СПОСОБ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2003 года по МПК F16L1/24 

Изобретение относится к строительству трубопроводов.

Известен способ прокладки полуподземного трубопровода, включающий укладку стального трубопровода с изоляцией в траншею на слой подготовки, с засыпкой его минеральным грунтом, вынутым из траншеи (Бабин Л.А., Григоренко П.Н., Ярыгин Е.Н. Типовые расчеты при сооружении трубопроводов: Учеб. пособ. для вузов. - М.: Недра, 1995. - 246 с.).

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

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

Недостатком прототипа является то, что данный способ прокладки не применяется при наличии подстилающих скальных пород и на пересечениях с солончаковыми грунтами и болотами. Также недостатком прототипа является то, что вяжущее в количестве 6-8%, которым обработаны слои подготовки и обсыпки, не обеспечивает улучшения условий эксплуатации трубопровода с точек зрения защиты изоляции трубопровода от механических повреждений, негативного действия окружающей среды, защиты от коррозии трубопровода и обеспечения его продольной устойчивости.

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

Указанная задача решается тем, что в способе прокладки трубопровода, включающем укладку трубопровода с изоляцией на слой подготовки, обработанный органическим вяжущим, обсыпку его слоем обсыпки, обработанным органическим вяжущим, с последующей засыпкой грунтом и формированием обвалования, используют слой подготовки, содержащий органическое вяжущее в количестве 4-15% от веса грунта, слой обсыпки, содержащий органическое вяжущее в количестве 4-15% от веса грунта. Причем в качестве органического вяжущего используют ВМТ (вяжущее магистральных трубопроводов) по ТУ 38.101960-83, нефть и другие органические вяжущие продукты с добавками или без них. Кроме того, для обеспечения продольной устойчивости формирование обвалования осуществляют грунтом, содержащим 4-15% органического вяжущего.

На чертеже изображен наземный трубопровод, сооруженный по предлагаемому способу.

Наземный трубопровод состоит из стальных труб 1, сваренных в непрерывную нитку, изоляции 2, слоя подготовки 3, слоя обсыпки 4, насыпи 5. Слой обсыпки с целью экономии органического вяжущего, применяемого для обработки грунта, выполнен в виде трапеции.

Способ укладки наземного трубопровода осуществляют следующим образом.

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

Обработка грунта органическим вяжущим в количестве 4-15% охватывает весь возможный спектр применения. При соотношении органического вяжущего от веса грунта менее 4% не обеспечиваются водонепроницаемость, гидрофобность (низкий коэффициент водоустойчивости) и прочностные свойства грунта (прочность на сжатие и сцепление), а также не обеспечивается коррозионная защита трубопровода в случае нарушения целостности изоляции в нижней части трубопровода, например, за счет разгерметизации швов между смежными витками изоляции при продольных перемещениях конструкции. Увеличение количества вяжущего более 15% не ведет к существенному улучшению антикоррозионных свойств слоя подготовки, а физико-механические свойства, водоустойчивость и сцепление уменьшаются, поэтому дальнейшее его увеличение экономически неоправданно. Содержание органического вяжущего в количестве 4-15% обеспечивает существенное улучшение электрохимических свойств грунта - его переход с высокой и средней коррозионной активности в низкую коррозионную активность, обеспечивает достаточную активность слоя подготовки для предохранения изоляции трубопровода от механических повреждений, также значительно улучшаются физико-механические свойства грунта: уменьшаются газо- и водопроницаемость, набухание, водонасыщение, обеспечивающие защиту металла трубы от коррозии, защиту изоляции от негативного воздействия окружающей среды и увеличение срока службы изоляции.

