Способ прокладки подземного трубопровода

 

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении магистральных трубопроводов. Стальной изолированный трубопровод укладывают в траншею на обработанный вяжущим слой подготовки, производят обсыпку грунтом, обработанным вяжущим и засыпку трубопровода грунтом, причем слой подготовки содержит органическое вяжущее в количестве 10-15% от веса грунта, а слой обсыпки - 8-12% от веса грунта, слой засыпки и грунт валика также содержат органическое вяжущее в количестве 8-12% от веса грунта. Повышает надежность трубопровода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к строительству подземных магистральных трубопроводов.

Известен способ прокладки подземного трубопровода, включающий укладку стального трубопровода с изоляцией в траншею на слой подготовки, обсыпку и засыпку его грунтом /Бородавкин П.П., Березин В.Л. Сооружение магистральных трубопроводов. - М.: Недра, 1987 г., с.471/.

Недостатками известного способа прокладки трубопровода являются большая коррозионная опасность для конструкции, так как срок службы изоляции значительно меньше, чем срок службы трубопровода (нормативный срок службы трубопровода составляет 33 года, а срок службы изоляции примерно 10-15 лет), опасность потери устойчивости трубопровода вследствие переувлажнения грунта.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ прокладки подземного трубопровода, включающий укладку стального изолированного трубопровода в траншею на слой подготовки, обсыпку его слоем обсыпки с последующей засыпкой грунтом и оформлением валика, слой подготовки и обсыпки обрабатывают раствором остатка термического крекинга нефти 50 - 80% и легкого газойля 20-50% в количестве 6-8% от веса грунта подготовки и обсыпки (Авт. свид. СССР 932087, F 16 L 57/00. Бюл. 20 от 30.05.1982 г.).

Недостатком прототипа является то, что вяжущее в количестве 6-8%, которым обработаны слои подготовки и обсыпки, не обеспечивает улучшения условий эксплуатации трубопровода с точек зрения защиты изоляции трубопровода от механических повреждений, негативного действия окружающей среды, защиты от коррозии трубопровода и обеспечения его продольной устойчивости.

Предлагаемое изобретение решает задачу увеличения надежности эксплуатации и улучшения условий работы магистрального трубопровода путем защиты его от коррозии, защиты изоляции от механических повреждений, увеличения срока службы изоляции.

Указанная задача решается тем, что в способе укладки подземного трубопровода, включающем укладку трубопровода с изоляцией в траншею на слой подготовки, обработанный органическим вяжущим, обсыпку его слоем обсыпки, обработанным органическим вяжущим, с последующей засыпкой грунтом и формированием валика, согласно изобретению используют слой подготовки, содержащий слой подготовки в количестве 10-15% от веса грунта, слой обсыпки, содержащий органическое вяжущее в количестве 8-12% от веса грунта. Причем в качестве органического вяжущего используют ВМТ-ТУ 38.101.960-83 - на основе тяжелых нефтяных остатков (гудрона, крекинг-остатка, вакуумированного крекинг-остатка) 70-80% и легкого газойля деструктивных процессов замедленного коксования, термокрекинга 20-30%. Кроме того, для обеспечения продольной устойчивости засыпку и формирование валика осуществляют грунтом, содержащим 8-12% органического вяжущего.

Анализ работы изолированных трубопроводов показывает, что нижняя опорная часть изоляционного покрытия, на которую действуют масса трубопровода и масса грунта более нагружена, чем верхняя зона покрытия, поэтому более 60% разрушений приходится на его нижнюю половину, а менее 40% - на верхнюю. Обработка грунта органическим вяжущим в количестве от функции каждого слоя призмы засыпки позволит снизить аварийность путем повышения защиты нижней части трубопровода от механических повреждений за счет увеличения пластичности грунта, улучшить защиту от коррозии и защиту изоляции от негативного действия окружающей среды.

На чертеже изображен подземный трубопровод, сооруженный по предлагаемому способу.

Подземный трубопровод состоит из стальных труб 1, сваренных в непрерывную нитку, изоляции 2, траншеи 3, слоя подготовки 4, слоя обсыпки 5, засыпки 6 и валика 7. Слой обсыпки с целью экономии органического вяжущего, применяемого для обработки грунта, выполнен в виде трапеции.

Способ укладки подземного трубопровода осуществляют следующим образом.

Стальной трубопровод 1, заизолированный, например, полимерной изоляционной лентой 2, укладывают в траншею 3 на слой подготовки 4, предварительно обработанный органическим вяжущим в количестве 10-15% от веса грунта, при помощи, например, роторного траншеекопателя (Авт. свид. СССР 1142601), снабженного поливочным устройством.

При соотношении органического вяжущего от веса грунта менее 10% не обеспечиваются водонепроницаемость и коррозионная защита трубопровода в случае нарушения целостности изоляции в нижней части трубопровода, например, за счет разгерметизации швов между смежными витками изоляции при продольных перемещениях конструкции. Увеличение количества вяжущего более 15% не ведет к существенному улучшению антикоррозионных свойств слоя подготовки, поэтому дальнейшее увеличение экономически не оправданно. 10-15% содержание органического вяжущего обеспечивает существенное улучшение электрохимических свойств грунта - его переход с высокой и средней коррозионной активности в низкую коррозионную активность, обеспечивает достаточную пластичность слоя подготовки для предохранения изоляции трубопровода от механических повреждений, также значительно улучшаются физико-механические свойства грунта: уменьшаются газо- и водопроницаемость, набухание, водонасыщение, обеспечивающие защиту металла от коррозии, защиту изоляции от негативного действия окружающей среды и увеличение срока службы изоляции. Затем трубопровод обсыпают слоем обсыпки 5, обрабатывают органическим вяжущим ВМТ ТУ 38.101960-83 в количестве 8-12% от веса грунта при помощи роторного траншеезасыпателя. Обработка его органическим вяжущим предохраняет от механических повреждений противокоррозионную изоляцию при засыпке трубопровода. При добавлении в грунт 8-12% органического вяжущего улучшаются физико-механические и электрохимические свойства.

