Укладку морских трубопроводов можно осуществлять несколькими методами. Выбор метода для данной глубины воды обычно определяется сочетанием характеристик оборудования, возможностью его приобретения или аренды, условиями окружающей среды, стоимостью и другими факторами .

1. Наиболее распространенными являются следующие методы:

Для участков укладки трубопровода в траншею при пересечении береговой линии:

ь протаскивание на берег с баржи, стоящей на якорях в море, по предварительно разработанной траншее с использованием береговых лебедок.

ь монтаж плетей на берегу и протаскивание трубопровода в море по разработанной траншее с использованием лебедок рабочей баржи или буксиров.

ь монтаж трубопровода на барже и протаскивание на берег с баржи по предварительно разработанной траншее. Тяговое усилие передается от установленной на барже лебедки через канат, проходящий через блок на берегу, и обратно на лебедку баржи.

Последний метод является оптимальным с точки зрения минимализации подготовительных работ и затрат на организацию и эксплуатацию береговых сооружений.

2. Для укладки трубопровода в глубоководных зонах:

ь обычный S-метод;

ь метод укладки при вертикальном положении труб (J-метод);

ь укладка трубопровода с барабана (G-метод);

ь буксировка над дном;

ь протаскивание по дну;

ь буксировка на заданной глубине;

ь буксировка на поверхности.

Методы буксировки обычно применяются только при работе с очень короткими трубопроводами.

Для строительства подводных магистральных нефте- и газопроводов, протяженность которых может достигать десятков и сотен километров, в настоящее время применяют технологию наращивания трубопроводав море при использовании специальных трубоукладочных судов (ТУС). При этом все сварочные операции, неразрушаюший контроль и нанесение изоляции на монтажные стыки производятся на борту судна на нескольких рабочих постах одновременно. По мере наращивания трубопровода на одну трубу или секцию судно-трубоукладчик перемещается вперед, а трубопровод сходит на дно путем свободного погружения. Для плавного схода трубопровода с кормы и снижения возникающих напряжений судно оборудуют специальным поддерживающим устройством - стингером. Контроль напряженно- деформированного состояния трубопровода на стингере и свободно провисающем участке между стингером и морским дном осуществляется путем приложения продольного растягивающего усилия на ТУС. Удержание самого судна в стационарном положении осуществляется с помощью системы якорей или динамического позиционирования .

Современная технология строительства морских трубопроводов больших диаметров с использованием судов-трубоукладчиков основана на применении двух основных способов проихводства укладочных работ - S методе и J- методе укладки трубопровода. На практике используют сочетание обеих технологий, а именно строят прибрежные участки с помощью судов, реализующих S- метод, а продолжают монтаж в глубь моря J- методом.

Укладки трубопровода в глубоководных зонах можно классифицировать следующим образом:

1. протаскивание по дну моря;

2. погружение с поверхности моря;

3. спуск на морское дно с трубоукладочных судов (ТУС).

Способ укладки протаскиванием по дну

Кроме того, способ протаскивания используют при сооружении трубопроводов к пунктам беспричального налива танкеров, прибрежным платформам или между двумя нефтедобывающими платформами в море .

В настоящее время делаются усилия для разработки технологии протаскивания трубопроводов на большие расстояния со стыковкой под водой в гипербарических камерах. Главной проблемой при этом остаётся проблема обеспечения необходимой точности укладки и стыковки каждой новой прибуксированной плети трубопроводов с уже лежащей на грунте.

Технологический процесс строительства трубопроводов включает в себя изготовление на берегу плетей (длиной 500-2000 м), спуск их на воду и протаскивание по дну с применением мощных лебёдок или буксиров. Спусковая дорожка для транспортировки плетей трубопровода к урезу воды может иметь различную конструкцию (узкоколейная рельсовая дорога с тележками, спусковой путь из отдельных роликоопор, ледовая спусковая дорожка, спусковая дорожка в виде траншеи, заполненной водой и др.). При этом особое внимание обращается на защиту изоляционного покрытия от механических повреждений. Для создания необходимой тяги используют лебёдки, установленные на буксирах или баржах, которые удерживаются на якорях.

К переднему концу плети приваривается оголовок с устройством для крепления троса.

Оголовок имеет коническую форму или сферическую форму, что предотвращает возможность зарывания головного участка секции трубопровода в грунт при протаскивании. От оголовка трос идёт к тяговой лебёдке, установленной на судне.

Для уменьшения силы трения плеть трубопровода оснащают разгружающимися понтонами, которые позволяют значительно понижать отрицательную плавучесть трубопровода .

Длина секции (плети), которая может быть уложена единовременно, зависит от её веса и мощности системы перемещения. Вес протаскиваемой плети - главный фактор.

Способ протаскивания плетей трубопровода по дну по сравнению укладкой его с трубоукладочного судна имеет следующие преимущества:

ь уменьшаются напряжения в трубопроводе;

ь возрастает глубина укладки;

ь сокращаются простои из-за погодных условий.

Иногда используется метод протаскивания труб в непосредственной близости от дна моря.

При этом применяются понтоны, оснащённые гирляндами цепей, которые при правильном выборе их длины не позволяют трубопроводу всплыть на поверхность или опуститься на дно.

Трубопроводная плеть находится в нулевой плавучести и может транспортироваться с помощью буксиров небольшой мощности на расстоянии 1-2 м от дна моря.

Этот метод по сути дела совпадает со способом придонной буксировки трубопровода при его прокладке свободным погружением.

Метод протаскивания в ледовых условиях становится приемлемым, если зимний лёд достаточно устойчив, чтобы использоваться как рабочая платформа, роли которой в обычных условиях играет судно.

Рис. 9. 1

Способ укладки по дну погружением с поверхности моря

Этот способ широко используется при сооружении трубопроводов в прибрежных зонах.

Порядок производства работ при прокладке трубопроводов предусматривает изготовление на берегу плетей, спуск их на воду, буксировку на плаву к месту укладки и опускания на дно. Осуществление буксировки требует благоприятных гидрологических условий региона и с успехом может применяться на допускаемых по расчёту глубинах моря при волнении 3-4 бала и небольших течениях.

Сварка труб в плети и их изоляция могут быть выполнены по одной из технологических схем, применяемых в полевых условиях. Плети спускают на воду различными способами по узкоколейной дорожке с тележками, роликовым опорам и т.д. В отдельных случаях может оказаться целесообразным устройство траншеи, соединённой с морем .

Преимущество способа поверхностной буксировки плетей трубопровода заключается в возможности визуальной проверки правильности расчёта плавучести трубопровода и полноты его оснастки. Если условия на береговом участке не позволяют собирать и опускать плети в траншею, расположенную нормально к урезу воды, то плети можно собирать на лежнях или стеллажах и скатывать в воду по специально устроенной эстакаде или по наклонному стапелю.

Готовые к прокладке плети длиной до 15 км буксируют к месту укладки.

Трубопровод, поверхность которого, как правило, защищена бетонным покрытием для обеспечения отрицательной плавучести, оснащён понтонами для придания ему положительной плавучести. Готовая плеть, отбуксированная к месту укладки тем или иным способом, соединяется с выходящим из воды ранее проложенным концом и опускается на дно. В зависимости от принятой организации работ головной конец присоединяемой плети может находиться либо на судне, либо на поплавке.

Трубопроводы больших диаметров с положительной плавучестью при способе поверхностной буксировки буксируют к месту укладки без понтонов. Плети таких трубопроводов после присоединения к концу ранее проложенной плети погружают на дно путём залива в неё воды. Вода подаётся с берегового конца. На головном конце опускаемой плети монтируют быстросъёмную заглушку с шлангом и трос с буем. Буй фиксирует местоположение конца петли. По шлангу трубопровод продувают сжатым воздухом до момента всплытия его головного конца, и затем его подают для присоединения к очередной прибуксированной плети. Аналогичные мероприятия должны быть предусмотрены на случай прекращения работ .

Рис. 10. 1

Наибольший изгиб при таком методе укладки трубопровод испытывает в сечениях, расположенных у дна и поверхности воды. Для снижения этих напряжений в отдельных случаях трубы заполняют не морской водой, а другой жидкостью или раствором с необходимым удельным весом. или жидкостью с меньшей плотностью (например, лигроином). Иногда для погружения трубопровода производят последовательное (обычно, автоматическое) отсоединение понтонов или залив воды в понтоны, которые сообщаются друг с другом через шланг.

Если гидрологические условия региона укладки трубопровода не позволяют буксировать плети трубопровода в надводном состоянии, то можно использовать метод подводной буксировки, которая предусматривает сварку трубопроводных секций длиной до 15 км на берегу с последующей транспортировкой их под водой к месту укладки. Спуск плетей на воду осуществляется в отсутствие волнения моря. Всю плеть трубопровода крепят к вертикальным цилиндрическим буям, находящимся на поверхности воды, таким образом, чтобы плеть оказалась ниже зоны активного воздействия волн; для условий Северного моря эта глубина принята равной 40 м.

В таком положении плеть буксируют к месту назначения, затем, используя для позиционирования буксир, секцию опускают на морское дно путём дистанционного затопления буев.

Во время проведения операций по укладке плети с целью уменьшения внутренних напряжений буи разгружаются в несколько приёмов. Для изменения положения трубопровода применяют натяжные устройства, установленные на судне (в случае его использования). Известно, что в случае укладки стальных трубопроводов без наружного антикоррозионного покрытия проблем, как правило, не возникает. При укладке трубопроводов с твёрдым покрытием (эпоксидной изоляцией) на практике случались проблемы, связанные с пониженной прочностью покрытия и её зависимостью от погрешностей позиционирования плети при транспортировке и укладке на морское дно .

