Бипластмассовые трубы

Для закрытия в потребности высоконадежных труб повышенного давления (до 4,0 МПа) разработан новый класс труб — комбинированные трубы, у которых стенка состоит из двух функциональных оболочек. В качестве герметизирующей оболочки используются тонкостенные трубы из термопласта (полиэтилен, полипропилен), а силовые оболочки формируются намоткой на наружную поверхность полиэтиленовых труб стеклопластиковой оболочки с обеспечением адгезионной связи между оболочками. Эти трубы являются бипластмассовыми, но в процессе их производства они получили название — трубы стеклопластиковые комбинированные (ТСК).

Эти трубы качественно превосходят все существующие виды труб, т. к. имеют равнопрочные соединения с телом труб и абсолютную герметичность тела трубы и соединения, т. е. всего трубопровода.

В процессе монтажа полиэтиленовые оболочки соединяемых труб свариваются встык, а стеклопластиковые оболочки соединяются клеемеханической муфтой. Следует отметить, что у стеклопластиковых труб порогом разрушения является потеря герметичности, которая наблюдается в виде запотевания наружной поверхности в результате образования микротрещин в местах нарушения внутреннего покрытия при давлениях, соответствующих напряжениям равным половине от разрушающих, т. е. потенциальная прочность стеклопластика используется не полностью.

Порогом разрушения бипластмассовых или стеклопластиковых комбинированных труб, является разрушение стеклопластиковых оболочек от предельных напряжений, т. к. они обладают абсолютной герметичностью. Поэтому такие трубы могут быть рассчитаны на высокое рабочее давление в зависимости от толщины слоя стеклопластика, учитывая, что потенциальная прочность стеклопластиковой оболочки реализуется полностью.

Учитывая температурно – временную зависимость прочности полимерных материалов, длительную прочность бипластмассовых труб и их соединений можно оценить проведением длительных гидравлических испытаний. Результаты проведенных гидростатических и гидроциклических испытаний бипластмассовых и метал – лопластовых труб на гидравлическом стенде показали, что вышеуказанные трубы могут быть рекомендованы для монтажа нефтепромысловых трубопроводов при рабочем давлении до 4,0 МПа. По результатам испытаний установлено, что прогнозируемый срок эксплуатации бипластмассовых и металлопластовых труб с клеесварными и сварными соединениями составляет не менее 50 лет.

По результатам этих испытаний получена зависимость величины рабочего давления при заданном сроке эксплуатации трубопровода от толщины стенки стеклопластиковой оболочки труб. Это позволит изготовлять трубы целевого назначения (рабочее давление — срок службы).

Учитывая, что основным материалом рабочих поверхностей большинства видов вышеперечисленных труб является полиэтилен, следующим этапом совершенствования пластмассовых трубопроводов является мониторинг и диагностирование состояния трубопроводов, а также модификация внутренней поверхности труб с целью снижения отрицательного воздействия углеводородов на полиэтилен и исключение отложения парафинов.

Поддержание трубопроводов в работоспособном состоянии в настоящее время осуществляется как правило вскрытием траншеи и последующей ликвидацией аварийных порывов и на каком-то этапе эксплуатации вследствие увеличения частоты нарушений герметичности дальнейшая эксплуатация трубопроводов становится нерентабельной, и они подлежат замене — переукладке.

Переукладка трубопровода в прежнем варианте — это временное решение проблемы, использование же труб с внутренними защитными покрытиями значительно повышает стоимость трубопровода.

Известно, что коррозионное разрушение на трубопроводных сетях проявляется в виде свищей. При этом сама труба сохраняет достаточную несущую способность, что свидетельствует о возможности восстановления трубопровода и дальнейшего его использования.

Классификация основных видов технологий бестраншейного ремонта изношенных подземных трубопроводов.

В мировой практике в настоящее время существуют следующие основные виды технологий бестраншейного ремонта изношенных подземных трубопроводов с использованием различного оборудования:

– «труба в трубе» — протаскивание во внутреннюю полость ремонтируемого трубопровода новой плети трубопровода из полиэтилена. При этом наружный диаметр трубопровода из полиэтилена меньше внутреннего диаметра ремонтируемого трубопровода. Эта технология позволяет восстановить работоспособность изношенных трубопроводов диаметром от 100 до 1000 мм из стальных, чугунных, асбестоцементных, керамических, бетонных и железобетонных труб, имеющих коррозионные повреждения, трещины в стенке трубы, потери герметичности в стыковых соединениях и зарастание внутренней поверхности отложениями солей и продуктами коррозии;

– то же с протяжкой длинномерных полиэтиленовых труб большего диаметра, чем внутренний диаметр восстанавливаемого стального трубопровода, с предварительным обжатием полиэтиленового трубопровода через калибровочное устройство термическим способом. После ввода полиэтиленовая труба остывает, принимает первоначальную форму и плотно прилегает к внутренним стенкам восстанавливаемого трубопровода;

– то же, с увеличением диаметра на один сортамент, но с разрушением ремонтируемого трубопровода, что позволяет протаскивать или проталкивать новую полиэтиленовую плеть или отрезки большего размера, чем внутренний диаметр ремонтируемого трубопровода, что на наш взгляд затруднительно;

