Диагностическое обследование и ремонт нефтепровода «Калтасы – Уфа – 2» на подводном переходе р.Калмаш

stify">Прочность в продольном направлении проверяется по условию

R,

где - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях (0) =1,0 , при сжимающих (<0) определяется по формуле

=,

где -кольцевые напряжения в стене трубы от расчетного внутреннего давления,

=,

=,

=.

=246,4<, что удовлетворяет условию;

=-5,7<, условие выполняется.

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопроводов проверку производят по условиям

 ,

,

где -максимальные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий;

-коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы;

-кольцевые напряжения в стенках трубопровода от нормативного внутреннего давления;

нормативное сопротивление материала, зависящее от марки стали, =т=360МПа;

=t,

где -упругого изгиба оси трубопровода

Для проверки по деформациям находим:

1)кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки - внутреннего давления

;

МПа.

Коэффициент  определяется по формуле

,

.

Условие выполняется 224;

2)продольные напряжения

при              <0,              =0,389,

>0,              ,

для положительного температурного перепада

а)=,

б)=,

условие              , выполняется в двух случаях

МПа,

МПа,

для отрицательного температурного перепада

а)=

б)=

условие , выполняется в двух случаях

;             

 

3.3 Расчет устойчивости трубопровода на водном переходе

 

Уравнение устойчивости подводного трубопровода согласно СНиП 2.05.06-85* имеет следующий вид

,

где nб – коэффициент надежности по нагрузке, nб=1 для чугунных пригрузов [1];

кн.в - коэффициент надежности против всплытия, кн.в=1,1 для русловых участков переходов при ширине реки до 200 м [1];

qизг – расчетная нагрузка, обеспечивающая упругий изгиб трубопровода соответственно рельефу дна траншеи.

qв – расчетная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод;

qверт – величина пригруза, необходимая для компенсации вертикальной составляющей Ру воздействия гидродинамического потока на единицу длины трубопровода, qверт=Ру;

qг – величина пригруза, необходимая для компенсации горизонтальной Рх составляющей воздействия гидродинамического потока на единицу длины трубопровода, qг=Рх /к;

к – коэффициент трения трубы о грунт при поперечных перемещениях, к=0,45 [2];

qдоп – нагрузка от веса перекачиваемого продукта, qдоп=0 т.к. рассчитывается крайний случай - трубопровод без продукта;

qтр – расчетная нагрузка от собственного веса трубопровода;

ρбит=1040 кг/м3плотность изобита, [2].

Расчетная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод

,

где Dн.ф. – наружный диаметр футерованного трубопровода;

в =1100 Н/м,[2] – плотность воды.

где ип – толщина изоляционного покрытия,

гр – толщина покрытия грунтовки,

мас – толщина покрытия мастики,

об – толщина обертки.

Н/м.

Горизонтальная составляющая гидродинамического воздействия потока

,

Сх–гидродинамический коэффициент лобового сопротивления, зависящий от числа Рейнольдса и характера внешней поверхности трубопровода.

где Vср – средняя скорость течения реки, Vср=0,9 м/с;

νв – кинематическая вязкость воды, м2/с.

Для офутерованного трубопровода и 105<Re<107 коэффициент Сх=1,0 [2].

Н/м.

Вертикальная составляющая гидродинамического воздействия потока

,

Су – коэффициент подъемной силы, Су=0,55 [10];

Н/м.

Расчетную нагрузку от собственного веса трубопровода рассчитаем по следующей формуле

qтр=nсв(qмн + qизн+qфутн),

где nсв – коэффициент надежности по нагрузкам от действия собственного веса, nсв=0,95 [1];

qмн – нормативная нагрузка от собственного веса металла трубы;

qизн -нормативная нагрузка от собственного веса изоляции;

qфутн – нормативная нагрузка от собственного веса футеровки.

Нормативная нагрузка от собственного веса металла трубы

,

м – удельный вес металла, из которого изготовлены трубы (для стали м=78500 Н/м3 [2]);

Н/м.

Нормативная нагрузка от собственного веса битумной изоляции

,

где бит– плотность битумной изоляции (изобита);

Dн.и. – наружный диаметр изолированного трубопровода

Н/м.

Нормативная нагрузка от собственного веса обертки

q=к··D···g

где к=1,09- коэффициент для двухслойной изоляции;

=0,6·10 м – толщина обертки;

=880 кг/м - плотность обертки.

q=1,09·3,14·0,728·0,6·10·880·9,81=12,91 Н/м.

Нормативная нагрузка от собственного веса изоляции

q=q+q=92,77+12,9=105,68 Н/м.

Нормативная нагрузка от собственного веса футеровки

,

где ρфут – плотность деревянной футеровки;

Dн.ф. –наружный диаметр офутерованного трубопровода.

Н/м.

Расчетная нагрузка от собственного веса трубопровода

qтр=0,95(1750,1+105,68+455,91)=2196,11 Н/м.

Дополнительная выталкивающая сила за счет изгиба трубопровода

где

J- осевой момент инерции поперечного сечения трубы

,

,

Величина пригрузки трубопровода в воде

Н/м.

Определим расстояние между пригрузами и их число.

Для балластировки трубопровода выбираем чугунные кольцевые марка СЧ1520 ГОСТ 1412-85 массой 1100 кг, объемом 0,175 м3 , толщина груза =0,065м, ширина груза 0,96 м, наружный диаметр Dн =0,96 м [2].

Расстояние между пригрузами

где Qг – масса груза;

Vг – объем груза;

Число пригрузов

Nг=L/lг=134/1,78=75,28.

Принимаем количество пригрузов Nг=76 шт.