Повышение продольной устойчивости при дозировке вяжущего менее 8% не обеспечивается из-за низких значений таких свойств грунта, как сцепление и водоустойчивость (согласно разработанным требованиям к физико-механическим свойствам закрепленных грунтов сцепление должно быть выше 0,05 МПа, а водоустойчивость выше 0,3). Увеличение дозировки вяжущего более 12% ведет также к ухудшению сцепления и водоустойчивости.

При дозировке вяжущего в пределах 8-12% от веса грунта коррозионная активность достигает низких значений, значительно улучшаются газо- и водопроницаемость, набухание и водонасыщение, обеспечивающие защиту металла труб от коррозии, защиту изоляции от негативного действия окружающей среды и увеличение срока службы изоляции.

В заключение траншею 3 засыпают грунтом 6 и формируют валик 7. На участках, где есть опасность разрушения земляного валика 7, например под действием ветра в песчаных грунтах или на склонах, грунт валика обрабатывают органическим вяжущим ВМТ ТУ 38.101960-83 в количестве 8-12% от веса грунта, при этом в интервале дозировки вяжущего основные прочностные и гидрофобные свойства грунтов достигают максимальной величины. Добавление вяжущего менее 8% и более 12% не обеспечивает устойчивости валика и досыпки против ветра, так как значения сцепления и водоустойчивости не удовлетворяют предъявляемым требованиям. На особо ответственных участках, например на периодически обводняемых участках, для обеспечения продольной устойчивости трубопровода грунт засыпки обрабатывают органическим вяжущим ВМТ ТУ 38.101960-83 в количестве 8-12% от веса грунта. Зависимость физико-механических свойств грунта от дозировки вяжущего представлена в таблице 1.

В лабораторных условиях и на полигоне проведены экспериментальные исследования по прокладке образцов труб в обваловании из грунта, обработанного вяжущим, и обычного минерального грунта. В течение длительного времени определяется основной показатель качества изоляционных покрытий - переходное электросопротивление труба-земля, а также адгезия изоляции и наличие коррозии на металле труб. Результаты полигонных испытаний приведены в таблице 2.

Лабораторные и полигонные испытания показали, что защитные свойства изоляционных покрытий трубопроводов с обсыпкой грунтом, обработанным органическим вяжущим, уменьшается значительно медленнее. Адгезия изоляции к металлу труб значительно выше при обсыпке трубопроводов грунтами, обработанными вяжущими продуктами. Улучшение свойств грунтов слоя подготовки и слоя обсыпки трубопроводов приводит к увеличению срока службы труб, так как при этом не происходит коррозии металла. Благодаря улучшенным физико-механическим свойствам грунтов, обработанных вяжущими продуктами, а именно низким значениям газопроницаемости, фильтрации, водонасыщения, коррозионной активности, набухания, высоким значениям коэффициента водоустойчивости и сцепления, переходное сопротивление изолированных труб уменьшается незначительно. Как известно, ухудшение защитных свойств (старение изоляционных покрытий) происходит под действием окружающей среды при взаимодействии с воздухом, кислородом, озоном и т.д., водой и электролитами. Также отрицательное влияние на изоляцию оказывает катодная поляризация, которая выражается в электроасматическом эффекте, заключающемся в том, что вода перемещается к катоду (трубе) и накапливается у трубопровода, ускоряя процесс влагонасыщения. Поэтому улучшение физико-механических свойств грунта, обработанного вяжущим, приводит к уменьшению снижения переходного сопротивления изоляции во времени, а также к уменьшению выпотевания и вымывания пластификатора и других компонентов из изоляционных материалов. Таким образом, обсыпка изолированного трубопровода грунтами, обработанными вяжущими продуктами, создает оболочку (или экран), препятствующую отрицательному воздействию окружающей среды на защитные свойства изоляции. При этом значительно увеличивается срок службы изоляции, что позволяет эксплуатировать трубопроводы продолжительное время без переизоляции и капитального ремонта.

Предлагаемое изобретение найдет широкое применение в трубопроводном транспорте при сооружении подземных магистральных трубопроводов.

Формула изобретения

1. Способ прокладки подземного трубопровода, включающий укладку трубопровода с изоляцией в траншею на слой подготовки, обработанный органическим вяжущим, обсыпку его слоем обсыпки, обработанным органическим вяжущим, с последующей засыпкой грунтом и формированием валика, отличающийся тем, что используют слой подготовки, содержащий органическое вяжущее в количестве 10-15% от веса грунта, слой обсыпки, содержащий органическое вяжущее в количестве 8-12%.

2. Способ прокладки подземного трубопровода по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического вяжущего используют вяжущее на основе тяжелых нефтяных остатков (гудрона, крекинг-остатка, вакуумированного крекинг-остатка) 70-80% и легкого газойля деструктивных процессов замедленного коксования, термокрекинга 20-30% или другие вяжущие продукты на основе тяжелых остатков нефтепереработки.

3. Способ прокладки подземного трубопровода по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения продольной устойчивости трубопровода на особо ответственных участках грунт засыпки и валика обрабатывают органическим вяжущим в количестве 8-12% от веса грунта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3