Кроме того, иногда используются варианты придонной буксировки плетей, и буксировки с контролем глубины, которая является разновидностью придонной буксировки. Иногда этот метод буксировки называют способом укладки на средних глубинах.

При придонной буксировке к трубопроводу крепятся понтоны и цепи. Общая плавучесть системы рассчитывается таким образом, что трубопровод плавает над морским дном, а часть цепи (пригрузка) находится на морском дне. Этот способ обеспечивает стабильность по отношению к воздействию волн и течений, однако по его использованию имеется ограничение, связанное с тем, что морское дно должно быть достаточно гладким и ровным.

При буксировке с контролем глубины плавучесть системы должна быть рассчитана с такой точностью, чтобы подъёмные силы, действующие на цепи-пригрузы за счёт буксировки с определённой скоростью, подняли бы трубопровод со дна моря. Когда прекращается буксировка или же скорость буксировки падает ниже критического значения, трубопровод как бы зависает над дном. Этим способом уже было отбуксировано нескольких секций трубопроводов диаметром 660 мм и протяжённостью 3,5 км с последующей их укладкой в водах глубиной 150 м.

При сравнении метода сооружения подводных трубопроводов, основанного на придонной буксировке плетей трубопровода с последующим контролем глубины опускания, с традиционным методом, предусматривающим использование трубоукладочного судна, видно следующее его преимущество: требуется минимум техники и оборудования (необходим лишь ведущий буксир с системой контроля и одно или два судна для сбора буев. Способ экономичен, особенно эффективен при подводной укладке изолированных труб, труб с подогревом или пучка трубопроводов в общей оболочке (трубе).

Надводная буксировка

Подводная буксировка

Рассматриваемый способ придонной буксировке труб с последующей их укладкой на дно применим практически для всех типов трубопроводов, которые ранее сооружались традиционным способом с использованием трубоукладочного судна. Операция погружения также не представляет особых трудностей и не является лимитирующим фактором для использования способа. При необходимости буи могут быть разгружены в два или более приёмов с целью уменьшения внутренних напряжений в трубопроводе во время операций буксировки и укладки на дно. Для изменения положения трубопровода требуется устройство для его натяжения, причём в случае укладки стальных трубопроводов без нанесённого сверху антикоррозионного покрытия никаких проблем не возникает, а при укладке трубопроводов с пластиковой изоляцией могут появиться некоторые проблемы. Длина трубопроводных плетей (секций) непосредственно зависит от операции позиционирования. Если течение более или менее умеренное, то точно позиционировать удаётся даже очень длинные трубопроводы. Если позволяют условия трассы, то длина плетей (секций) может быть увеличена.

Спуск на морское дно с трубоукладочных судов (ТУС)

А. Монтаж в горизонтальном или слабонаклонном положении

Наиболее распространённым методом укладки труб этим способом является так называемый S-метод. Для плавного схода трубопровода с кормы судно оборудуют специальным спусковым устройством - стингером. Участок трубы, находящийся между точкой касания дна и стингера, принимает форму S - образной кривой, и поэтому этот способ монтажа подводных трубопроводов получил название S-метода.

Рис. 11.

В этом методе применяется следующая контейнерная технология трубоукладки:

С судового склада трубы подают на вспомогательную монтажную линию с помощью передвижного крана малой производительности;

На вспомогательной монтажной линии трубы осуществляют демонтаж защитных обечаек с торцов трубы, очитку полости труб от посторонних предметов и зачистку кромок для проведения входного контроля торцов труб, проводят входной контроль торцов труб, центрируют (при этом осуществляется также деовализация кромок обеих труб перед их сваркой и сваривают в секции из двух или трёх труб, причём качество сварки проверяется средствами рентгенографического или ультразвукового контроля;

Секции труб перемещают на основную монтажную линии с помощью поперечного конвейера;

На 1-м рабочем посту (станции) монтажной линии секцию труб стыкуют с трубопроводом, центрируют и накладывают основной сварочный шов;

Трубоукладочное судно перемещается по трассе на длину секции, стык секции и трубопровода перемещается на 2-й пост, где накладывают последующие слои сварного шва, затем на 3-й, 4-й и последующие сварочные посты, В зависимости от принятой технологии количество сварочных постов на линии может составлять от 3 до 6;

Стык секции и трубопровода в результате перемещения судна по трассе попадает на пост неразрушающего контроля сварного шва, затеи на пост очистки и изоляции стыка и далее на пост обетонирования стыка (если это предусмотрено технологией), далее трубопровод спускается воду.

S-метод имеет следующие преимущества и недостатки:

Преимущества:

· пригоден для работы на мелких и глубоких водах;

· меньшая зависимость от погоды, чем для буксиров или лебедочных барж, используемых лая буксировки или протаскивания;

· высокая производительность по сравнению с J-методом;

· можно найти несколько судов, работающих по этому методу, в любом районе мира (число их растет по мере снижения глубины воды), что ведет к снижению затрат ка мобилизацию и демобилизацию, так как судно можно найти в районе проведения работ.

Недостатки:

· возможность повреждения стингера ударами волн;

· поскольку трубопровод проходит через поверхность воды под относительно небольшим углом, довольно протяженный участок оказывается близко к поверхности и подвержен воздействию волн;

· группа обеспечения укладки обходится дороже, чем буксир или лебедочная баржа;

· ТУС не может поворачиваться по ветру при укладке;

· высокие растягивающие нагрузки ограничивают рабочую глубину.

В процессе укладки морских трубопроводов стыковые сварные соединения труб бывают нагружены в значительно большей степени, чем сухопутные, и поэтому требования к их сварке повышены. Однако из-за высокой стоимости трубоукладочного судна (и по другим техническим и технологическим причинам) требуется высокая скорость изготовления трубопровода. В связи с эти для морских трубопроводов обычно применяют наиболее прогрессивные автоматизированные сварные установки, позволяющие осуществлять сварку с внутренней стороны трубы .

В состав вспомогательной монтажной линии входят устройства для перемещения труб и секций, станок подготовки кромок под сварку, детектор качества покрытия и наружный или внутренний центратор, сварочное оборудование, средство контроля качества сварки, устройства изоляции стыка и средства врезки и ремонта дефектного участка шва.

Кроме перечисленного оборудования, в состав основной монтажной линии входят натяжное устройство и средства обетонирования стыка. На современных судах-трубоукладчиках обетонирование, как правило, не проводят, а стык изолируют слоем битума, полиэтиленовой лентой или термоусадочной муфтой.

Современные трубоукладочные суда, работающие по S-методу, способны укладывать трубопроводы диаметром до 56" (1417 мм) на глубину до 300 м, а диаметром 32" (810 мм) - на глубину до 700 м со скоростью 3-5 км/сутки.

Рассмотренный S-метод монтажа морских трубопроводов имеет ограничение по глубине воды, т.к. горизонтального усилия трубоукладочного судна может оказаться недостаточно для создания требуемого напряжённо-деформированного состояния трубопровода. При этом увеличение радиуса кривизны и общей длины стингера осложняет контроль за укладкой трубопровода и делает его уязвимым к воздействию волн и течений .

Обычно для удержания ТУС в заданном месте и перемещения вдоль трассы прокладываемого трубопровода (при жёстких ограничениях перемещения под действием ветра, волнений и течений) служит мощная якорная система. Для работы якорной системы большое значение имеет обеспечение держащей силы якорей на грунте.

Помимо якорной системы удержания широко применяется динамическая система позиционирования.

Преимущества динамического позиционирования трубоукладочного судна:

· отсутствие какой-либо опасности повреждения существующих подводных кабелей и трубопроводов;

· меньшие взаимные помехи в случае проведения других операций вблизи ТУС;

· возможность работы в пределах зоны расстановки якорей буровых установок и заякоренных судов;

· гибкость в выборе места спуска и укладки труб на дно;

· быстрый спуск и укладка труб на дно;

· быстрое прекращение на дно в случае ухудшения погодных условий;

· никаких простоев из-за ограничений в расстановке якорей при неблагоприятных погодных условиях;

· сокращение простоев в результате механических повреждений;

· возможность работы при непрерывной вертикальной качке в процессе трубоукладочных операций.

Недостатком динамического позиционирования является глубокая осадка судна, оснащённого азимутальным движителем, находящимся примерно в 4 м ниже киля; подход к берегу невозможен, так как требуется глубина воды не менее 15 м.

Б. Монтаж в вертикальном положении

В настоящее время при строительстве трубопроводов на больших глубинах всё более широкое применение находит J-метод, также получивший своё название по форме кривой, которую принимает трубопровод в процессе монтажа.

Основные особенности J-метода состоят в том, что для стыковки и центровки секции труб с трубопроводом необходим подъёмник для подачи секции на наклонную площадку (спусковую рампу); соединение трубопровода с секцией осуществляется на одном рабочем посту с помощью сварного, муфтового или коннекторного соединения; спуск трубопровода осуществляется прямо с борта или кормы судна без применения стингера, из-за того, что верхний конец трубопровода располагается вертикально.

Преимущество этого способа монтажа трубопровода - возможность применения судов значительно меньших размеров, без использования громоздких стингеров.

Если S-метод имеет ограничение по глубине сверху, то применение J-метода, наоборот, лимитировано минимальной глубиной.

Рис. 12.

