Деление линейной части трубопроводов на участки различных категории

Такое деление проводится с целью обеспсчения определенного, трсбующегося в конкретных условиях, уровня надежности участка трубопровода. В числе мер, регулирующих этот уровень, — увеличение толщины стенки труб, улучшсние защиты от кор-розии, увеличение испытательного давления, более строгий пооперационный контроль и др. В основу деления участков трубопроводов на категории должны быть положены следующие принципы:

все участки одной категории должны обладать одинаковой несущей способностью независимо от характеристик материала труб; природные условия участков одной категории должны обусловить достаточную одинаковость внешних воздействий на трубопровод, что приведет к возникновснию в трубах на участках одной категории однородных внутренних усилий;

на участках, где необходим более высокий уровень надежности ІІс по природным условиям, а по условиям бсзопасности сооружений, расположенных вблизи трубопровода, несущая способность труб должна полностью нсключать их разрушсние, или вероятность разрушения их должна быть нс больше заданной.

нсобходимо обеспсчить минимум или полностью исключить позможность вредного воздействия перекачиваемого продукта на окружающую срсду (напримср, на пересечениях рек, вечно-мсрзлых грунтов, в акваториях морей и т. п.).

Из приведснного очевидно, что наиболее высоким запасом несущей способности должны обладать участки, охарактеризованные по второму и третьему принципам, т. е. участки, при разрушенни которых может быть причинсн наибольший ущерб окружающей природе и различным сооружениям.

Естественные условия местности, по которым могут прокла-дываться магистральные трубопроводы, можно подразделить на следующие основные типы: освоенные равнины, пустыни, болота, вечномерзлые, грунты, водные преграды, горы.Сооружение и эксплуатация трубопроводов на освоснных равнинах осуществляются наиболее просто. Вследствие того чтоосвоенные равнины сложены, как правило, достаточно плотными грунтами, условия работы трубопроводов оказываютсявесьма благоприятными. Это же в общем относится и к пустынным районам. И хотя устойчивость грунтов в незакрепленных барханах мала, тем не менее, учитывая законы формирования и движения барханов, можно уложить трубопровод таким образом, чтобы при любых переформированиях грунтов его устойчивость была обеспечена. При этом трубопроводы не должны иметь каких-либо дополнительных запасов несущей способности. Поэтому трубопроводы, прокладываемые на освоенных равнинах и в пустынях, должны составить участки низшей категории по несущей способности.

Болота представляют очень сложные для строительства и эксплуатации участки. Обеспечение устойчивого положения труб на таких участках — весьма сложная задача. Существенное различие с точки зрения эксплуатационной надежности могут иметь лишь болота различной глубины и протяженности: глубина болота меныпе или равна глубине заложения труб и глубина болота больше глубины заложения труб. В первом случае условия работы самих труб практически одинаковы с условиями в обычных равнинных грунтах, и эти участки могут быть отнесены к участкам более низких категорий. Соответственно участки болот большой глубины могут быть отнесены к более высокой категории. Это объясняется тем, что при большей глубине болот существенно усложняется проблема обеспечення устойчивости трубопровода. Потеря устойчивости, сопровождаемая искривлением труб, приводит к возникновению дополнительных изгибающих усилий. Отнесение таких участков болот к более высокой категории диктуется условиями обеспечсния несущей способности трубопроводов. Несколько иначе следует рассматривать болота малой глубины (меньше расчетной глубины заложения труб). При ширине таких болот 250— 500 м строительные и восстановительные работы производятся достаточио просто. При большей ширине строительство и ремонт осложняются. Осложнение строительных работ способствуст нанесению на трубы большсго числа строительных дефектов, что повышает всроятность разрушения труб в процессе эксплуатации. Поэтому требования к несущсй способности таких участков должны быть повышены.

Вечномерзлыс грунты вызывают большие опасения с томкп фения как иссущей способности трубопроводов, так и сохраиение сстествениого состояния мерзлых грунтов. Однако эти опасения справедливы не для всех видов мерзлоты. Поэтому предложена классификация, в которой учитывается возможнос оттаиваиие мерзлоты. Если осадка оттаявших мерзлых грунтов не прсвышает 10% толщины оттаивающего слоя грунта, то никаких дополнительных мср (по сравнснию с участками низшей категории) по увеличению несущсй способности труб принимать не следует.

