицировать по роду перекачиваемой рабочей среды и в зависимости от этого различают водопроводы, нефтепроводы, газопроводы, аммиакопроводы и т. п.

После извлечения продукта из земли, он должен транспортироваться с моря на берег. Одновременно с монтажом добывающего оборудования, трубоукладочные баржи и бригады занимаются укладкой трубопровода для транспортировки нефти и газа от платформы до места назначения. (рис 48.

Рис.48-Трубоукладочная баржа

Длина этих барж может доходить до 150 метров, а укладываемые ими трубы - до 1525 мм в диаметре. Трубы обычно поставляются длиной 12 метров, и могут быть покрыты бетоном для утяжеления. Трубы привариваются друг к другу вдоль линии сборки, проходящей по длине баржи. Вдоль этой линии расположен ряд сварочных постов, где работают высококвалифицированные сварщики на высокоэффективных сварочных машинах.

По мере перемещения каждой следующей трубы на сварочный участок, она становится частью трубопровода, который проходит через корму баржи ко дну моря, и, наконец, к терминалу, находящемуся на расстоянии в несколько сотен миль. Со сварочного участка трубопровод перемещается на участок рентгеноскопии, где каждый новый сварной шов проверяется на наличие дефектов в соединении. Если дефектов не обнаружено, сварной шов покрывается антикоррозийной изоляцией.

По мере увеличения длины трубопровода баржа перемешается вперед, каждый раз на несколько метров. После каждого перемещения баржи новый участок трубопровода, приваренный, подвергнутый рентгеноскопии и заизолированный, спускается с кормы в воду, вниз по наклонной площадке, называемой стингером. Стингер поддерживает трубу до некоторого расстояния под водой и направляет ее под небольшим углом на морское дно.

По мере движения трубоукладочной баржи, она тянет за собой плуг, который роет траншею на морском дне. Трубопровод укладывается в траншею, где он будет защищен от повреждения путем естественной замывки или засыпки. Морские течения перемещают песок, вырываемый плугом, обратно в траншею, покрывая трубопровод.

В процессе укладки труб водолазы постоянно инспектируют стингер и трубопровод. Они следят за отсутствием препятствий на морском дне, правильной укладкой трубопровода и надлежащим положением стингера.

Затем, после завершения прокладки трубопровода к платформе, водолазы подсоединяют его к стояку, участку трубопровода, который поднимается с морского дна к палубе и крепится к конструкции.

До эксплуатации трубопровода он должен быть спрессован и проверен на плотность. Аналогично, все оборудование на палубе, трубопровод и проводка, клапаны и переключатели, насосы и системы, извлекающие сырую нефть из земли, очищающие ее и проталкивающие ее в сторону берега, должны быть многократно испытаны, чтобы убедиться в безотказной работе и отсутствии опасности для человека или окружающей среды.

Позже укладка глубоководных трубопроводов была выполнена по новой технологии, сущность которой заключается в том, что для регулирования напряжения в трубопроводе в процессе его погружения на дно моря были применены разгружающие понтоны взамен направляющего устройства- стингера. Это позволило значительно уменьшить изгиб трубопровода и тем самым обеспечить безаварийную его укладку в жестких гидрометеорологических условиях.

Трубопроводы могут быть проложены в различные места. Одни ведут к морским сборочным станциям, где нефть и газ подвергаются дальнейшему разделению, направляются обратно в трубопровод и к берегу для дополнительной переработки.

Другие трубопроводы заканчиваются на берегу в больших нефтебазах, где жидкие углеводороды хранятся для последующего распределения по нефтеперерабатывающим заводам. Углеводороды могут транспортироваться по подземному трубопроводу прямо на нефтеперерабатывающий завод, или к морскому терминалу для погрузки на танкеры, направляющиеся в другие части света.

Несколько танкеров могут загружаться и разгружаться с многопричального терминала, или один танкер может загружаться и разгружаться в системе с заякориванием буя.

Многопричальные терминалы находятся в зонах, укрытых от суровой погоды. Они погружают или разгружают нефтепродукты с помощью гигантских стрел, спроектированных с целью компенсации перемещения судна, вызванного приливами и отливами или меняющейся нагрузкой.