– нанесение на внутреннюю поверхность ремонтируемого трубопровода, предварительно очищенного и промытого, цемент-но-песчаного слоя различной толщины. Со временем после интенсивной эксплуатации трубопровода происходит механическое или химическое разрушение цементно-пес-чаного слоя. Это во многом предопределяет нецелесообразность использования защитных цементно-песчаных покрытий в водоотводящих сетях;

– «чулочная технология» — протаскивание внутрь ремонтируемого трубопровода, предварительно очищенного высоким давлением, синтетического чулка. После протаскивания, чулок полимеризуется в среде горячей воды, определенной температуры, облучением ультрафиолетом или другим способом, что обеспечивает образование на внутренней поверхности трубопровода прочного инертного слоя регулируемой толщины;

– технология «U-лайнер», при которой внутрь предварительно очищенного ремонтируемого трубопровода протаскивается U-образная полиэтиленовая плеть с последующим ее распрямлением с помощью теплоносителя определенной температуры с последующим образованием нового цельного полиэтиленового трубопровода;

– локальный ремонт трубопровода с использованием ремонтного робота и ремонтной вставки.

Данные фирм производителей работ позволяют оценить удельный вес реализации указанных технологий бестраншейного ремонта трубопроводов следующим образом:

– «труба в трубе» — 68—72%;

–  «труба в трубе» с разрушением старого трубопровода — 8—10%;

– цементно-песчаная облицовка внутренней

– поверхности — 6—8%;

– «чулочная» технология — 5—8%;

– технология «U-лайнер» — 2—4%;

– локальный ремонт + 1—2%.

В Европе и в Скандинавии практически ни один ремонт эксплуатирующихся систем водоснабжения и канализации не производится с раскопкой грунта.

Бестраншейные технологии позволяют в среднем на 30—50% снизить капитальные затраты в сравнении с традиционными раскопочными технологиями и не требуют многих и часто дорогостоящих согласований на проведение ремонтных работ. Применение таких технологий в среднем на 25—40% сокращает потребление электроэнергии насосно-силовым оборудованием, и за счет использования полиэтилена и других инертных материалов стабилизирует пропускную способность трубопроводов. Использование бестраншейных технологий способствует существенному сокращению утечек из трубопроводов.

Коренное улучшение состояния трубопроводных систем нефтегазовой и инженерной инфраструктуры является общегосударственной проблемой, так как потери в трубопроводных системах наносят невосполнимый ущерб нашей экономике и экологии.

В практике восстановления изношенных трубопроводов самое широкое распространение получил метод введения во внутреннюю полость трубопровода секций из пластмассовых труб. Этот метод позволяет продлить срок работоспособности трубопровода, однако, при этом незначительно снижается его пропускная способность.

На основании анализа восстановления изношенных трубопроводов методом футерования пластмассовыми трубами авторами предложена классификация этой технологии по следующим признакам:

Цель проведения футерования и состояние ремонтируемого трубопровода:

Использования остаточной несущей способности трубопровода, когда по причине коррозии внутренней поверхности стенки труб возникла опасность разрушения или появления сквозных свищей, а, следовательно, нарушение герметичности трубопровода;

Ликвидация нарушения герметичности трубопровода при отсутствии доступа к месту разгерметизации с наружной стороны трубопровода;

Использование трубопровода по другому назначению; например, использование нефтепровода для подачи питьевой или технической воды и др.

Отсутствие возможности переукладки трубопровода, например, подводный переход, густозаселенный район и др.

Оболочки, используемые для футерования:

– трубы пластмассовые с продольными гофрами;

– трубы пластмассовые;

– рукава полимерные.

Методы введения секций пластмассовых труб в трубопровод:

– протаскивание с помощью тянущего троса;

– проталкивание секции пластмассовых труб и последующее их наращивание стыковой сваркой.

Вид взаимодействия стенки трубопровода и футерующей оболочки:

– непосредственный контакт футерующей оболочки с трубопроводом;

– межтрубный зазор (оболочка — трубопровод) заполнен жидкостью;

– межтрубный зазор заполнен отверждающейся композицией.

Наиболее прогрессивным, и в то же время самым доступным методом восстановления трубопровода является метод протаскивания в трубопровод секций из пластмассовых труб, который включает в себя операции вскрытия и вырезки концевых участков трубопровода, протаскивание троса в стальной трубопровод посредством пробок с подачей сжатого воздуха или воды, шаблонирование канала трубопровода, сварку секций пластмассового трубопровода, при необходимости заливку межтрубного пространства тампонажным раствором и соединение футерованных участков между собой.

Максимальный наружный диаметр пластмассовых труб по отношению к внутреннему

диаметру стального трубопровода должен быть меньше:

– на 20 мм — при использовании плетей без сварных соединений:

– на 40 мм — при использовании плетей, сваренных из отдельных труб.

Рекомендуемые соотношения оптимальных диаметров пластмассовой трубы и стального трубопровода приведены в таблице 1. Тип применяемых полиэтиленовых труб средний или тяжелый.

Таблица 1 – Соотношения оптимальных диаметров пластмассовой трубы и стального трубопровода