Область применения надземных нефтепроводов.

Нефтепроводом называется сооружение из труб, насосных станций и прочих конструкций, используемое для транспортировки нефти и нефтепродуктов. Система может иметь наземное или подземное расположение, а также проходить под водой. Для изготовления этих сложных конструкций, имеющих подчас длину более 10 000 километров, применяются изделия из упрочненных марок стали, обеспечивающих изделиям высокую прочность и возможность длительной безаварийной эксплуатации. Как правило, трубы для нефтепроводов ‒ это сварные изделия, имеющие спиралевидный или прямой шов. Чаще всего они имеют большой диаметр: именно такие изделия способны выдерживать высокое давление, создаваемое транспортируемым веществом.

Состав нефтепровода

Система для транспортировки нефти и нефтепродуктов состоит из множества компонентов:

· Линейные сооружения. К данной группе относятся запорная арматура, подъездные пути и вертолетные площадки, антикоррозийные сооружения, переходы и т.д.;

· НПС (или станции по перекачке нефти). Это сооружения, размещаемые вдоль трубопровода, они оборудуются электроприводным насосом, который может иметь скорость до 12 000 м³/ч. У каждой насосной станции в свою очередь имеются дополнительные объекты ‒ котельные, трансформаторные подстанции и т.д.;

· Тепловые станции, которые могут иметь теплоизоляционную защиту. Используют их в составе нефтепроводов для перекачки вязких продуктов.

Виды труб для нефтепроводов

Трубопроводы для перекачки нефтепродуктов классифицируются по типу транспортируемого вещества. Так, например, существуют мазутопроводы, керосинопроводы, бензинопроводы. Следующий способ классификации основан на функциях, для выполнения которых предназначен трубопровод:

· Внутренние. Такие нефтепроводы используются для транспортировки продукта на территории нефтехранилищ и нефтеперерабатывающих заводов, то есть для внутренних нужд предприятия;

· Местные. Это трубопроводы, имеющие большую протяженность по сравнению с предыдущими. Главное их назначение ‒ транспортировка нефтепродуктов между производственными площадками;

· Магистральные. Трубопроводы данного типа имеют высокую пропускную способность и огромную протяженность, применяются для перекачки нефтепродуктов к потребителю. Магистральные трубопроводы имеют собственную классификацию, и делятся на классы в зависимости от диаметра металлопрокатной продукции:

1. Первый класс. Это изделия с диаметром от 1000 до 1200 мм;

2. Второй класс. Трубы, имеющие диаметр от 500 до 1000 мм;

3. Третий класс. Такие трубы могут иметь диаметр, равный 300‐500 мм;

4. Четвертый класс. Это трубы для магистральных нефтепроводов с диаметром до 300 мм.

Трубы для магистральных нефтепроводов

Способы защиты нефтепроводов

Стальные трубы для нефтепроводов обязательно должны быть ограждены от почвенной коррозии, если они используются для прокладки подземного трубопровода. С этой целью используют разные способы защиты: катодную, электродренаж или электрополяризованный протектор. Для защиты труб от прорывов при повышении внутреннего давления на определенном расстоянии друг от друга ставятся задвижки.

4.Конструктивные схемы надземных нефтепроводов.

Назначение и область применения. Надземные переходы трубопроводов устраивают при прокладке во­доводов через различные естественные или искусственные преграды, на­пример, глубокие ущелья, реки, железные или автомобильные дороги, т.е. в тех случаях, когда применить подземную прокладку невозможно или неце­лесообразно. По своей конструкции надземные переходы трубопроводов могут быть подвесные, висячие, а также выполненые по балочной, арочной, трапецеидальной и мостовой схемам. При устройстве таких переходов воз­никают проблемы обеспечения их повышенной прочности и устойчивости, например, от ветровых и снеговых нагрузок, наледи. Особое значение при­обретают задачи защиты труб от коррозии, что требует применения для ус­тройства таких переходов труб с повышенной толщиной стенки и покрытия их изоляцией усиленного и весьма усиленного типа. Кроме того, их необхо­димо защитить от электрокоррозии, особенно переходов труб над электри­фицированными железными дорогами.

Дюкер - это участок напорного трубопровода, проложенный по скло­нам и дну глубокого оврага, балки или под руслом реки (канала), под доро­гой, расположенной в выемке. Особую трудность при устройстве дюкеров представляет доставка и укладка труб на крутых склонах оврагов или балок, равно как и отрывка траншей в таких условиях. Но наиболее сложным и трудоемким является процесс прокладки дюкеров через водные преграды – реки, каналы. При этом требуется применять специальные способы работ при устройстве подводных траншей и прокладке труб, их защите от корро­зии и принятия мер против всплытия.