J-метод в основном применяется для укладки труб большого диаметра при относительно больших глубинах и предусматривает спуск трубопровода в вертикальном (или близком к вертикальному) положении с судна, оборудованного системой динамического позиционирования. При использовании этого метода плеть трубопровода сходит с ТУС, вися как кабель и слегка изгибаясь к горизонтали только по мере приближения к морскому дну.

В этом случае растяжение действует в почти вертикальном направлении, практически устраняя любую горизонтальную реакцию оборудования, размешенного на судне. Таким образом, полностью устраняется перегиб сверху и достаточно совсем короткого стингера для того, чтобы направлять плеть труб за бортом судна и снимать напряжение с укладочного интервала.

Трубопровод сваривают из 4-х трубных плетей в вертикальном положении в монтажной башне или вышке, установленной на ТУС, и укладывают на дно с натяжением для контроля изгибных напряжений. Судно перемещается вперед, н укладку продолжают, постоянно добавляя к трубопроводу новые плети. Установка плетей в вертикальное положение на монтажной вышке осуществляется с использованием поворотной рампы .

Поэтапная технология укладки трубопровода J-методом выглядит следующим образом:

Первый этап.

Плеть с разделанными кромками загружают со стеллажа на поворотную рампу с помощью двух палубных кранов. Плети фиксируют на поворотной рампе посредством набора роликов, после чего поднимают до тех пор, пока угол их наклона не сравняется с углом, под которым удерживается на стингере уже готовый трубопровод, спускающийся с кормы и удерживаемый удерживаемый устройствами.

Второй этап.

Плеть центрируют с помощью внутреннего центровочного инструмента, подвешенного в верхней части поворотной рампы.

Третий этап.

Сварка стыка закончена. Выполнен неразрушающий контроль. Начинается перемещение судна в новое положение, и стык опускается до уровня поста нанесения покрытия.

Четвертый этап.

На стык наносится покрытие. Начинается перемещение судна в новое положение, и трубопровод сходит через корму в море до тех пор, пока его свободный конец не подойдет к сварочному посту. Опускается поворотная рампа, и повторяется первый этап.

При такой схеме обычно используют только один пост для сварки, контроля и покрытия стыков, поэтому производительность J-метода меньше, чем при работе по S-методу. Однако этот метод имеет то преимущество, что при укладке трубопровода большого диаметра в глубоких водах требуется гораздо меньшее натяжение, чем при укладке S-методом.

Судно для работы по J-методу оборудовано системой динамического позиционирования, поскольку сложно использовать якоря на больших глубинах (до 3000 м), требующих применения J-метода.

J-метод имеет следующие преимущества и недостатки:

Преимущества:

Большая рабочая глубина;

Обычно требуется меньшее натяжение из-за большего угла схода, чем при использовании S-метода в глубоких водах (провисающий участок вместо участка перегиба),

Меньшие напряжения из-за отсутствия перегиба (не используется длинный стингер и конструкция оборудования, приводящая к чрезмерному изгибу трубопровода, но при жесткой вертикальной рампе нужно устанавливать под ней короткий вертикальный стингер с раструбом для ограничения изгибающего момента, действующего на трубопровод);

Для позиционирования ТУС требуется меньшее усилие;

Меньшая чувствительность трубы, проходящей через поверхность воды, к воздействию волн;

Меньшая зависимость от погоды, чем у буксиров или лебедочных барж, используемых для буксировки или протаскивания;

Более легкий спуск, укладка, временный спуск трубопровода на дно и последующий подъем,

Меньшее число пролетов на дне и меньшая длина пролетов, благодаря меньшим остаточным растягивающим напряжениям;

Дает возможность укладывать трубопровод по сложной трассе, для того, чтобы обойти препятствие или для выполнения требований, связанных с эксплуатационной системой;

Использование многотрубных плетей, изготовленных на суше, обеспечивает прекрасный контроль качества, так как большая часть кольцевых швов выполняется на берегу в контролируемых условиях окружающей среды.

При вертикальном положении труб J-метод имеет н некоторые другие преимущества:

ь намного меньшая чувствительность к погодным условиям, поскольку судно может поворачиваться по ветру;

ь меньшие затраты на мобилизацию для судов с небольшими или жестко закрепленными грузовыми стрелами.

Недостатки:

Ограниченное число судов, работающих по J-методу;

Существующие суда, работающие по J-методу, рассчитаны на недостаточно большой диаметр труб, что ведет к увеличению затрат на мобилизацию н демобилизацию при необходимости модернизации баржи для работы с трубами большого диаметра;

Невысокая производительность по сравнению с судами, работающими по S- методу;

ТУС стоит дороже, чем буксир или лебедочная баржа.

В. Разматывание с барабана

Для строительства гибких или стальных трубопроводов небольшого диаметра применяют метод разматывания с барабана, который в специальной литературе получил название G-метода.

Принцип максимизации времени работ на берегу для минимизации дорогостоящего времени работ в морских условиях, характерный для всех процессов строительства и эксплуатации подводных объектов, также применим к G-методу, при котором длинную плеть сваренного, изолированного и прошедшего гидравлические испытания трубопровода изготавливают на берегу и наматывают на барабан большого диаметра.

При укладке трубопровод, который был пластически деформирован в процессе намотки, раскатывают с помощью спрямляющего приспособления для "расправления" кривизны, после чего он ложится на дно по мере продвижения судна вперёд.

Преимуществом данного метода является более быстрая укладка в морских условиях, чем это может быть достигнуто при использовании обычных трубоукладочных судов. Кроме того, возможно также намотать на барабан одновременно несколько трубопровода и таким образом смонтировать сразу несколько линий меньшего диаметра до того, как судно с барабаном вернётся в порт для повторной загрузки .

При сматывании трубопровода с горизонтально или вертикально расположенного на палубе барабана используют следующую технологию:

· на береговой базе трубы сваривают в трубопровод по традиционной технологии;

· по мере наращивания трубопровод навивают на барабан со скоростью до 1,0 км/ч. Навивка осуществляется через изгибающий механизм, придающий трубопроводу предварительную кривизну. Возникающие при этом напряжении не превышают напряжения в трубопроводе при укладке;

· съёмный барабан с трубопроводом устанавливают на палубе трубоукладочного судна. Если барабан на судне установлен стационарно, то навивка трубопровода осуществляется на судне, пришвартованном у береговой базы, где наращивают трубопровод;

· трубоукладочное судно идёт в район трубоукладки;

· конец трубопровода крепят к стояку (райзеру) платформы или сваривают с концом уже проложенного участка трубопровода;

· трубоукладочное судно перемещается по трассе и укладывает трубопровод.

Сматываясь с барабана, трубопровод проходит через выпрямляющее устройство и по роликовой дорожке спускается через наклонный скат в кормовой оконечности судна в воду.

Растягивающее усилие, необходимое при укладке, создаётся совместной работой судового натяжителя и механизма привода барабана. Иногда на судне устанавливается тормозное устройство, препятствующее самопроизвольному разматыванию трубопровода с барабана.

Укладка с барабана позволяет опускать трубопровод в воду под углом, близким к прямому, что позволяет обходиться без стингеров .

В основное технологическое оборудование трубоукладочных судов барабанного типа входят натяжитель, выпрямляющее устройство и барабан с трубопроводом.

При использовании этого метода часто наблюдается овальность и пластическая деформация труб, что исключает возможность их обетонирования и ограничивает диаметр. Трубы должны иметь достаточную массу, обеспечивающую их погружение и устойчивость на дне. Обычно диаметр укладываемых с судов с барабанов по условию обеспечения необходимой отрицательной плавучести без пригрузов ограничен 400 мм.

Рис. 13. Барабанный метод: 1. Судно. 2. Трубопровод. 3. Барабан. 4. Специальное спусковое устроство.

В настоящее время "барабанный" метод укладки трубопроводов широко используется при монтаже трубопроводов из эластичных материалов. Известно, что трубопроводы, сооружённые из эластичных (гибких) труб, проще, дешевле, надёжнее стальных трубопроводов. Обычно гибкие трубопроводы используются в промысловых трубопроводных системах, поскольку по ним транспортируются коррозионно-агрессивная пластовая продукция, или в качестве райзеров .

Гибкая труба со стальной армировкой - составная конструкция из располагаемых слоями материалов, ограничивающая напорный канал. Такая конструкция трубы допускает большие деформации изгиба без значительного увеличения изгибных напряжений. Ещё одним достоинством подводных трубопроводов из эластичных материалов является то, что он может быть легко демонтирован.

Гибкие трубы усиливают в аксиальном и радиальном направлениях с помощью стальных жил, плоских арматурных элементов, спиралей, а также цилиндрических каркасов.

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.

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.

По подводным газопроводам во всем мире ежесекундно перекачиваются миллионы кубометров голубого топлива. Только в Северном море проложено более 6000 километров газовых труб. На полную мощность запущен «Северный поток», и вот-вот начнется укладка труб «Турецкого потока» по дну Черного моря. А это очень непростая работа.

Работы по прокладке начинаются с разведки морского дна по всей протяженности будущего газопровода. Препятствия могут быть самые разные — от крупных валунов, до затонувших кораблей и невзорвавшихся боеприпасов. В зависимости от сложности препятствий, их устраняют или обходят. Так же определяются места заглублений трубопровода в грунт.

Вслед за «подводной разведкой» идет, вернее плывет, судно-трубоукладчик – гигантское плавучее сооружение, осуществляющее непосредственную укладку труб на морское дно. На его борту смонтирован специальный конвейер, где трубы свариваются. После проверки сварочных швов ультразвуком и нанесения специального антикоррозийного покрытия начинается погружение.

