Совершенствование рабочих процессов при строительстве газо-нефтепроводов

2. Технология строительства газо-нефтепровода

На тысячи километров протянулись по нашей стране трассы магистральных трубопроводов. Они прокладываются в самых разнообразных топографических, геологических, гидрогеологических и климатических условиях.

Наряду с участками, обладающими большой несущей способностью, вдоль трассы встречаются участки с просадочными грунтами, болота, зоны грунтов многолетнего промерзания. Линии магистральных трубопроводов пересекают большое число естественных и искусственных препятствий - рек, озер, железных и шоссейных дорог. В каждом конкретном случае необходимо принять соответствующее конструктивное решение, которое обеспечило бы надежную работу трубопровода и беспрепятственную эксплуатацию пересекаемых объектов. Все это обусловило многообразие конструктивных схем и организационно-технологических решений, заложенных в проекты линейной части трубопроводов.

В настоящее  время при сооружении магистральных  трубопроводов применяют подземную, полуподземную, наземную и надземную схемы укладки.

Наиболее распространена подземная схема укладки. На нее  приходится 98% от общего объема сооружений линейной части газонефтепроводов. В сильно обводненных и заболоченных районах применяют наземную и полуподземную схемы, так как они позволяют избежать дорогостоящей балластировки для труб средних и крупных диаметров. Надземную схему укладки трубопроводов применяют в основном при переходах через искусственные и естественные препятствия, районы горных выработок, участки грунтов многолетнего промерзания.

Строительство магистральных трубопроводов сейчас ведется скоростными методами. Передовые организации практически доказали возможность прокладки магистралей больших диаметров со скоростью 3 км в сутки. Столь высокие темпы достигнуты благодаря индустриализации строительного производства, применению прогрессивной технологии и организации линейных работ.

Индустриализация  линейных работ заключается в  максимально возможном перенесении трудоемких процессов с трассы в стационарные условия (на заводы и трубосварочные базы), где выше уровень механизации, лучше условия труда. В результате повышения степени монтажной готовности узлов, деталей и конструкций производительность труда рабочих на линейных работах резко увеличивается.

Утвердилась прогрессивная  поточная технология трубопроводного строительства, при которой все работы на трассе выполняются по графику, предусматривающему наиболее эффективное использование рабочей силы и строительной техники. Поточная технология строительства обеспечивается соответствующей организацией линейных работ. По   современной   организационной   схеме   все   работы   по  сооружению линейной части магистрального трубопровода выполняют комплексные тресты или объединения, в которых сосредоточены необходимый парк машин и штат обслуживающего персонала. В системе этих организаций действуют комплексно-механизированные потоки по выполнению законченных циклов линейных работ. Отдельные виды строительно-монтажных работ выполняют входящие в состав потоков специализированные участки (колонны) и бригады рабочих, оснащенные необходимыми механизмами и оборудованием.

Весь объем  линейных работ принято подразделять на четыре цикла. Начальным звеном технологической цепочки является подготовка строительства: устройство базы, подъездов к трассе, расчистка и планировка полосы, оборудование жилого комплекса.

Второй цикл — инженерно-технологическая подготовка линейных работ: разгрузка на базе материалов и труб, поворотная сварка труб в секции, гнутье труб и изготовление фасонных частей, вывозка секций труб и грузов на трассу. Кроме того, в ходе инженерно-технологической подготовки осуществляются опережающее строительство переходов   через   естественные   и   искусственные   препятствия,  опережающая сварка углов поворота, опережающий монтаж запорной арматуры, предварительная очистка и испытание узлов. Заблаговременное выполнение этих работ позволяет основному линейному потоку без задержек проходить участки повышенной сложности.

Третий цикл - это работы основного линейного потока: сварка секций труб в нитку на трассе, рытье траншеи с помощью роторных экскаваторов, изоляция и укладка в проектное положение плетей трубопровода,    засыпка    траншей    и    восстановление    плодородного    слоя грунта.

На   заключительном   этапе   проводятся   очистка   полости,   испытание и сдача смонтированного трубопровода.

Рассмотрим  характер труда трубоукладчика на всех стадиях трубопроводного строительства. Работа трубоукладчика начинается с приемки на базе труб, деталей и арматуры, а заканчивается проведением испытаний и сдачей трубопровода в эксплуатацию.

Число, диаметр  и марка стали труб, типовых  деталей и арматуры, необходимых  для изготовления трубопровода, определяются по техническим спецификациям,  помещенным  в проекте.  При  приемке заказанных материалов проверяют их качество наружным осмотром, а также их соответствие спецификациям, стандартам, сертификатам заводов-изготовителей.