При системе с заякориванием буя танкер соединяется шлангами крупного диаметра с шарнирным соединением. Свободное перемещение соединения обеспечивает возможность загрузки нефти независимо от перемещения судна вследствие течений и волн.

С танкеров или береговых нефтебаз, сырая нефть и природный газ поступают на береговой завод, где они перерабатываются в продукты для нефтяной, газовой и химической промышленности. На этих заводах углеводороды становятся ингредиентами для многочисленных продуктов, с которыми мы ежедневно соприкасаемся. Они превращаются в бензин и моторное масло, в синтетические ткани и пластмассы, в асфальт и другие промышленные продукты, и в топливо для промышленности и наших домов.

Контрольные вопросы:

• 1. Как впервые прокладывали трубопроводы?
• 2. Что производятся на береговой монтажно-сварочной площадке?
• 4. Что используют для укладки трубопроводов?
• 5. Что такое стингер и для чего он служит?.
• 6. Каковы требования к изготовлениям трубопроводов?
• 7. Какие новые технологии были выполнены для регулирования напряжения в трубопроводе?

Ключевым вопросом проектирования морских трубопроводов является выбор и обоснование его основных конструктивных параметров, таких как материал труб, их наружный диаметр и толщина стенки, способ монтажа, а также защиты от коррозии, обеспечения устойчивости и других эксплуатационных характеристик.

Окончательную конструкцию морских трубопроводов выбирают после сравнительного технико-экономического анализа различных вариантов с учетом конкретных условий строительства и эксплуатации.

В качестве материалов труб в мировой практике строительства нашли применение сталь, коррозионностойкие сплавы, алюминий и некоторые другие. Наибольшее распространение получили стальные трубопроводы.

К числу наиболее распространенных материалов и соответствен­но конструкций относятся:

1. Трубы из углеродисто-марганцевой стали . Наиболее полный свод требований к ним содержится в «Правилах для морских трубопроводных систем», выпущенных Det Norsk Veritas (Норвегия).

2. Гибкие трубы (рис. 10.5). Эти трубы имеют композитную структуру и изготавливаются из нескольких слоев пластмассы, резины и стали для формирования прочных и гибких трубопроводов, способных выдерживать высокие рабочие давления и обеспечивать транспортировку широкого ряда продуктов. Гибкие трубы имеют большую стоимость материала, однако они обеспечивают значительную экономию расходов на укладку. Они могут укладываться с неспециализированных плавучих средств, а это означает, что большие расходы на мобилизацию специального трубоукладочного судна, например к удаленным строительно-монтажным участкам, могут быть снижены.

3. Пучки труб . Разработка небольших месторождений часто связана с применением определенного центрального эксплуатационного сооружения, окруженного несколькими саттелитными скважинами, для добычи продукта или закачки воды в пласт. Экономичным решением для проблемы монтажа нескольких линий на коротком участке является применение пучка линий. Пучок может состоять из отдельных труб, заключенных в единую трубу-носитель или связанных вместе на берегу.

Труба-носитель выбирается таким образом, чтобы обеспечить плавучесть всего пучка, близкого к нейтральной. Этот пучок труб буксируют на место по дну, вблизи него или на среднем уровне по глубине в зависимости от ряда технических соображений, которые включают условия на трассе буксировки.

Пучок затем размещают на дне, несущую трубу заполняют водой на грунте и отдельные трубопроводы пучка подсоединяют к соответствующему оборудованию. Связывание труб в пучки обеспечивает значительную экономию средств, если может быть найдена соответст­вующая площадка на берегу для изготовления таких пучков.

4. Трубы J -образной формы . Они являются альтернативой обычному стояку. J-образную трубу обычно монтируют предварительно на платформе для последующего монтажа, защиты и обеспечения опоры для внутренней трубы, соединяющей верхние строения платформы с уложенным на дне трубопроводом, J-образные трубы могут поддерживаться по отдельности или связываться вместе в пучок внутри кессона. Кессон особенно полезен в тех случаях, когда необходимо проводить несколько J-образных труб в ограниченном пространстве.