Оно осуществляется с помощью специальной стрелы – стингера, обеспечивающего погружение труб под определенным углом, исключающим деформацию металла.

Что интересно, укладка труб начинается в море и может одновременно проводиться на нескольких участках, которые затем соединяются между собой. На берег уложенные в море трубы вытаскиваются с помощью прочных металлических тросов и затем производится «захлест» — соединение с сухопутной частью газопровода.

ЧАСТЬ 1. НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1. Общие положения

1.1. Морские магистральные газопроводы должны обладать повышенной надежностью при строительстве и эксплуатации с учетом особых условий (большие глубины моря, повышенная протяженность без промежуточных компрессорных станций, морские штормы, подводные течения, сейсмичность и другие факторы).

Проектные решения по прокладке морских газопроводов должны быть согласованы с Государственным Комитетом РФ по охране окружающей среды, Госгортехнадзором России и местными органами надзора.

1.2. По трассе морского газопровода устанавливаются охранные зоны, которые включают участки магистрального газопровода от компрессорных станций до уреза воды и далее по дну моря в пределах континентального шельфа, на расстояние не менее 500 м.

1.3. Диаметр морского газопровода и величина рабочего давления определяются из условий поставки природного газа Потребителю на основании гидравлического анализа.

1.4. Срок службы морского газопровода устанавливается Заказчиком проекта. На весь срок службы газопроводной системы должна быть рассчитана надежность и безопасность сооружения и такие воздействия, как коррозия металла и усталость применяемых материалов.

1.5. Границами морского участка магистрального газопровода является запорная арматура, установленная на противоположных берегах моря. Запорная арматура должна быть оснащена автоматикой аварийного закрытия.

1.6. На концах каждой нитки морского газопровода должны быть предусмотрены узлы пуска и приема очистных устройств и снарядов-дефектоскопов. Расположение и конструкция этих узлов определяются проектом.

1.7. Морской газопровод должен быть свободен от препятствий потоку транспортируемого продукта. В случае применения кривых искусственного гнутья или фитинговых изделий, их радиус должен быть достаточным для прохождения очистных и контрольных устройств, но не менее 10 диаметров трубопровода.

1.8. Расстояние между параллельными нитками морских газопроводов следует принимать из условий обеспечения надежности в процессе их эксплуатации, сохранности действующей нитки при строительстве новой нитки газопровода и безопасности при производстве строительно-монтажных работ.

1.9. Защита морского трубопровода от коррозии осуществляется комплексно: защитным наружным и внутренним покрытием и средствами катодной защиты.

Противокоррозионная защита должна способствовать безаварийной работе морского трубопровода на протяжении всего срока его эксплуатации.

1.10. Морской трубопровод должен иметь изолирующее соединение (фланец или муфту) с системой защиты от коррозии сухопутных участков магистрального газопровода.

1.11. Выбор трассы морского трубопровода должен производиться по критериям оптимальности и основываться на следующих данных:

· грунтовые условия морского дна;

· батиметрия морского дна;

· морфология морского дна;

· исходные сведения об окружающей среде;

· сейсмическая активность;

· районы рыболовства;

· судовые фарватеры и места заякоривания судов;

· районы сброса грунта;

· акватории с повышенным экологическим риском;

· характер и протяженность тектонических разломов. В качестве основных критериев оптимальности следует принимать техническую и экологическую безопасность сооружения.

1.12. В проекте необходимо представить данные о физическом и химическом составе транспортируемого продукта, его плотности, а также указать расчетное внутреннее давление и расчетную температуру вдоль всей трассы трубопровода. Приводятся также сведения о предельных значениях температуры и давления в трубопроводе.

Следует указать допустимые концентрации коррозионных компонентов в транспортируемом газе: сернистых соединений, воды, хлоридов, кислорода, двуокиси углерода и сероводорода.

1.13. Разработка проекта производится на основе анализа следующих основных факторов:

· направление и скорость ветра;

· высота, период и направление морских волн;

· скорость и направление морских течений;

· уровень астрономического прилива и отлива;

· штормовой нагон воды;

· свойства морской воды;

· температура воздуха и воды;

· рост морского обрастания на трубопроводе;

· сейсмическая обстановка;

· распространение промысловых и охраняемых видов морской флоры и фауны.

1.14. В проекте должен быть представлен анализ допустимых пролетов и устойчивости трубопровода на дне моря, а также расчет патрубков - ограничителей лавинного смятия трубопровода в процессе его укладки на больших глубинах моря.

1.15. Газопровод должен заглубляться в дно на участках его выхода на берег. Проектная отметка верха заглубленного в грунт трубопровода (по утяжеляющему покрытию) должна назначаться ниже прогнозируемой глубины размыва дна акватории или берегового участка на весь период эксплуатации морского трубопровода.

1.16. На глубоководных участках газопровод можно прокладывать по поверхности дна моря при условии обеспечения его проектного положения в процессе всего периода эксплуатации. При этом необходимо обоснование исключения всплытия или подвижек трубопровода под воздействием внешних нагрузок и его повреждения рыболовецкими тралами или якорями судов.

1.17. При проектировании морской трубопроводной системы должны быть учтены все виды воздействия на трубопровод, которые могут потребовать дополнительной защиты:

· возникновение и распространение растрескивания или смятия труб и сварных швов в процессе монтажа или эксплуатации;

· потеря устойчивости положения трубопровода на дне моря;

· потеря механических и служебных свойств трубной стали в процессе эксплуатации;

· недопустимо большие пролеты трубопровода на дне;

· эрозия морского дна;

· удары по трубопроводу якорями судов или рыболовецких тралов;

· землетрясения;

· нарушение технологического режима транспортировки газа. Выбор способа защиты принимается в проекте в зависимости от местных условий окружающей среды и степени потенциальной угрозы морскому газопроводу.

1.18. В проектной документации должны быть отражены следующие данные: размеры труб, вид транспортируемого продукта, срок службы трубопроводной системы, глубина воды по трассе газопровода, тип и класс стали, необходимость термообработки после сварки кольцевых монтажных сварных стыков, система противокоррозионной защиты, планы будущего развития регионов вдоль трассы трубопроводной системы, объёмы работ и графики строительства.

На чертежах необходимо указать местоположение трубопроводной системы относительно близлежащих населенных пунктов и гаваней, курсов следования кораблей, а также других видов сооружений, способных оказать влияние на надежность трубопроводной системы.

В проекте учитываются все виды нагрузок, возникающих при изготовлении, укладке и эксплуатации трубопроводной системы, которые могут повлиять на выбор проектного решения. Выполняются все необходимые расчеты трубопроводной системы на эти нагрузки, включая: анализ прочности трубопроводной системы при монтаже и эксплуатации, анализ устойчивости положения трубопровода на дне моря, анализ усталостного и хрупкого разрушения трубопровода с учетом сварных кольцевых швов, анализ устойчивости стенки трубы на смятие и избыточных деформаций, анализ вибраций, если это необходимо, анализ стабильности основания морского дна.

1.19. В составе проекта морского газопровода необходимо разработать следующую документацию:

· технические условия на материал труб;

· технические условия на сварку труб и неразрушающий контроль с указанием норм допустимых дефектов сварных швов;

· технические условия на усиленные вставки для ограничения лавинного смятия трубопровода;

· технические условия на наружное и внутреннее антикоррозионное покрытие труб;

· технические условия на утяжеляющее покрытие труб;

· технические условия на материал для изготовления анодов;

· технические условия на укладку морского участка трубопровода;

· технические условия на строительство трубопровода при пересечении береговой линии и берегозащитные мероприятия;

· технические условия на испытания и ввод в эксплуатацию морского трубопровода;

· технические условия на обслуживание и ремонт морского трубопровода;

· общую спецификацию материалов;

· описание строительных плавсредств и другого используемого оборудования.

При разработке "Технических условий" и "Спецификаций" должны быть использованы требования настоящих норм и рекомендации общепризнанных международных стандартов (1993), DNV (1996) и (1993), а также результаты научных исследований по этой проблеме.

1.20. Проектно-конструкторская документация, включая протоколы испытаний, материалы изысканий и исходной диагностики должны быть сохранены в течение всего срока службы морской трубопроводной системы. Необходимо сохранять также отчеты о работе трубопроводной системы, об инспекционном контроле в процессе её эксплуатации, а также данные о техническом обслуживании морской трубопроводной системы.

1.21. Экспертиза проектной документации должна выполняться независимыми организациями, которым проектная организация представляет всю необходимую документацию.

2. Расчетные критерии для трубопроводов.

2.1. Критерии прочности в данных нормах основаны на допускаемых напряжениях с учетом остаточных сварочных напряжений. Можно использовать также методы расчета по предельному состоянию, при условии, что эти методы обеспечат надежность морской трубопроводной системы, требуемую настоящими нормами.

2.2. Расчеты морского газопровода необходимо производить на статические и динамические нагрузки и воздействия с учетом работы сварных кольцевых швов в соответствии с требованиями строительной механики, прочности материалов и механики грунтов, а также требованиями настоящих норм.

2.3. Точность методов расчета должна быть обоснована практической и экономической целесообразностью. Результаты аналитических и численных решений, при необходимости, должны быть подтверждены лабораторными или натурными испытаниями.

2.4. Расчет морского газопровода производится на наиболее неблагоприятное сочетание реально ожидаемых нагрузок.