Более просто рсшастся вопрос о категорийности участков труб на перссечепиях водных прсград. Условис одно: попадаиис врсдных продуктов в реки, ручьи и другие водосмы должно быть исключено. Поэтому все подводные трубопроводы, кромс водоводов, которые не загрязняют водоем, должны быть отнесены к высшей категории. Трубопроводы, прокладывасмые в горной местности на участках с продольными уклонами более 20°, а также на Іюперсчных уклонах в оползающпх грунтах, на псресечениях селей, должны быть отнесены к высшей катего-рии, так как они подвергаются дополнительному силовому воздействию грунта, которое практически одинаково для любых уклонов более 20°. При меньших уклонах оползание грунтов как иа продольных, так и на поперечных уклонах наблюдается редко, поэтому эти участки трубопроводов можно отнести к участкам нпзшей категории. Что касается трубопроводов для жидкнх продуктов (нефть, нсфтепродукты и т. п.), оказывающих при аварии вредное воздействие на окружающую среду, то при выделении участков высшей категорпи нужно имсть в виду не только силовые факторы, но и то обстоятельство, в каком объеме и куда потечет продукт в случае разрушсния горного трубопровода. Здесь уже крутизна уклона значения не Ішеет. При любом уклоне жидкость, вытскающая из трубопро-вода, может попасть в ручей, реку, в долину, где расположен поселок и т. д. Трубопроводы в пределах возможной зоны влияния на различные сооружения (железные дороги, НС и КС, населенныс пункты и т. п.) независимо от рельефа местности, характера грунтов и т. п. должны относиться к участкам нысшей категории.

Таким образом, надежность трубопровода в целом ІІ от-дельных его участков обеспечивается комплексом следующих мер: улучшение технологии строитсльства, закрепление грунтов, строитсльство защитных сооружсиий, улучіпение средств и методов защиты труб от коррозии и т. п. Если считать, что все эти мсроприятия к момеиту ввода трубопровода п эксплуа-тацию закончены, а конструкции н сооружения электрохим-защиты. обеспечивающие эксплуатаціпо линеііной части трубопровода, выполнены в соответствнн с просктом, то основные требования к тому или иному участку трубопровода будут определяться уровнем надсжности по несущей способности и величиной испытатслыюго давления.

При назначеіши расчстного уровнн надсжности магистраль-иого трубопровода и сго отдельных участков следуст в качестве отправного прннять уровснь цадежности линейной части ужс построенных трубопроводов. Здесь приходится обратить еще раз внимание на тот, казалось бы, парадокса.іьный факт, что расчетный уровень надежности построенных трубоироводов очі-нь высок (по Іюсущей способности). Лнализ разрушений га.чопроводов показывает, что срсдняя вероятность разрушения на 100 км в год составляет Р_ря:,р = 0,000 75, а иа расчетный период эксплуатации в 30 лет Р_|ы:ф = 0,0225. Эти данныс по-зволяют достоверно оцснить срсдний уровснь ІІадсжностІІ построенных газопроводов как Р(Т) =0,9775. АІІалопІчный ана лиз по нефтепроводам показываст, чтп оми имеют несколько меньший уровень надежностн. Отметим. что даппыо Ію раз-рушеиням получены в перипд зксплуатации. Чем жс вьпвано довольно существенное число разрушений? Ана.Інз данных показываст, что около 60% разрушений произошло в результате коррозии, около 35% —из-за дсфектов, не выявленных при испытаниях. Оставшиеся 5% приходятся на стихийные бедствия, механические повреждения сельскохозяйственными машинами. Не затрагивая вопроса о борьбе с коррозией, отметим, что невыявленные дефекты (35%) целиком приходятся на неправильный подход к проблеме испытаний. Фактически трубопроводы оказываются недостаточно испытанными. И хотя тол-Іцйны стенок рассчитаны почти с полуторным запасом, невыявленные дефекты приводят к разрушению уже работающего трубопровода. В сущности разрыв при испытании — это с точки зрения повышения уровня эксплуатационной надежности по-ложительный факт. Конечно, разрывы удлиняют сроки испытаний, осложняют их. Но испытания и проводятся для того, чтобы выявить дефектные места. При этом выясняется природа дефектов и принимаются меры против их появления.

Учитывая сказанное, надежность низшей категории участков должна быть не менее 0,99, что выше средней надежности существующих трубопроводов. Будем считать эту категорию второй (II), имеющей меру надежности Р(Г)=0,99. Такой уровень надежности обеспсчивается при коэффициентс запаса несущей способности т=1,3.

Расчетные параметры такого трубопровода определяются по рекомендациям гл. 6, а испытательное давление, выявляющее все дефекты для заданной меры надежности, составляет Риоп=1,3 Ррап, при условии, что в стенке труб при испытании возникнут кольцевые напряжения ст"_ІЩ=а_т (о_т — математическое ожидание предела текучести). Высшая категория должна имсть уровень надежности не менее 0,999, т. е. Р(Т) =0,999. Такой уровень обеспечивается при т=1,55, и соответственно Рисп=1,55 р_раг> при условии, что при испытаниях о"„_ц=0,9 о_т. Таким образом, вссь трубопровод будет состоять из участков двух категорий: I (высшей) и II (низшсй) с соответствующими испытатсльными давлениями. Это позволит повысить в целом уровень надежности линейной части, упростить

процесс проектирования и работу строителей по разделению участков и определению их границ.

В табл. 16.3 приведены данныс по категориям участков трубопроводов и требования к ним. В табл. 16.4 дана специфи-кация участков I категории; другие участки, не воніедшио в эту таблицу, следует отнести к участкам II категории.