Затем трубопровод обсыпают слоем обсыпки 4, обработанным органическим вяжущим ВМТ по ТУ 38.101960-83, нефтью и другими органическими вяжущими продуктами с добавками или без них в количестве 4-15% от веса грунта при помощи роторного траншеезасыпателя. Размельчение грунта с помощью траншеезасыпателя и обработка его органическим вяжущим предохраняет от механических повреждений противокоррозионную изоляцию при формировании насыпи трубопровода. При добавлении в грунт 4-15% органического вяжущего улучшаются физико-механические и электрохимические свойства. Зависимости физико-механических характеристик грунтов в зависимости от дозировки ВМТ-Л (вяжущее магистральных трубопроводов - летнее) и сроков хранения, а также от дозировки ВМТ-З (вяжущее магистральных трубопроводов - зимнее) и Арланской нефти представлены соответственно в таблицах 1 и 2. Повышение продольной устойчивости трубопровода при дозировке вяжущего менее 4% не обеспечивается из-за низких значений таких свойств грунта, как прочность, сцепление и водоустойчивость. Увеличение дозировки вяжущего более 15% ведет также к ухудшению прочности, сцепления и водоустойчивости. При дозировке вяжущего в пределах 4-15% от веса грунта коррозионная активность достигает низких значений, значительно улучшаются газо- и водопроницаемость, набухание и водонасыщение, обеспечивающие защиту металла труб от коррозии, защиту изоляции от негативного воздействия окружающей среды и увеличение срока службы изоляции.

В заключение формируют насыпь 5. На участках, где есть опасность разрушения земляной насыпи 5, например, под действием ветра в песчаных грунтах или воды на склонах, грунт обвалования обрабатывают органическим вяжущим ВМТ ТУ 38.101960-83, нефтью и другими органическими вяжущими продуктами с добавками или без них в количестве 4-15% от веса грунта, при этом в интервале дозировки вяжущего основные прочностные и гидрофобные свойства грунтов достигают максимальной величины. Добавление вяжущего менее 4% и более 15% не обеспечивает устойчивости обвалования против ветра и воды, так как значения прочности, сцепления и водоустойчивости не удовлетворяют предъявляемым требованиям. Зависимость физико-механических свойств грунта от дозировки вяжущего представлена в таблице 3.

В лабораторных условиях и на полигоне проведены экспериментальные исследования по прокладке образцов труб в насыпи из грунта, обработанного вяжущим, и обычного минерального грунта. В течение длительного времени определялся основной показатель качества изоляционных покрытий - переходное электросопротивление труба-земля, а также адгезия изоляции и наличие коррозии на металле труб. Результаты полигонных испытаний приведены в таблице 4.

Лабораторные и полигонные исследования показали, что защитные свойства изоляционных покрытий трубопроводов с обсыпкой грунтом, обработанным органическим вяжущим, уменьшаются значительно медленнее. Адгезия изоляции к металлу труб значительно выше при обсыпке трубопроводов грунтами, обработанными вяжущими продуктами. Улучшение свойств грунтов слоя подготовки и слоя обсыпки трубопроводов приводит к увеличению срока службы труб, так как при этом не происходит коррозии металла.

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

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

Изобретение относится к строительству и используется при наземной прокладке трубопроводов. Укладывают изолированный трубопровод на слой подготовки, обсыпают трубопровод слоем грунта и формируют слой грунтовой насыпи. Слои подготовки, обсыпки и насыпи обрабатывают органическим вяжущим в количестве от 4 до 15% от веса грунта слоев. Повышает надежность трубопровода. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 1 ил.

1. Способ прокладки трубопровода, заключающийся в укладке изолированного трубопровода на слой подготовки, обсыпке трубопровода и засыпке слоями грунта, причем слои подготовки и обсыпки обрабатывают органическим вяжущим в количестве 6-8% от веса их грунта, отличающийся тем, что трубопровод прокладывают наземно с формированием грунтовой насыпи, при этом грунт насыпи также обрабатывают органическим вяжущим, а для расширения спектра применения обработки грунта расширяют диапазон содержания органического вяжущего в количестве от 4 до 6 и от 8 до 15% от веса грунта указанных слоев и насыпи. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве органического вяжущего используют вяжущее магистральных трубопроводов, нефть.