2.5. Для морского газопровода расчеты следует выполнять отдельно на нагрузки и воздействия, возникающие при его строительстве, включая гидростатические испытания, и на нагрузки и воздействия, возникающие при эксплуатации морской трубопроводной системы.

2.6. При расчетах на прочность и деформативность основные физические характеристики стали следует принимать по "Техническим условиям на материал труб".

3. Нагрузки и воздействия.

3.1. В данных нормах приняты следующие сочетания нагрузок при расчетах морского газопровода:

· постоянно действующие нагрузки;

· постоянно действующие нагрузки совместно с нагрузками окружающей среды;

· постоянно действующие нагрузки в комбинации со случайными нагрузками.

3.2. К постоянно действующим нагрузкам на морской трубопровод в процессе его строительства и последующей эксплуатации относятся:

· вес конструкции трубопровода, включая утяжеляющее покрытие, морское обрастание и прочее;

· наружное гидростатическое давление морской воды;

· выталкивающая сила водной среды;

· внутреннее давление транспортируемого продукта;

· температурные воздействия;

· давление грунта засыпки.

3.3. К воздействиям окружающей среды на морской трубопровод относятся:

· нагрузки, вызванные подводными течениями;

· нагрузки, вызванные морским волнением.

При расчетах морского трубопровода на период строительства следует учитывать также нагрузки от строительных механизмов и нагрузки, возникающие в процессе гидростатических испытаний.

3.4. К случайным нагрузкам относятся: сейсмическая активность, деформация грунтов морского дна и оползневые процессы.

3.5. При определении нагрузок и воздействий на морской трубопровод следует основываться на данных инженерных изысканий, проводимых в зоне прохождения трассы трубопровода, включая инженерно-геологические, метеорологические, сейсмические и другие виды изысканий.

Нагрузки и воздействия должны подбираться с учетом прогнозного изменения условий окружающей среды и технологического режима транспортировки газа.

4. Допустимые расчетные напряжения и деформации.

4.1. Допустимые напряжения при расчетах на прочность и устойчивость морских трубопроводов устанавливаются в зависимости от предела текучести металла применяемых труб с использованием расчетного коэффициента "К", значения которого приведены в

s доп £ K × s Т ()

Значения расчетных коэффициентов надежности "К" для морских газопроводов.

Кольцевые растягивающие напряжения при постоянно действующих нагрузках		Суммарные напряжения при постоянных нагрузках в комбинации с нагрузками окружающей среды или случайными нагрузками	Суммарные напряжения в процессе строительства или проведения гидростатических испытаний
Морской газопровод	Береговые и прибрежные участки газопровода в охранной зоне		Морской газопровод, включая береговые и прибрежные участки в охранной зоне
0,72	0,60	0,80	0,96

4.2. Максимальные суммарные напряжения, вызванные внутренним и наружным давлением, продольными усилиями с учетом овальности труб, не должны превышать допускаемые значения:

4.3. Трубопроводы следует проверять на прочность и местную устойчивость сечения трубы от наружного гидростатического давления. В этом случае внутреннее давление в трубопроводе принимают равным 0,1 МПа.

4.4. Значение овальности труб устанавливается по формуле:

()

Допустимая суммарная овальность, включая начальную овальность труб (заводские допуски), не должна превышать 1,0 % (0,01).

4.5. Остаточная деформация в морском трубопроводе должна быть не более 0,2 % (0,002).

4.6. На участках возможных просадок морского трубопровода необходимо производить расчет прогнозируемого искривления оси трубопровода от собственного веса с учетом внешних нагрузок.

4.7. В проекте следует дать анализ всем возможным колебаниям напряжений в трубопроводе по интенсивности и частоте, способных вызвать усталостные разрушения в процессе строительства или при дальнейшей эксплуатации морской трубопроводной системы (гидродинамические воздействия на трубопровод, колебания рабочего давления и температуры и другие). Особое внимание следует уделять участкам трубопроводной системы, предрасположенным к концентрации напряжений.

4.8. Для расчета усталостных явлений можно использовать методики, основанные на механике разрушений при испытании труб на малоцикловую усталость.

5. Расчет толщины стенки трубопровода.

5.1. Для морского газопровода толщину стенки труб следует рассчитывать для двух ситуаций, определяемых действующими нагрузками:

На внутреннее давление в трубопроводе для мелководных, береговых и прибрежных участков газопровода, расположенных в охранной зоне;

На смятие газопровода под воздействием наружного давления, растяжения и изгиба для глубоководных участков по трассе трубопровода.

5.2. Расчет минимальной толщины стенки морского газопровода под воздействием внутреннего давления следует производить по формуле:

()

5.7. При определении толщины стенки труб в условиях совместного воздействия изгиба и сжатия в расчетах следует принимать значение предела текучести на сжатие, равное 0,9 от предела текучести материала труб.

5.8. При использовании методов укладки с полным контролем деформации изгиба трубопровода допустимая деформация изгиба при укладке трубопровода на глубинах моря более 1000 м не должна превышать 0,15 % (0,0015). При этом критическое значение деформации изгиба трубопровода на таких глубинах составит 0,4 % (0,004).

6. Устойчивость стенки трубопровода под воздействием внешнего гидростатического давления и изгибающего момента.

6.1. Для диапазона соотношений 15D/t

()

()

При этом, начальная овальность трубы не должна превышать 0,5 % (0,005).

6.2. Наружное гидростатическое давление на трубу при фактической глубине воды определяется по формуле:

()

6.3. Следует также учитывать, что при давлении, превышающем критическое значение, местное поперечное смятие трубы может развиться вдоль продольной оси трубопровода.

Наружное гидростатическое давление, при котором может произойти распространение возникшего ранее смятия, устанавливается по формуле:

()

6.4. Для исключения развития смятия по длине трубопровода, на трубопроводе необходимо предусмотреть установку ограничителей смятия в виде колец жесткости или патрубков с увеличенной толщиной стенки.

Длина ограничителей должна быть не менее четырех диаметров трубы.

7. Устойчивость трубопровода на дне моря при воздействии гидродинамических нагрузок.

7.1. Расчеты трубопровода должны проводиться для проверки устойчивости положения трубопровода на дне моря в процессе его строительства и эксплуатации.

Если трубопровод заглублен в непрочном грунте, а его плотность меньше плотности окружающего грунта, следует установить, что сопротивление грунта срезающим усилиям достаточно для предотвращения всплытия трубопровода на поверхность.

7.2. Относительная плотность трубопровода с утяжеляющим покрытием должна быть больше плотности морской воды с учетом наличия в ней взвешенных частиц грунта и растворенных солей.

7.3. Величина отрицательной плавучести трубопровода из условия устойчивости его положения на дне моря определяется по формуле:

7.4. При определении устойчивости морских трубопроводов на дне моря под воздействием гидродинамических нагрузок расчетные характеристики ветра, уровня воды и элементов волн следует принимать в соответствии с требованиями
*.

Допускается оценка гидродинамической устойчивости трубопровода с применением методов анализа, учитывающих перемещение трубопровода в процессе самозаглубления в грунт.

7.5. Максимальную горизонтальную (Р х + Р и) и соответствующую ей вертикальную Рz проекции линейной нагрузки от волн и морских течений, действующих на трубопровод, необходимо определять по формулам *.

7.6. Расчёты значений скоростей придонных течений и волновых нагрузок следует производить для двух случаев:

· повторяемостью один раз в 100 лет при расчетах на период эксплуатации морской трубопроводной системы;

· повторяемостью один раз в год при расчётах на период строительства морской трубопроводной системы.

7.7. Значения коэффициентов трения необходимо принимать по данным инженерных изысканий для соответствующих фунтов по трассе морского трубопровода.

8. Материалы и изделия.

8.1. Материалы и изделия, применяемые в морской трубопроводной системе, должны отвечать требованиям утвержденных стандартов, технических условий и других нормативных документов.

Не допускается применять материалы и изделия, на которые отсутствуют сертификаты, технические свидетельства, паспорта и другие документы, подтверждающие их качество.

8.2. Требования к материалу труб и соединительным деталям, а также к запорной и регулирующей арматуре должны отвечать требованиям "Технических условий" на эти изделия, в которые включают: технологию производства изделия, химический состав, термическую обработку, механические свойства, контроль качества, сопроводительную документацию и маркировку.

При необходимости, в "Технических условиях" приводятся требования к проведению специальных испытаний труб и их сварных соединений, в том числе и в сероводородной среде, с целью получения их положительных результатов до начала производства основной партии труб, предназначенных для строительства морского газопровода.

8.3. В "Технических условиях на сварку труб и неразрушающий контроль" следует указать требования к дефектам сварных швов, при которых разрешено производить ремонт кольцевых сварных соединений трубопровода. Необходимо также привести данные по термообработке сварных соединений или сопутствующем их нагреве после сварки при монтаже трубопровода.

8.4. Для сварочных электродов и других изделий должны быть представлены спецификации на их изготовление.

8.5. Допуски на овальность труб при их изготовлении (заводской допуск) в любом сечении трубы не должны превышать + 0,5 %.

8.6. Соединительные детали, предназначенные для морского трубопровода, должны испытываться в заводских условиях гидравлическим давлением в 1,5 раза большим рабочего давления.

8.7. Для автоматической сварки стыков труб могут применяться следующие сварочные материалы:

· керамические или плавленые флюсы специальных составов;

· сварочные проволоки специального химического состава для сварки под флюсом или в защитных газах;

· аргон газообразный;

· специальные смеси аргона с углекислым газом;

· самозащитная порошковая проволока.