Подвесные и висячие переходы стальных трубопроводов чаще всего устраивают в местах пересечения трассы трубопроводов глубокими ущель­ями или реками.

Монтаж подвесных трубопроводов. Вначале возводят береговые и русловые опоры (пилоны), а затем на верхних ригелях пилонов устанавли­вают двух сточные стреловые краны нужной грузоподъемности, оснащают их специальными траверсами для подъема, наводки и укладки рабочих ка­натов в опорные гнезда-башмаки на пилонах.

Пролетные строения однопролетных переходов монтируют на берегу по оси перехода до подъема несущих канатов на пилоны (первый способ) или на весу с временных опор после подъема канатов на пилоны (второй способ). При первом способе размеченные несущие канаты раскладывают по оси перехода, а концы их закрепляют в анкерных опорах. Далее к этим канатам прикрепляют распорки и узлы подвесок, после чего их поднимают на пилоны и закрепляют, подвески прикрепляют к седлам трубной плети. При втором способе монтажа (рис. 6.39, а), применяемом для устройства пе­реходов длиной более 100 м, на пилонах поднимают только канаты, после закрепления которых монтируют подвески трубопровода (одновременно с двух сторон перехода), используя для этого телескопические вышки. Закре­пив все подвески с необходимыми деталями, приступают к монтажу трубо­провода.

Готовые блоки трубопровода из двух плетей (длиной до 40 м) скреп­ляют между собой жесткими связями и подают в зону монтажа на баржах и понтонах. Монтаж ведут одновременно с правого и левого берегов, равно­мерно и последовательно загружая несущие канаты. В проектное положе­ние плети с барж поднимают системой полиспастов, прикрепленных к несу­щим канатам перехода, а береговые плети монтируют методом надвижки с помощью тех же полиспастов. После закрепления плетей трубопроводов в проектном положении и подвесках их центрируют и сваривают Окончив монтаж, выверяют прогиб несущих канатов и положение пилонов, оконча­тельно закрепляют все элементы перехода. В заключение трубопровод ис­пытывают, окрашивают его и устраивают тепловую изоляцию (при необхо­димости). Аналогично монтируют подвесные трубопроводы через дороги, глубокие овраги и т.д. Многопролетные переходы монтируют описанным выше способом по пролетам.

Монтаж висячих трубопроводов. Монтаж труб на пилоны осуще­ствляют методом подъема или надвижки. При обоих методах вначале уста­навливают пилоны и массивные железобетонные якоря с прикрепленными к ним оттяжками. Затем монтируют стояки с компенсационными петлями трубопровода. Далее между пилонами на поплавках или временных опорах выкладывают плеть трубопровода. При монтаже трубопровода методом

Рис. 6.39 – Монтаж подвесных и висячых трубопроводов

1 – пилоны, 2 – полиспасты, 3 – рабочий канат с подвесками, 4 – отводные блоки, 5 – якорь, 6 – постоянные опоры, 7 – лебедка с полиспастами, 8 – подвесной трубопровод, 9 – временная опора, 10 – блоки (ролики) на подвесках через 12 ... 14 м, 11, 12 – тяговый и монтажный трос, 13 – несущий трос, 14 – катки, 15 – протаскиваемая секция трубопровода, 16 – катковая опора, 17 – понтон с катковой опорой, 18 – трос к лебедке

подъема плеть в проектное положение поднимают синхронно действующи­ми на обоих пилонах полиспастами, после чего его соединяют с узлами под­весок и магистральным водоводом. При монтаже методом надвижки (рис. 6.39, б) между пилонами на блоках натягивают временный монтажный трос, а к трубопроводу, уложенному у одного из пилонов, крепят тяговый трос и через каждые 14 - 15 м на жестких стойках - ролики. Оба троса пе­ребрасывают через блоки на вершинах пилонов и крепят к тягачу на проти­воположном берегу. Затем двумя или четырьмя кранами-трубоукладчиками подготовленную плеть трубопровода поднимают и подают так, чтобы она перемещалась к противоположному пилону, опираясь роликами на монтаж­ный трос. Плети придают проектный прогиб, прикрепляют ее к подвескам пилонов и сваривают в одну нить с участками трубопроводов по обе сторо­ны перехода.