Конструкция J-образных труб зависит от того, что предполагается в них располагать, а именно: стальной трубопровод, гибкий трубопровод или обеспечивающие кабели.

J-образные трубы обеспечивают значительную экономию, связанную с уменьшением стоимости конструкции морских сооружений, поскольку при этом исключается необходимость применения соединительных катушек. Начальный конец трубопровода может быть уложен с соответствующего плавучего средства и затянут в J-образную трубу с помощью лебедок, располагающихся на платформе. Плавучее средство затем перемещается от платформы и выполняет обычные операции укладки трубопровода. Если требуется подсоединить второй конец трубопровода к платформе через J-образную трубу, то его укладывают петлей и затем втягивают.

5. Конструкция «труба в трубе». Существуют конструкции, в ко­торых в целях повышения надежности несущая труба не контактирует с окружающей средой - это так называемые конструкции типа «труба в трубе».

Среди них можно выделить две принципиально различные схемы:

1) внутренняя труба работает, наружная используется как защитный кожух;

2) обе трубы работают.

Конструкции типа «труба в трубе» показаны на рис. 10.6-10.9. Их существенным недостатком является то, что кожух не восприни­мает нагрузку от внутреннего давления и тем самым не повышает их несущую способность. Кроме того, требуется балластировка всего тру­бопровода.

Для более полного использования несущей способности внутрен­ней и наружной труб было предложено межтрубное пространство заполнять цементно-песчаным раствором (рис. 10.9), который после отвердения жестко соединяет обе трубы. В результате получается монолитная двухтрубная конструкция, способная выдерживать зна­чительно большее внутреннее давление.

Диаметр внутренней трубы принимают исходя из технологических соображений (пропускной способности), а наружный - исходя из обеспечения возможности прокачки заполнителя (цемент, битум, эпоксидные смолы и т. п.) по межтрубному пространству, а также из обеспечения необходимой плавучести.

6. Балластировка подводных трубопроводов . Балластировка подводных трубопроводов необходима для их устойчивого положения на дне моря, водоема, реки, озера. Для обеспечения устойчивого положения подводный трубопровод должен иметь отрицательную плавучесть, т.е. полный вес трубопровода в воздухе должен быть больше вытесненной им воды.

На устойчивость подводного трубопровода большое влияние оказы­вает объемный вес воды в придонной зоне (при размыве грунта от действия волн), а также гидродинамическое давление от волнения и течений. Изменение объемного веса воды с 1,0 до 1,20- 1,25 т/м 3 может привести к уменьшению величины отрицательной плавучести и всплытию трубопровода.

Таким образом, при подсчете веса трубы в воде, кроме значения отрицательной плавучести, следует учитывать и другие факторы, имеющие дополнительное влияние на устойчивость подводного тру­бопровода. Необходимое значение веса балласта определяется по условному «удельному весу» трубопровода (отношение веса трубопровода с балластом в воздухе к весу воды, вытесняемой трубопроводом и бал­ластом) . Так, по американским техническим условиям морские трубопроводы, укладываемые в прибрежных зонах, должны иметь условный «удельный вес» не менее 1,30. В отдельных случаях, в зави­симости от естественных условий района прокладки, когда при волнениях объемный вес грунтовой смеси в придонной зоне доходит до 1,8 т/м 3 , величины условного «удельного веса» морского трубопровода рекомендуется увеличивать до 2.

В практике для балластировки подводных трубопроводов применяют сплошные монолитные бетонные и асфальто-бетонные мастики, наносимые на изоляцию, а также одиночные чугунные, железобетонные или бетонные грузы.

Применение балластных грузов из чугуна связано с большим рас­ходом металла. В отдельных случаях стоимость балластировки чугун­ными грузами может в 1,5-2 раза превышать стоимость труб. Поэто­му в целях экономии металла рекомендуется применять железобетон­ные грузы. Серьезным недостатком использования бетонных и железобетонных грузов для балластировки подводных и особенно морских трубопроводов являются их сравнительно небольшой объ­емный вес и, следовательно, необходимость применения большого их количества. Для увеличения объемного веса железобетонных грузов в состав инертных заполнителей вводят утяжеляющие добавки - ге­матит, железную руду и т. д. - и тем самым объемный вес бетона до­водят до 2,8-3,0 т/м 3 .