Сочетания конкретных марок флюсов и проволок, марки самозащитных порошковых проволок и проволок для сварки в защитных газах, должны выбираться с учетом их стойкости в сероводородной среде и быть аттестованы в соответствии с требованиями "Технических условий на сварку труб и неразрушающий контроль".

8.8. Для ручной дуговой сварки и ремонта морского трубопровода должны использоваться электроды с основным или целлюлозным видом покрытия. Конкретные марки сварочных электродов должны выбираться с учетом их стойкости в сероводородной среде и быть аттестованы в соответствии с требованиями "Технических условий на сварку труб и неразрушающий контроль".

8.9. Утяжеляющее покрытие труб должно назначаться из армированного стальной сеткой бетона, наносимого на отдельные изолированные трубы в заводских условиях в соответствии с требованиями "Технических условий на утяжеляющее покрытие труб".

Класс и марка бетона, его плотность, толщина бетонного покрытия, масса обетонированной трубы определяются проектом.

Стальная арматура не должна образовывать электрического контакта с трубой или анодами, а также не должна выходить на наружную поверхность покрытия.

Между утяжеляющим покрытием и трубой должно быть обеспечено достаточное сцепление, исключающее проскальзывание при усилиях, возникающих в процессе укладки и эксплуатации трубопровода.

8.10. Армированное бетонное покрытие на трубах должно обладать химической и механической стойкостью по отношению к воздействиям внешней среды. Тип арматуры выбирается в зависимости от нагрузок на трубопровод и условий эксплуатации. Бетон для утяжеляющего покрытия должен обладать достаточной прочностью и долговечностью.

Каждая обетонированная труба, поступающая на строительную площадку, должна иметь специальную маркировку.

ЧАСТЬ 2. ПРОИЗВОДСТВО И ПРИЕМКА РАБОТ

1. Общие положения

При строительстве морских газопроводов следует применять проверенные опытом технологические процессы, оборудование и строительную технику.

2. Сварка труб и методы контроля сварных соединений.

2.1. Соединения труб при строительстве могут выполняться с использованием двух организационных схем:

· с предварительной сваркой труб в двух- или четырехтрубные секции, которые затем свариваются в непрерывную нитку;

· сваркой отдельных труб в непрерывную нитку.

2.2. Сварочный процесс выполняется в соответствии с "Техническими условиями на сварку труб и неразрушающий контроль" одним из следующих способов:

· автоматическая или полуавтоматическая сварка в среде защитного газа плавящимся или неплавящимся электродом;

· автоматическая или полуавтоматическая сварка самозащитной проволокой с принудительным или свободным формированием металла шва;

· ручная сварка электродами с покрытием основного типа или с целлюлозным покрытием;

· электроконтактная сварка непрерывным оплавлением с послесварочной термической обработкой и радиографическим контролем качества сварных соединений.

При сварке двух- или четырехтрубных секций на вспомогательной линии может применяться также автоматическая сварка под флюсом.

"Технические условия" разрабатываются в составе проекта Подрядчиком и утверждаются Заказчиком на основе проведения исследований по свариваемости опытной партии труб и получения необходимых свойств сварных кольцевых соединений, в том числе по их надежности и работоспособности в сероводородной среде, и проведения соответствующей аттестации технологии сварки.

2.3. Перед началом строительных работ способы сварки, сварочное оборудование и материалы, принятые к использованию, должны быть аттестованы на сварочной базе или на трубоукладочном судне в условиях, приближенных к условиям строительства, в присутствии представителей Заказчика и приняты Заказчиком.

2.4. Все операторы автоматической и полуавтоматической сварки, а также сварщики-ручники должны быть аттестованы в соответствии с требованиями DNV (1996) или с учетом дополнительных требований по стойкости сварных соединений при работе в сероводородной среде.

Аттестация должна проводиться в присутствии представителей Заказчика.

2.5. Сварщики, которые должны выполнять сварку под водой, дополнительно должны пройти соответствующее обучение, а затем специальную аттестацию в камере под давлением с имитацией натурных условий работы на дне моря.

2.6. Сварные кольцевые соединения труб должны соответствовать требованиям "Технических условиях на сварку труб и неразрушающий контроль".

2.7. Кольцевые сварные соединения подвергаются 100 % радиографическому контролю с дублированием 20 % стыков автоматизированным ультразвуковым контролем с записью результатов контроля на ленту.

При согласовании с Заказчиком допускается применение 100 % автоматизированного ультразвукового контроля с записью на ленте 25 % дублирующего радиографического контроля.

Приемка сварных соединений производится в соответствии с требованиями "Технических условий на сварку труб и неразрушающий контроль", которые должны включать нормы допустимых дефектов в сварных швах.

2.8. Кольцевые сварные швы считаются принятыми только после их одобрения представителем Заказчика на основе просмотра радиографических снимков и записей результатов ультразвукового контроля. Документация с записями результатов процесса сварки и контроля сварных стыков труб сохраняется эксплуатирующей трубопровод организацией на протяжении всего срока службы морского трубопровода.

2.9. При соответствующем обосновании разрешается производить соединение плетей трубопровода или ремонтные работы на дне моря, с применением стыковочных устройств и гипербарической сварки. Процесс подводной сварки должен быть классифицирован соответствующими испытаниями.

3. Защита от коррозии

3.1. Морской газопровод должен быть изолирован по всей наружной и внутренней поверхности антикоррозионным покрытием. Изоляция труб должна быть произведена в заводских или базовых условиях.

3.2. Изоляционное покрытие должно соответствовать требованиям "Технических условий на наружное и внутреннее антикоррозионное покрытие труб" на весь период службы трубопровода по следующим показателям: прочность при разрыве, относительное удлинение при рабочей температуре, прочность при ударе, адгезия к стали, предельная площадь отслаивания в морской воде, грибостойкость, сопротивление вдавливанию.

3.3. Изоляция должна выдерживать испытания на пробой при напряжении не менее
5 кВ на миллиметр толщины.

3.4. Изоляция сварных стыков, крановых узлов и фасонной арматуры должна по своим характеристикам соответствовать требованиям, предъявляемым к изоляции труб.

Изоляция мест подключения устройств электрохимической защиты и контрольно-измерительной аппаратуры, а также восстановленная изоляция на поврежденных участках должны обеспечивать надежную адгезию и защиту от коррозии металла труб.

3.5. При выполнении изоляционных работ должен производиться:

· контроль качества применяемых материалов;

· пооперационный контроль качества этапов изоляционных работ.

3.6. В период транспортировки, погрузочно-разгрузочных работ и складирования труб должны быть предусмотрены специальные меры, исключающие механические повреждения изоляционного покрытия.

3.7. Изоляционное покрытие на законченных строительством участках трубопровода подлежит контролю методом катодной поляризации.

3.8. Электрохимическая защита системы морских трубопроводов производится с помощью протекторов. Все оборудование электрохимической защиты должно быть рассчитано на полный срок эксплуатации системы морских газопроводов.

3.9. Протекторы должны быть изготовлены из материалов (сплавов на основе алюминия или цинка), прошедших натурные испытания и отвечающих требованиям "Технических условий на материал для изготовления анодов", разрабатываемых в составе проекта.

3.10. Протекторам необходимо иметь два соединительных кабеля с трубой. Протекторы браслетного типа устанавливают на трубопроводе таким образом, чтобы избежать их механического повреждения при транспортировке и укладке трубопровода.

Дренажные кабели защитных устройств следует присоединять к трубопроводу с помощью ручной аргонодуговой или конденсаторной сварки.

При согласовании с Заказчиком можно использовать ручную электродуговую сварку электродами.

3.11. На морском трубопроводе должны быть обеспечены потенциалы непрерывно по всей его поверхности в течение всего периода эксплуатации. Для морской воды минимальные и максимальные значения защитных потенциалов приведены в . Указанные потенциалы рассчитаны для морской воды с соленостью от 32 до 28 %о при температуре от 5 до 25° С.

Минимальные и максимальные защитные потенциалы

3.12. Электрохимическая защита должна быть введена в действие не позднее 10 суток с момента окончания работ по укладке трубопровода.

4. Выходы трубопровода на берег

4.1. Для выхода трубопровода на берег могут быть использованы следующие способы строительства:

· открытые земляные работы с устройством шпунтовых ограждений на береговой полосе;

· направленное бурение, при котором трубопровод протаскивают через предварительно пробуренную скважину на прибрежном участке;

· тоннельный способ.

4.2. При выборе способа строительства трубопровода на участках выхода на берег следует учитывать рельеф береговых участков и другие местные условия в районе строительства, а также оснащенность строительной организации техническими средствами, используемыми для производства работ.

4.3. Выходы трубопровода на берег с применением наклонно-направленного бурения или тоннеля должны быть обоснованы в проекте экономической и экологической целесообразностью их применения.

4.4. При строительстве трубопровода на прибрежном участке с применением подводных земляных работ могут быть применены следующие технологические схемы:

· плеть трубопровода требуемой длины изготавливается на трубоукладочном судне и протягивается к берегу по дну ранее подготовленной подводной траншеи с применением тяговой лебедки, установленной на берегу;

· плеть трубопровода изготавливается на береговой площадке, проходит гидростатические испытания и затем вытягивается в море по дну подводной траншеи с помощью тяговой лебедки, установленной на трубоукладочном судне.