Перед сборкой  и сваркой труб в секции их внутренние полости очищают от загрязнений, правят или обрезают деформированные концы труб, обрабатывают их под сварку. Снятие фасок и резку труб больших диаметров в полевых условиях обычно выполняют газопламенным способом вручную или с применением специальных полуавтоматических устройств. Такой труборез-полуавтомат представляет собой раму, закрепленную цепью с пружиной на поверхности трубы. На раме под определенным углом закрепляется газовый резак. Устройство приводится в движение ручным приводом по круговой направляющей.

После газопламенной  резни необходимо зачистить концы  труб под сварку. При хранении заготовок кромки труб ржавеют, покрываются различными загрязнениями. Поэтому непосредственно перед сваркой кромки труб и прилегающие к ним внутренние и наружные поверхности тщательно очищают на ширину не менее 1 см. Зачистка концов труб после резки и подготовка их под сварку производятся наждачным камнем с помощью шлифовальных машин - электрических или пневматических. Подготовленные таким образом заготовки поступают на сборку. Одна из важнейших сборочных операций - центровка труб, при которой добиваются их соосности. При этом за базу можно принимать наружную либо внутреннюю поверхность трубы. Соответственно используют наружные или внутренние центраторы. Наружные центраторы применяют при сборке труб малого диаметра, при сварке катушек, патрубков, гнутых деталей, арматуры или при сварке секций на трассе и плетей трубопровода в нитку. При стендовой сборке труб под поворотную сварку на базе обычно используют внутренние центраторы .

Стыки, собранные  на наружных центраторах, закрепляют прихватками, которые должны быть равномерно расположены по периметру стыка. Стыки выполняют дипломированные сварщики с помощью тех же электродов, которыми будет завариваться весь шов. При сборке стыков на внутренних центраторах перемещение последних разрешается только после окончания сварки первого слоя шва. Преимущество внутренних центраторов перед наружными состоит в том, что стык, оставаясь полностью открытым, позволяет вести сварку первого слоя непрерывно и использовать сварочные автоматы.

Прихватки и каждый слой шва очищают от шлака металлической щеткой, шлифовальной машиной или другим безударным инструментом. При стыковой электроконтактной сварке со стыка кроме окалины должен быть полностью удален внутренний или наружный грат. С внутренней стороны его снимают специальным гратоснимателем, с наружной - пневматическим или электромагнитным молотком, оснащенным зубилом.

Трубы, сваренные  на базе в трехтрубные секции, на плетевозах  вывозят на трассу, где  сваривают секции в нитку, очищают, изолируют и укладывают трубопровод в траншеи.

При сборке и  сварке неповоротных стыков трубопровода наиболее эффективен поточно-расчлененный метод производства работ. В этом случае монтажно-сварочный процесс  расчленяется на ряд операций, выполняемых  специализированными звеньями. Звено, выполняющее подготовительные операции, в составе слесаря-трубоукладчика, такелажника и машиниста крана раскладывает секции вдоль трассы, обрабатывает поврежденные участки и готовит трубы под сварку. Другое звено в составе двух трубоукладчиков, четырех электросварщиков и трех механизаторов выполняет сборку стыков труб, подогрев кромок и сварку первого слоя шва. Последующие слои шва варят специализированные звенья сварщиков. При такой организации сборочно-сварочных работ сварочная колонна сваривает стык за 8-10 мин, а выработка в смену составляет 1,8 км нитки трубопровода диаметром 1420 мм.

Непосредственно перед укладкой сваренного трубопровода бригадир трубоукладчиков совместно с прорабом проверяют состояние траншеи и принимают ее под монтаж трубопровода. Дно траншеи должно быть ровным. Во избежание повреждения изоляции трубопровода со дна удаляют камни, сухие комья грунта. Если траншея разрабатывалась в твердых породах, то ее дно присыпают мягким грунтом. Толщина слоя присыпки, так называемой подушки, должна на 10-15 см превышать неровности дна траншеи.

Для увеличения срока службы трубопровода перед  укладкой в грунт он должен быть тщательно очищен и покрыт антикоррозионным покрытием. Разрешение на производство очистных и изоляционных работ на трубопроводе выдает сварочно-монтажная колонна после сдачи подготовленной ею плети трубопровода технадзору заказчика. Противокоррозионное покрытие трубопровода состоит из битумной грунтовки, одного или нескольких слоев изоляционного материала и оберточного слоя. В качестве изоляционного материала применяют битумо-резиновые мастики или полимерные липкие ленты. Нанесение грунтовки обычно совмещено с очисткой трубопровода. Обе эти операции выполняют при помощи самоходных очистных машин. После высыхания грунтовки на трубопровод должно быть нанесено изоляционное покрытие. Эта работа, совмещенная с нанесением защитной обертки, проводится с помощью самоходных изоляционных машин.