При монтаже вантовых переходов, доступных для плавучих средств, для монтажа трубопроводов устраивают площадки, расставляемые по ство­ру перехода в пределах зеркала воды на минимально возможном расстоянии друг от друга (рис. 6.39, в). Несущие и ветровые канаты протаскивают с по­мощью временного тягового каната и лебедки в натянутом состоянии, что­бы они не соприкасались с водой, после чего их поднимают на пилоны. Монтаж, сварку и гидравлическое испытание подготовленной плети трубо­провода выполняют на монтажной площадке, расположенной в створе пе­рехода на берегу. Готовую плеть протаскивают с помощью лебедки или трактора и тягового каната. В зависимости от длины пролета и высоты бе­рега плеть протаскивают по плавучим опорам или по опорным седлам про­летного строения.

Монтаж балочных и арочных самонесущих трубопроводов. Ба­лочные переходы монтируют в два этапа: вначале устанавливают опоры, а затем надвижкой или подъемом монтируют трубопровод. Если пролет пре­вышает 50 м, устанавливают промежуточные опоры (рис. 6.40, а). При ме­тоде надвижки плети трубопровода на катках лебедками (тяговой и тормоз­ной) надвигают на опоры. При устройстве однопролетных балочных пере­ходов из одной секции или плети при доступном переходе для машин сбор­ку, сварку и гидравлическое испытание плети ведут на дне препятствия. Ес­ли необходимо в таких условиях смонтировать многопролетный переход, то плети доставляют непосредственно к его опорам и затем кранами уклады­вают в проектное положение (рис. 6.40,а). При недоступности перехода для машин плети доставляют к месту монтажа по воде и затем монтируют пла­вучими кранами. Простейшие однопролетные балочные переходы через водные препятствия монтируют способом протаскивания (рис. 6.40, б) с по­следующим подъемом и укладкой кранами на опоры (рис. 6.40, в).

В настоящее время находят применение следующие типы надземных прокладок:

-на отдельно стоящих мачтах и опорах (рис. 4.1);

Рис. 4.1. Прокладка трубопроводов на отдельно стоящих мачтах

Рис.4.2-на эстакадах со сплошным пролетным строением в виде ферм или балок (рис. 4.2);

Рис. 4.2. Эстакада с пролетным строением для прокладки трубопроводов

Рис.4.3-на тягах, прикрепленных к верхушкам мачт (вантовая конструкция,

рис. 4.3);

Рис. 4.3. Прокладка труб с подвеской на тягах (вантовая конструкция)

-на кронштейнах.

Прокладки первого типа наиболее ра­циональны для трубопроводов диаметром 500 мм и более. Трубопроводы большего диаметра при этом могут быть использо­ваны в качестве несущих конструкций для укладки или подвески к ним нескольких тру­бопроводов малого диаметра, требующих более частой установки опор.

Прокладки по эстакаде со сплошным на­стилом для прохода целесообразно приме­нять только при большом количестве труб (не менее 5 — 6 шт.), а также при необходи­мости регулярного надзора за ними. По стоимости конструкции проходная эстакада наиболее дорогая и требует наибольшего расхода металла, так как фермы или ба­лочный настил обычно изготовляются из прокатной стали.

Прокладка третьего типа с подвесной (вантовой) конструкцией пролетного строе­ния является более экономичной, так как позволяет значительно увеличить расстояния между мачтами и тем самым уменьшить расход строительных материалов. Наиболее простые конструктивные формы подвесная прокладка получает при трубопроводах равных или близких диаметров.

При совместной укладке трубопроводов большого и малого диаметра применяется несколько видоизмененная вантовая кон­струкция с прогонами из швеллеров, подве­шенных на тягах. Прогоны позволяют уста­навливать опоры трубопроводов между мач­тами. Однако возможность прокладки тру­бопроводов на эстакадах и с подвеской на тягах в городских условиях ограничена и применима только в промышленных зонах. Наибольшее применение получила проклад­ка водяных трубопроводов на отдельно стоящих мачтах и опорах или на кронштей­нах. Мачты и опоры, как правило, выпол­няются из железобетона. Металлические мачты применяются в исключительных слу­чаях при малом объеме работ и реконструк­ции существующих тепловых сетей.

Мачты по своему назначению делятся на следующие типы:

• для подвижных опор трубопроводов (так называемые промежуточные);
• для неподвижных опор трубопроводов (анкерные), а также устанавливаемые в на­чале и в конце участка трассы;
• устанавливаемые на поворотах трассы;
• служащие для опирания компенсаторов трубопроводов.