4.5. Строительство морского трубопровода на прибрежных участках производится в соответствии с требованиями "Технических условий на строительство трубопровода при пересечении береговой линии", разрабатываемых в составе проекта.

5. Подводные земляные работы

5.1. Технологические процессы разработки траншеи, укладки трубопровода в траншею и его засыпки грунтом должны быть максимально совмещены во времени с учетом заносимости траншеи и переформирования ее поперечного профиля. При засыпке подводных траншей должны быть разработаны технологические мероприятия, снижающие до минимума потери грунта за границами траншеи.

Технология разработки подводных траншей должна быть согласована с природоохранными органами.

5.2. Параметры подводной траншеи должны быть по возможности минимальными, для чего следует обеспечивать повышенную точность их разработки. Требования повышенной точности распространяются также и на засыпку трубопровода.

В зоне трансформации морских волн следует назначать более пологие откосы с учетом переформирования поперечного сечения траншеи.

5.3. Параметры подводной траншеи на участках, глубины которых с учетом
сгонно-нагонных и приливно-отливных колебаний уровня воды, менее осадки землеройной техники, следует принимать в соответствии снормами эксплуатации морских судов и обеспечения безопасных глубин в границах рабочих перемещений землеройной техники и обслуживающих её судов.

5.4. Объемы временных отвалов грунта должны быть сведены к минимуму. Местоположение складирования разрабатываемого грунта должно быть выбрано с учетом минимального загрязнения окружающей среды и согласовано с организациями, контролирующими экологическое состояние района строительства.

5.5. Если проектом разрешается использовать для засыпки траншеи местный грунт, то при строительстве многониточной трубопроводной системы допускается траншею с уложенным трубопроводом засыпать грунтом, отрываемым из траншеи параллельной нитки.

6. Укладка с трубоукладочного судна

6.1. Выбор метода укладки морского трубопровода производится на основе его технологической выполнимости, экономической эффективности и безопасности для окружающей среды. Для больших глубин моря рекомендуются методы укладки трубопровода по S -образной и J -образной кривой с использованием трубоукладочного судна.

6.2. Укладка морского трубопровода производится в соответствии с требованиями "Технических условий на строительство морского участка трубопровода", разрабатываемых в составе проекта.

6.3. Трубоукладочное судно до начала производства строительных работ должно пройти испытания, включая испытания сварочного оборудования и неразрушающих методов контроля, оборудования для изоляции и ремонта сварных стыков труб, натяжных устройств, лебедок, приборов контроля и систем управления, обеспечивающих перемещение судна по трассе и укладку трубопровода на проектные отметки.

6.4. На мелководных участках трассы трубоукладочное судно должно обеспечивать укладку трубопровода в подводную траншею в пределах допусков, определяемых проектом. Для контроля положения судна относительно траншеи следует использовать сканирующие эхолоты и гидролокаторы кругового обзора.

6.5. Перед началом укладки трубопровода в траншею следует выполнить подчистку подводной траншеи и произвести контрольные промеры с построением продольного профиля траншеи. При протаскивании трубопровода по дну моря необходимо выполнить расчеты тяговых усилий и напряженного состояния трубопровода.

6.6. Тяговые средства выбирают по максимальному расчетному тяговому усилию, которое в свою очередь зависит от длины протаскиваемого трубопровода, коэффициента трения и веса трубопровода в воде (отрицательной плавучести).

Значения коэффициентов трения скольжения должны назначаться по данным инженерных изысканий с учетом возможности погружения трубопровода в грунт, несущей способности грунта и отрицательной плавучести трубопровода.

6.7. Для уменьшения тяговых усилий при укладке, на трубопровод могут быть установлены понтоны, уменьшающие его отрицательную плавучесть. Понтоны должны быть проверены на прочность от воздействия гидростатического давления и иметь устройства для механической отстропки.

6.8. Перед укладкой трубопровода на глубоководном участке необходимо выполнить расчеты напряженно-деформированного состояния трубопровода для основных технологических процессов:

· начало укладки;

· непрерывная укладка трубопровода с изгибом по S -образной или J-образной кривой;

· укладка трубопровода на дно во время шторма и его подъем;

· окончание укладочных работ.

6.9. Укладку трубопровода следует выполнять строго в соответствии с проектом организации строительства и проектом производства работ.

6.10. В процессе укладки трубопровода должны непрерывно контролироваться кривизна трубопровода и напряжения, возникающие в трубопроводе. Значения этих параметров должны определяться на основе расчетов нагрузок и деформаций до начала укладки трубопровода.

7. Берегозащитные мероприятия

7.1. Крепление береговых склонов после укладки трубопровода производится выше максимального расчетного уровня воды и должно обеспечивать защиту берегового склона от разрушения под воздействием волновых нагрузок, дождевых и талых вод.

7.2. При производстве берегозащитных работ следует применять проверенные опытом экологически чистые конструкции, технологические процессы и работы выполнять в соответствии с требованиями "Технических условий на строительство трубопровода при пересечении береговой линии и берегозащитные мероприятия".

8. Контроль за качеством строительства

8.1. Контроль за качеством строительства должен осуществляться независимыми техническими подразделениями.

8.2. Для достижения необходимого качества строительных работ необходимо обеспечить контроль качества выполнения всех технологических операций по изготовлению и монтажу трубопровода:

· процесс доставки труб от завода-изготовителя до монтажной площадки должен гарантировать отсутствие механических повреждений на трубах;

· контроль качества обетонированных труб должен осуществляться в соответствии с техническими требованиями на поставку обетонированных труб;

· поступающие трубы, сварочные материалы (электроды, флюс, проволока) должны иметь Сертификаты, соответствующие требованиям технических условий на их поставку;

· при сварке труб необходимо осуществлять систематический пооперационный контроль за процессом сварки, визуальный осмотр и обмер сварных соединений и проверку всех кольцевых сварных швов неразрушающими методами контроля;

· изоляционные материалы, предназначенные для монтажных стыков труб не должны иметь механических повреждений. Контроль качества изоляционных покрытий должен предусматривать проверку сплошности покрытия с применением дефектоскопов.

8.3. Морская землеройная техника, трубоукладочные баржи и обслуживающие их суда должны быть оснащены автоматической системой ориентации, предназначенной для постоянного контроля планового положения этих технических средств в процессе их работы.

8.4. Контроль глубины залегания трубопровода в грунте должен выполняться с помощью методов телеметрии, ультразвуковых профилографов или водолазных обследований после укладки трубопровода в траншею.

Если глубина залегания трубопровода в грунте оказывается недостаточной, предпринимаются исправительные мероприятия.

8.5. В процессе укладки трубопровода необходимо производить контроль основных технологических параметров (положение стингера, натяжение трубопровода, скорость перемещения трубоукладочного судна и др.) на предмет их соответствия проектным данным.

8.6. Для контроля за состоянием дна и положения трубопровода необходимо периодически с помощью водолазов или подводных аппаратов производить обследование, которое позволит выявить фактическое расположение трубопровода (размывы, провисы), а также возможные деформации дна вдоль трубопровода, вызванные волнением или подводными течениями в этой зоне.

9. Очистка полости и испытание

9.1. Морские трубопроводы подвергаются гидростатическим испытаниям после укладки на морское дно в соответствии с требованиями "Технических условий на испытания и ввод в эксплуатацию морского газопровода", разрабатываемых в составе проекта.

9.2. Предварительное испытание плетей трубопровода на берегу выполняется лишь в том случае, если проектом предусматривается изготовление плетей трубопровода на берегу и их укладка в море способами протаскивания в направлении к трубоукладочному судну.

9.3. До начала гидростатических испытаний необходимо произвести очистку и контроль внутренней полости трубопровода с применением скребков, оснащенных приборами контроля.

9.4. Минимальное давление при гидростатических испытаниях на прочность принимается в 1,25 раза выше расчетного давления. При этом кольцевые напряжения в трубе во время испытания на прочность не должны превышать 0,96 от предела текучести металла труб.

Время выдержки трубопровода под давлением гидростатического испытания должно составлять не менее 8 часов.

Трубопровод считается выдержавшим опрессовку, если в течение последних четырех часов испытаний не было зарегистрировано падений давления.

9.5. Проверку герметичности морского газопровода производят после испытания на прочность и снижения испытательного давления до расчетного значения в течение времени, необходимого для осмотра трубопровода.

9.6. Удаление воды из трубопровода должно производиться с пропуском не менее двух (основного и контрольного) поршней-разделителей под давлением сжатого воздуха или газа.

Результаты удаления воды из газопровода следует считать удовлетворительными, если впереди контрольного поршня-разделителя нет воды и он вышел из газопровода не разрушенным. В противном случае пропуск контрольного поршня-разделителя по трубопроводу необходимо повторить.

9.7. Если в процессе испытаний произойдет разрыв трубопровода или утечка в нем, то дефект должен быть устранен, а морской трубопровод подвергнут повторному испытанию.

9.8. Сдача морского трубопровода в эксплуатацию производится после окончательной очистки и калибровки внутренней полости трубопровода, проведения исходной диагностики и заполнения трубопровода транспортируемым продуктом.

9.9. Результаты производства работ по очистке полости и испытанию трубопровода, а также удалению воды из трубопровода должны быть оформлены актами по утвержденной форме.

10. Охрана окружающей среды

10.1. В морских условиях все виды работ требуют тщательного выбора технологических процессов, технических средств и оборудования, обеспечивающих сохранность экологической среды региона. Разрешается использовать лишь те технологические процессы, которые обеспечат минимальное отрицательное воздействие на окружающую среду и быстрое ее восстановление после завершения строительства системы морских газопроводов.