Очистка и изоляция трубопровода предшествуют укладке  его в траншею. В трубопроводном строительстве применяют две схемы изоляционно-укладочных работ: совмещенную и раздельную. По совмещенной схеме очистку, изоляцию и укладку трубопровода в траншею производят в едином технологическом потоке непосредственно на трассе. При раздельном способе работы по очистке и изоляции технологически разделены с работами по укладке трубопровода. В этом случае трубы или секции покрывают изоляционным слоем на производственных базах или заводах, на трассе сваривают в нитку и после изоляции стыков укладываются в траншею. Наиболее распространен совмещенный способ.

Изоляционно-укладочные   работы - высокомеханизированный   процесс.

Кроме очистных и изоляционных машин в нем  используют трубоукладчики - устойчивые широкобазовые краны на гусеничном ходу, устройства для нагрева трубопровода в зимнее время, специальные грузозахватные приспособления. К последним относятся полуавтоматические клещевые захваты для подъема и перемещения труб разных диаметров; троллейные подвески, предназначенные для подъема, поддерживания трубопровода трубоукладчиками при сопровождении очистных и изоляционных машин и укладки его в траншею; мягкие захваты, называемые полотенцами, которые служат для подъема, перемещения и укладки в траншею изолированного трубопровода без повреждения изоляционного покрытия.

Для выполнения изоляционно-укладочных работ по совмещенной  схеме на трубопровод надевают при помощи кранов-трубоукладчиков очистную (ОМ) и изоляционную (ИМ) машины, приподнимают обрабатываемые участки кранами-трубоукладчиками, расположенными в определенной последовательности, на высоту до 1 м и после нанесения изоляции опускают в траншею. Число и тип кранов в механизированной изоляционно-укладочной колонне зависят от диаметра, массы трубопровода и условий его монтажа.

У строителей магистральных  трубопроводов есть профессиональное выражение: «сесть на трубу». Это значит, что очистная и изоляционная машины навешены на трубопровод и, двигаясь синхронно с кранами-трубоукладчиками, поддерживающими трубопровод на троллейных подвесках, начали непрерывный изолировочный процесс.

При раздельном способе укладки трубопровод, лежащий  на бровке траншеи, кранами-трубоукладчиками с помощью полотенец перемещается к краю траншеи и опускается на ее дно. Последний в ряду кран, опустив трубопровод на дно траншеи, высвобождает полотенце и переходит на новую позицию впереди колонны. Процесс укладки, таким образом, происходит с остановками для перехода последнего крана-трубоукладчика в голову колонны.

Раздельный  способ изоляции и укладки не получил широкого применения из-за высокой трудоемкости ручной изоляции стыков трубопровода на трассе и необходимости ремонта изоляции, поврежденной при транспортно-такелажных работах. Он применяется главным образом на труднодоступных участках трассы, где сложно организовать изолировочный процесс.

Наибольшие  трудности представляет монтаж трубопроводов  в местах пересечений естественных и искусственных препятствий. Переходы через них обычно выполняют специализированные субподрядные организации, специальные колонны и бригады впереди общего потока строительства трубопровода с тем, чтобы переходы были закончены до подхода к преградам основных колонн.

Особенностью  строительства подводных переходов  является необходимость монтажа трубопровода в проектное положение в предельно сжатые сроки, так как возможные изменения гидрогеологических условий могут свести на нет результаты проделанной работы. Необходимо провести тщательную инженерно-технологическую подготовку к преодолению  водной  преграды.  К началу строительства перехода должна  быть оборудована строительная площадка, доставлены все необходимые материалы и детали, трубы сварены в плети, заизолированы, очищены и опрессованы. К подготовительным работам относятся также промеры глубин, определение скоростей потока и планового положения траншей в створе перехода, подготовка спусковых дорожек и ряд других работ, зависящих от способа укладки трубопровода.

Для укладки  трубопровода на дно подводной траншеи  применяют следующие способы: протаскивание плети по дну при помощи тяговой лебедки, погружение трубопровода на дно водной преграды с поверхности воды, укладку краном с плавсредств путем наращивания плети.

При укладке  подводного трубопровода способом протаскивания  необходимо уложить плеть на спусковую дорожку, установить и закрепить тяговые средства, приварить к плети оголовок и уложить тяговые тросы, протащить плеть через водоем, проверить правильность укладки и засыпать траншеи грунтом. Для предохранения изоляции подводного трубопровода от повреждений при укладке его предварительно обертывают ковром из деревянных футеровочных реек. Поверх реек при необходимости закрепляют утяжеляющие (балластировочные) грузы, предохраняющие трубопровод от всплывания. Наиболее распространены чугунные и железобетонные грузы из двух полумуфт, скрепленных болтами.

Укладку трубопровода с поверхности воды производят с  помощью понтонов. Трубопровод подается на плаву в зону погружения и опускается на дно последовательным отсоединением понтонов. Для удержания трубопровода в створе перехода применяют канатные оттяжки.