В зависимости от количества, диаметра и назначения прокладываемых трубопрово­дов мачты выполняются трех различных конструктивных форм: одностоечными, двухстоечными и четырехстоечными простран­ственной конструкции.

При проектировании воздушных про­кладок следует стремиться к возможно большему увеличению расстояний между мачтами.

Однако для беспрепятственного стока воды при выключениях трубопроводов мак­симальный прогиб не должен превышать

f = 0,25∙i∙l,

где f — прогиб трубопровода в середине пролета, мм; i — уклон оси трубопровода; l — расстояние между опорами, мм.

Сборные железобетонные конструкции мачт обычно собираются из следующих эле­ментов: стоек (колонн), ригелей и фундамен­тов. Размеры сборных деталей определяются количеством и диаметром укладываемых трубопроводов.

При прокладке от одного до трех трубо­проводов в зависимости от диаметра при­меняются одностоечные отдельно стоящие мачты с консолями, они пригодны и при вантовой подвеске труб на тягах; тогда предусматривается устройство верхушки для крепления тяг.

Мачты сплошного прямоугольного се­чения допустимы, если максимальные раз­меры поперечного сечения не превосходят 600 х 400 мм. При больших размерах для облегчения конструкции рекомендуется пре­дусматривать вырезы по нейтральной оси или применять в качестве стоек центрифуги­рованные железобетонные трубы заводского изготовления.

Для многотрубных прокладок мачты промежуточных опор чаще всего проекти­руются двухстоечной конструкции, одно­ярусные или двухъярусные.

Сборные двух стоечные мачты состоят из следующих элементов: двух стоек с одной или двумя консолями, одного или двух риге­лей и двух фундаментов стаканного типа.

Мачты, на которых трубопроводы за­крепляются неподвижно, испытывают на­грузку от горизонтально направленных уси­лий, передаваемых трубопроводами, которые проложены на высоте 5 — 6 м от поверхности грунта. Такие мачты для увеличения устой­чивости проектируются в виде четырех стоечной пространственной конструкции, которая состоит из четырех стоек и четырех или восьми ригелей (при двухъярусном располо­жении трубопроводов). Мачты устанавли­ваются на четырех отдельных фундаментах стаканного типа.

При надземной прокладке трубопрово­дов больших диаметров используется не­сущая способность труб, и поэтому не тре­буется устройства какого-либо пролетного строения между мачтами. Не следует приме­нять и подвеску трубопроводов большого диаметра на тягах, так как такая конструк­ция практически работать не будет.

Рис.4.4В качестве примера приведена про­кладка трубопроводов на железобетонных мачтах (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Прокладка трубопроводов на железобетонных мачтах:

1 — колонна; 2 — ригель; 3 — связь; 4 — фундамент; 5 — соединительный стык; 6 — бетонная подготовка.

Два трубопровода (прямой и обратный) диаметром 1200 мм уложены на катковых опорах по железобетонным мачтам, устано­вленным через каждые 20 м. Высота мачт от поверхности земли 5,5 — 6м. Сборные желе­зобетонные мачты состоят из двух фунда­ментов, связанных между собой монолит­ным стыком, двух колонн прямоугольного сечения 400 х 600 мм и ригеля. Колонны связаны между собой металлическими диаго­нальными связями из угловой стали. Соеди­нение связей с колоннами выполнено косын­ками, приваренными к закладным деталям, которые заделаны в колоннах. Ригель, слу­жащий опорой для трубопроводов, выполнен в виде прямоугольной балки сечением 600 х 370 мм и крепится к колоннам путем сварки закладных стальных листов.

Мачта рассчитана на вес пролета труб, горизонтальные осевые и боковые усилия, возникающие от трения трубопроводов на катковых опорах, а также на ветровую на­грузку.

Рис. 4.5. Неподвижная опора:

1 — колонна; 2 — ригель поперечный; 3 — ригель продольный; 4 — связь поперечная; 5 — связь про­дольная; 6 — фундамент

Рис.4.5Неподвижная опора (рис. 4.5), рассчи­танная на горизонтальное усилие от двух труб 300 кН, выполнена из сборных железо­бетонных деталей: четырех колонн, двух продольных ригелей, одного поперечного опорного ригеля и четырех фундаментов, со­единенных попарно.