4 ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ И РЕМОНТ НЕФТЕПРОВОДА «КАЛТАСЫ-УФА-2» НА ПОДВОДНОМ ПЕРЕХОДЕ Р.КАЛМАШ

 

4.1 Водолазное обследование

 

Перед началом производства земляных работ выполняется водолазное обследование дна реки Калмаш с целью выявления препятствий, мешаюших производству работ и проверке совпадения черных отметок с проектными После вскрытия нитки трубопровода до его демонтажа (протаскиванием), также производится водолазное обследование.

После окончания доработки траншеи до проектных отметок, до укладки новой нитки трубопровода производится водолазное обследование подводной траншеи по дну, глубины траншеи и величины откосов по проекту.

После окончания укладки выполняется водолазное обследование уложенного трубопровода с целью проверки его положения на дне траншеи.

После засыпки подводной траншеи выполняется водолазное обследование с целью соответствия фактических отметок засыпки проектным.

Обследование дна подводного перехода по ходовому тросу:

Перед обследованием необходимо выполнить следующие дополнительные мероприятия:

-установить на обоих берегах створные знаки обозначающие границы обследуемой полосы в пределах ширины раскрытия траншеи плюс пять метров выше и ниже по течению;

-проложить направляющие тросы по границам обследуемой полосы;

-уложить ходовой трос, имеющий на концах балласт с буйками, в начале обследуемой полосы.

Двигаясь от одного конца к другому концу ходового троса водолаз выполняет обследование дна. Дойдя до конца ходового троса , водолаз переносит его вместе с балластом и буком по направляющему тросу на расстояние двойной видимости под водой. Другой конец переносится на такое же расстояние рабочими на лодке. После этого двигаясь по ходовому тросу в обратном направлении, водолаз продолжает обследование. Длина ходового троса принимается чуть больше ширины обследуемой полосы.

Обследование трубопровода уложенного в траншею:

Водолаз передвигается по дну подводной траншеи вдоль уложенного трубопровода, при этом проверяет состояние трубопровода после выполнения укладки (протаскиванием). Проверяется целостность футеровки и изоляции, возможное смещение грузов, совпадение положения трубопровода в траншеи с проектным положением. Периодически водолаз отходит от трубопровода к бровке траншеи, при этом проверяется фактическое положение уложенного трубопровода. Обо всех отклонениях от проектного положения трубопровода (наличие провисов, отклонение от оси траншеи) водолаз докладывает на поверхность и отмечает эти места буйками. После выбора всей длины водолазного шланга водолаз буком место следующего погружения, переходит на другую сторону трубопровода и обследует данный участок в обратном направлении.

 

4.2 Земляные работы

 

Земляные работы необходимо производить поэтапно:

I этап - вскрытие существующего трубопровода;

II этап - доработка траншеи после извлечения трубопровода до отметок предусмотренным проектом.

Вскрытие трубопровода в русле производится с помощью гидромонитора, при этом сначала грунт снимается над трубой, за тем последовательными проходами гидромонитора вдоль трубы разрабатывается грунт до нижней образующей трубы. Одновременно со вскрытием трубопровода в русле производится разработка урезной части траншеи. На пойме грунт разрабатывается экскаватором до проектных отметок. После демонтажа существующего трубопровода, в русле и урезах траншея дорабатывается гидромонитором до проектных отметок, а так же возможна с помощью экскаватора установленного на понтоне.

На пойме после демонтажа производят подчистку траншеи.

Грунт от разработки траншеи гидромонитором (или экскаватором) транспортируется в подводные отвалы за пределы раскрытия траншеи.

Ширина русловой траншеи по дну принята 3.0 м согласно ВСН-010-88, на пойме ширина траншеи принята из условия геометрических размеров ковша.

Засыпка подводной траншеи предусматривается гидромонитором, ранее разработанным грунтом из подводного отвала, до черных отметок. Объём засыпки принят с учетом потерь грунта на отмачивание. Засыпка урезов производится сначала гидромонитором затем бульдозеро до черных отметок. На пойме трубопровод засыпается бульдозером до черных отметок.

Технология работ.

До производства земляных работ необходимо:

- принять в установленном порядке створ перехода;

- произвести вынос реперов из зоны производства работ, установить водомерный пост;

- получить разрешение на производство работ;

- произвести вырубку леса и расчистку строительной полосы от кустарника;

- выполнить срезку плодородного слоя с учетом последующей рекультивацией;

- выполнить разбивку трассы на местности границ разработки траншеи и расположения отвалов грунта;

- произвести мероприятия по отводу поверхностных вод.

Бульдозерные работы.

Разработку траншеи производят захватами в направлении ближайшего отвала грунта. Отвалы располагают за пределами раскрытия траншеи, но в пределах полосы отвода. Высоту и ширину отвалов определяют с учетом местных условий.

В зависимости от условий работ и вида грунтов применяют 3 способа набора грунта бульдозером: прямоугольный, гребенчатый, клиновой.

Набор грунта прямоугольным способом - стружкой постоянной толщины применяется при работе бульдозера на подъеме и при значительном сопротивлении копанию.

Набор грунта гребенчатым способом применяется при разработке плотных и сухих грунтов.

Набор грунта клиновым способом применяется при разработке грунтов с малым сопротивлением копанию.

Для уменьшения потерь грунта разработку траншеи бульдозером выполняют по ярусно-траншейной схеме путем устройства параллельных полос - траншей шириной, равной ширине бульдозера, и разделенных стенками шириной до 1м. После разработки траншеи на глубину всего яруса производится разработка стенок между траншеями.

Грунт из траншеи в отвалы перемещается на расстояние 30 ... 40 м без промежуточных отвалов. При перемещении грунта на дальние расстояния с целью сокращения потерь грунта, грунт складируемая в промежуточный отвал, который по мере накопления грунта перемещается в отвал.