Следует отметить, что одиночные грузы могут создавать сосредо­точенные нагрузки, повреждать изоляцию, затруднять протаскивание их по дну и исключать применение трубозаглубительных механизмов.

В последнее время при строительстве морских трубопроводов на­шли применение пригрузки сплошными покрытиями из бетона, уси­ленного арматурой, поверх слоя антикоррозионной изоляции.

В большинстве случаев бетонную смесь наносят на поверхность ме­тодом торкретирования. Армированное бетонное балластное покрытие является эффективным способом утяжеления морских трубопроводов особенно большого диаметра. Следует отметить, что вопрос целесообразности применения сплошного покрытия из бетона связан с выбранным методом прокладки трубопроводов.

Бетонные и другие сплошные покрытия часто применяют при протаскивании трубопровода по дну моря без изгиба или с изгибом по кривой большого радиуса, чтобы предотвратить образование трещин.

Кроме того, сплошное покрытие хорошо защищает изоляцию и дает возможность применять наиболее производительные трубозаглубительные снаряды, перемещающиеся вдоль уложенных трубопроводов.

Особый интерес представляют специальные балластные покрытия, в состав которых входит асфальтовая мастика с частицами стеклово­локна и утяжеляющими материалами. Такие сплошные покрытия имеют одновременно антикоррозионные свойства. Их объемный вес может составлять от 2,08 до 3,84 т/м 3 в зависимости от количества до­бавляемых материалов.

Высокая пластичность этих покрытий исключает образование тре­щин при изгибе трубопровода в процессе укладки. Применение по­добных покрытий, являющихся одновременно изоляционными мате­риалами, допускает укладку трубопроводов методом наращивания с плавучих средств с изгибом в пределах упругих деформаций метал­ла труб.

В отдельных случаях в спокойных акваториях с устойчивыми грун­товыми условиями, а также при прокладке трубопроводов через пойменные и заболоченные участки устойчивость может быть обеспечена винтовыми или другими видами металлических анкеров.

В настоящее время для изоляции подводных трубопроводов при­меняют каменноугольные эмали, битумную мастику и полимерную пленку. В последние годы разработаны напыляемые эпоксидные по­крытия.

Каменноугольные эмали отличаются высокой сопротивляемостью к отслаиванию, водонепроницаемостью и устойчивостью к химическим реагентам. Однако эти покрытия плохо переносят ударные нагрузки, имеют низкую абразивную износостойкость, склонны к хрупкому разрушению при низких температурах и размягчению - при высоких.

Битумная мастика в отличие от каменноугольной эмали более изно­состойка, устойчива к ударным нагрузкам, но обладает меньшей адгезией и гибкостью.

Эпоксидные покрытия изготавливают из смеси эпоксидной пудры, красителя и отвердителя. Их наносят слоем толщиной 0,31-0,64 мм на предварительно подогретую (примерно до 232 °С) поверхность трубы. Эпоксидные покрытия обладают более высокими адгезионными свой­ствами, гибкостью и устойчивостью к абразивному износу и ударным нагрузкам, но требуют особой подготовки поверхности трубы, включая предварительный подогрев, а также специальной технологии нанесения утяжеляющего покрытия.

Резюме

Морские трубопроводные системы - сложнейшие технические объекты, работающие в трудных природных условиях. Они являются эффективными средствами транспорта при освоении нефтегазовых ресурсов континентального шельфа морей и океанов. В ближайшие десятилетия с увеличением добычи газа и нефти из месторождений шельфа России потребности в морских трубопроводах будут нарастать.

Ключевым вопросом проектирования морских трубопроводов яв­ляются выбор и обоснование его основных конструктивных парамет­ров, таких как материал труб, их наружный диаметр и толщина стен­ки, способ монтажа, а также защиты от коррозии, обеспечения устой­чивости и других эксплуатационных характеристик. Окончательную конструкцию морских трубопроводов выбирают после сравнительно­го технико-экономического анализа различных вариантов с учетом конкретных условий строительства и эксплуатации.