10.2. При проектировании системы морских газопроводов все мероприятия по охране окружающей среды должны быть включены в надлежащим образом утвержденный план оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС).

10.3. При сооружении системы морских газопроводов необходимо строгое выполнение природоохранных требований российских стандартов. На акваториях, имеющих промысловое рыбохозяйственное значение, необходимо предусматривать мероприятия по сохранению и восстановлению биологических и рыбных ресурсов.

Сроки начала и окончания подводных земляных работ с использованием средств гидромеханизации или взрывных работ устанавливаются с учетом рекомендаций органов рыбоохраны, исходя из сроков нереста, нагула, миграции рыбы, а также циклов развития планктона и бентоса в прибрежной зоне.

10.4. В план ОВОС должен входить комплекс конструктивных, строительных и технологических мероприятий, обеспечивающих охрану окружающей среды при строительстве и эксплуатации системы морских газопроводов.

В процессе разработки ОВОС учитываются следующие факторы:

· исходные данные по природным условиям, фоновому экологическому состоянию, биологическим ресурсам акватории, характеризующим естественное состояние региона;

· технологические и конструктивные особенности системы морского газопровода;

· сроки, технические решения и технология выполнения подводно-технических работ, перечень технических средств, используемых для строительства;

· оценка современного и прогнозируемого состояния окружающей среды и экологического риска с указанием источников риска (техногенных воздействий) и вероятных ущербов;

· основные экологические требования, технические и технологические решения по защите окружающей среды при строительстве и эксплуатации морского газопровода и мероприятия по их реализации на объекте;

· мероприятия по обеспечению контроля за техническим состоянием системы морских газопроводов и оперативному устранению аварийных ситуаций;

· мониторинг по состоянию окружающей среды в регионе;

· размеры капитальных вложений в природоохранные, социальные и компенсационные мероприятия;

· оценка эффективности намечаемых природоохранных и социально-экономических мер и компенсаций.

10.5. В процессе эксплуатации системы морских газопроводов необходимо прогнозировать возможность разрыва трубопровода и выброса продукта с оценкой ожидаемого ущерба биоте моря с учетом возможного скопления рыбы (нерест, миграция, период нагула) вблизи створа системы трубопроводов и осуществлять реализацию защитных мер для трубопровода и окружающей среды, предусмотренных для таких случаев проектом.

10.6. Для защиты и сохранения природной среды на акватории моря и в береговой зоне необходима организация постоянного надзора за соблюдением природоохранных мер в процессе всего периода техногенного воздействия, вызванного производством работ при строительстве и эксплуатации системы морских газопроводов.

Приложение 1 . Обязательное.

Обозначения и единицы измерения

D - номинальный диаметр трубопровода, мм;

t - номинальная толщина стенки трубопровода, мм;

s х - суммарные продольные напряжения, Н/мм 2 ;

s y - суммарные кольцевые напряжения, Н/мм 2 ;

t ху - тангенциальные срезающие напряжения, Н/мм 2 ;

К - расчетный коэффициент надежности, принимаемый по ;

s т - минимальное значение предела текучести металла труб, принимаемое по государственным стандартам и техническим условиям на стальные трубы, Н/мм 2 ;

Р - расчетное внутреннее давление в трубопроводе, Н/мм 2 ;

Ро - наружное гидростатическое давление, Н/мм 2 ;

Рx - сила лобового сопротивления, Н/м;

Рz -подъемная сила, Н/м;

Ри - инерционная сила, Н/м;

G - вес трубопровода в воде (отрицательная плавучесть), Н/м;

m - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1;

f - коэффициент трения;

Рс - расчетное наружное гидростатическое давление на трубопровод с учетом овальности трубы, Н/мм 2 ;

Рсг - критическое наружное давление для круглой трубы, Н/мм 2 ;

Ру - наружное давление на трубопровод, вызывающее текучесть материала

труб, Н/мм 2 ;

Рр - наружное гидростатическое давление, при котором произойдет распространение возникшего ранее смятия трубы, Н/мм 2 ;

e о - допустимая деформация изгиба для трубопровода;

e с - критическая деформация изгиба, вызывающая смятие в результате чистого изгиба трубы;

u - коэффициент Пуассона;

Е - модуль Юнга для материала труб, Н/мм 2 ;

Н - критическая глубина воды, м;

g - ускорение силы тяжести, м/с 2 ;

r - плотность морской воды, кг/м 3 ;

U - овальность трубопровода;

R - допустимый радиус кривизны трубопровода при укладке на больших глубинах моря, м.

Приложение 2 .
Рекомендуемое.

Технические термины и определения

Морской газопровод - горизонтальная часть трубопроводной системы, расположенная ниже уровня воды, включающая сам трубопровод, устройства электрохимической защиты на нем и другие устройства, обеспечивающие транспортирование газообразных углеводородов при заданном технологическом режиме.

Охранная зона прибрежных участков газопровода - участки магистрального газопровода от береговых компрессорных станций до уреза воды и далее по дну моря, на расстояние не менее 500 м.

Трубные элементы - детали в конструкции трубопровода, такие как фланцы, тройники, колена, переходники и запорная арматура.

Утяжеляющее покрытие - покрытие, наносимое на трубопровод с целью обеспечения ему отрицательной плавучести и защиты от механических повреждений.

Отрицательная плавучесть трубопровода - сила, направленная вниз, равная весу конструкции трубопровода на воздухе за вычетом веса воды, вытесненной в объеме погруженного в нее трубопровода.

Минимальный предел текучести - минимальный предел текучести, указанный в сертификате или стандарте, по которому поставляются трубы.

При расчетах принимается, что при минимальном пределе текучести суммарное удлинение не превышает 0,2 %.

Расчетное давление - давление, принятое как постоянно действующее максимальное давление, оказываемое транспортируемой средой на трубопровод в процессе его эксплуатации и на которое рассчитана трубопроводная система.

Всплеск давления - случайное давление, вызываемое сбоем установившегося режима потока в трубопроводной системе, не должно превышать расчетное давление более чем на 10 %.

Давление избыточное - разность двух абсолютных давлений, наружного гидростатического и внутреннего.

Испытательное давление - нормированное давление, при котором производится испытание трубопровода перед сдачей его в эксплуатацию.

Испытание на герметичность - гидравлическое испытание давлением, устанавливающее отсутствие утечки транспортируемого продукта.

Испытание на прочность - гидравлическое испытание давлением, устанавливающее конструктивную прочность трубопровода.

Номинальный диаметр трубы - наружный диаметр трубы, указанный в стандарте, по которому поставляются трубы.

Номинальная толщина стенки - толщина стенки трубы, указанная в стандарте, по которому поставляются трубы.

Надежность морского трубопровода - способность трубопровода непрерывно транспортировать продукт в соответствии с установленными проектом параметрами (давление, расход и другие) в течение заданного срока эксплуатации при установленном режиме контроля и технического обслуживания.

Допускаемые напряжения - максимальные суммарные напряжения в трубопроводе (продольные, кольцевые и тангенциальные), допускаемые нормами.

Заглубление трубопровода - положение трубопровода ниже естественного уровня грунта морского дна.

Величина заглубления - разница между уровнями расположения верхней образующей трубопровода и естественным уровнем грунта морского дна.

Длина провисающего участка трубопровода - длина трубопровода, не соприкасающегося с морским дном или с опорными устройствами.

Прокладка морского трубопровода - комплекс технологических процессов по изготовлению, укладке и заглублению морского трубопровода.

Приложение 3 .
Рекомендуемое.

Нормативные документы, использованные при
разработке настоящих норм и правил:

1. СНиП 10-01-94. "Система нормативных документов в строительстве. Основные положения" / Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1994 г.

2. СНиП 2.05.06-85 *. " Магистральные трубопроводы" / Госстрой. М.:ЦИТП Госстроя, 1997 г.

3. *. " Правила производства и приемки работ. Магистральные трубопроводы" /Госстрой. М.: Стройиздат, 1997 г.

4. СНиП 2.06.04-82 *. "Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)" / Госстрой. М.: ЦИТП Госстроя, 1995 г.

5. "Правила безопасности при разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений на континентальном шельфе СССР", М.: "Недра", 1990г.;

6. "Правила техники безопасности при строительстве магистральных трубопроводов". М.: "Недра", 1982 г.;

7. "Правила технической эксплуатации магистральных газопроводов", М.:"Недра", 1989 г.;

8. Стандарт США "Проектирование, строительство, эксплуатация и ремонт морских трубопроводов для углеводородов", АР I - 1111 . Практические рекомендации.1993.

9. Стандарт Норвегии "Det Norske Veritas " (DNV ) "Правила для подводных трубопроводных систем", 1996 г.

10. Британский стандарт S 8010 . "Практическое руководство для проектирования, строительства и укладки трубопроводов. Подводные трубопроводы". Части 1, 2 и 3, 1993 г.

11. АРI 5 L . "Спецификация США для стальных труб". 1995 г.

12. АРI 6 D. "Спецификация США для трубопроводной арматуры (клапаны, заглушки и контрольные задвижки)". 1995 г.

13. Стандарт США АS МЕ В 31.8. "Нормативы по транспортировке газа и распределительным трубопроводным системам", 1996 г.

14. Стандарт США SS -SР - 44 . "Стальные фланцы для трубопроводов", 1990г.

15. Международный стандарт ISO 9000 "Управление качеством и гарантии качества", 1996 г.