В продольном и поперечном направле­ниях колонны связаны металлическими диа­гональными связями, выполненными из уголковой стали. На опорах трубопроводы закрепляются хомутами, охватывающими трубы, и косынками в нижней части труб, ко­торые упираются в металлическую раму из швеллеров. Эта рама прикрепляется к железобетонным ригелям приваркой к закладным деталям.

Прокладка трубопроводов на низких опорах нашла широкое применение при строительстве тепловых сетей на не спланированной территории районов новой за­стройки городов. Переход пересеченной или заболоченной местности, а также мелких рек целесообразнее осуществлять таким спосо­бом с использованием несущей способности труб.

Однако при проектировании тепловых сетей с прокладкой трубопроводов на низких опорах необходимо учитывать срок намечен­ного освоения территории, занятой трассой, под городскую застройку. Если через 10 — 15 лет потребуется заключение трубопрово­дов в подземные каналы или реконструкция тепловой сети, то применение воздушной прокладки является нецелесообразным. Для обоснования применения способа прокладки трубопроводов на низких опорах должны быть выполнены технико-экономические рас­четы.

При надземной прокладке трубопрово­дов больших диаметров (800-1400 мм) це­лесообразной является их прокладка на от­дельно стоящих мачтах и опорах с примене­нием специальных сборных железобетонных конструкций заводского изготовления, отве­чающих конкретным гидрогеологическим ус­ловиям трассы тепломагистрали.

Опыт проектирования показывает эко­номичность применения свайных оснований под фундаменты как анкерных, так и проме­жуточных мачт и низких опор.

Надземные тепломагистрали большого диаметра (1200—1400 мм) значительной про­тяженности (5 — 10 км) построены по индиви­дуальным проектам с применением высоких и низких опор на свайном основании.

Имеется опыт строительства тепломагистрали с диаметрами труб D_у = 1000 мм от ТЭЦ с применением свай-стоек на заболоченных участках трассы, где на глубине 4—6 м залегают скальные грунты.

Расчет опор на свайном основании на совместное действие вертикальных и гори­зонтальных нагрузок выполняется в соответ­ствии со СНиП II-17-77 «Свайные фун­даменты».

При проектировании низких и высоких опор для прокладки трубопроводов могут быть использованы конструкции унифициро­ванных сборных железобетонных отдельно стоящих опор, разработанных под техноло­гические трубопроводы .

Проект низких опор по типу «качаю­щихся» фундаментов, состоящих из железо­бетонного вертикального щита, устанавли­ваемого на плоскую фундаментную плиту, разработан АтомТЭП. Эти опоры могут применяться в различных грунтовых усло­виях (за исключением сильно обводненных и просадочных грунтов).

Одним из наиболее распространенных видов воздушной прокладки трубопроводов является прокладка последних на кронштей­нах, укрепляемых в стенах зданий. Примене­ние этого способа может быть рекомендова­но при прокладке тепловых сетей на терри­тории промышленных предприятий.

При проектировании трубопроводов, располагаемых по наружной или внутренней поверхности стен, следует выбирать такое размещение труб, чтобы они не закрывали оконных проемов, не мешали размещению других трубопроводов, оборудования и пр. Наиболее важным является обеспечение на­дежного закрепления кронштейнов в стенах существующих зданий. Проектирование про­кладки трубопроводов по стенам существую­щих зданий должно включать обследование стен в натуре и изучение проектов, по ко­торым они построены. При значительных нагрузках, передаваемых трубопроводами на кронштейны, необходимо производить рас­чет общей устойчивости конструкций здания.

Трубопроводы укладываются на крон­штейны с приваренными корпусами скользя­щих опор. Применение катковых подвижных опор при наружной прокладке трубопрово­дов не рекомендуется из-за трудности их пе­риодической смазки и очистки в период эксплуатации (без чего они будут работать как скользящие).

В случае недостаточной надежности стен здания должны быть осуществлены кон­структивные мероприятия по рассредоточе­нию усилий, передаваемых кронштейнами, путем уменьшения пролетов, устройства подкосов, вертикальных стоек и др. Крон­штейны, устанавливаемые в местах устройства неподвижных опор трубопроводов, дол­жны выполняться по расчету на действую­щие на них усилия. Обычно они требуют дополнительного крепления путем устрой­ства подкосов в горизонтальной и верти­кальной плоскостях. На рис. 4.6 приведена типовая конструкция кронштейнов для про­кладки одного или двух трубопроводов диаметром от 50 до 300 мм.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: