Методический материал
для студентов 3-4 курса (конспекты лекций)
Строительство газопроводов из полиэтиленовых труб
Дисциплина: Монтаж оборудования и систем газоснабжения
Специальность: Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения.
Методические материалы подготовлены в связи с отсутствием учебников и учебных пособий по данному курсу для колледжей и средних специальных учебных заведений, в помощь студентам очного и заочного отделения в подготовке к экзаменам и к защите дипломного проекта.
Курс лекций разработан в соответствии с примерной программой по дисциплине.
В курсе лекций отражены основные положения по строительству полиэтиленовых труб, даны рекомендации по применению машин и механизмов, технологии производства работ.
Содержание
Тема 1. Пластмассовые трубы в строительстве
Тема 2. Трубы и соединительные детали
Тема 3. Технология сварки полиэтиленовых труб
Тема 4. Специальные методы контроля сварных соединений полиэтиленовых газопроводов
Тема 5. Экспресс методы контроля сварных соединений полиэтиленовых газопроводов
Тема 6. Монтажные работы на полиэтиленовых газопроводах
Тема 7. Присоединение полиэтиленовых газопроводов к оборудованию (разъемные и неразъемные)
Тема 8. Устройство полиэтиленовых вводов
Тема 9. Переходы газопроводов через преграды
Тема 10. Испытание и сдача в эксплуатацию объектов газоснабжения
Введение
Зарождение газовой промышленности относится к концу 18-начала 19 веков, когда газ, получаемый из каменного угля (светильный газ), стали использовать для освещения родов Западной Европы.
Первые газораспределительные газопроводы в Росси начали строится с 1835г. из чугунных труб и до 1946г. поступление в сети газоснабжения природного газа - не вызывали особых забот у эксплуатационщиков.
Светильный газ содержал в себе небольшие количества паров смолы, которая, поступая с газом подземные газопроводы при охлаждении вжаживались на внутренних стенках труб и защищала раструбные соединения, уплотнение которых осуществлялось конопаткой просмоленным канатом с последующей зачеканкой.
Природный газ, не имеющий смол в своем составе и обессмоленный канат теряет свою уплотняющую способность.
Газ герметизации раструбных соединений также способствовало бурное развитии наземного городского транспорта.
В итоге с 1960г чугунные газопроводы начали выводиться из эксплуатации.
В 1931г в связи с расширением Московского газового завода и вводом в эксплуатацию завода «Нефтегаз» в Москве началось строительство первых газопроводов и стальных труб.
Однако более чем полувековой опыт эксплуатации стальных распределительных газопроводов показал, что в большинстве случаев нормативный срок службы в 40 лет не выдерживается. В этой связи начались поиски альтернативного материала для подземных газопроводов. Многочисленные опыты по использованию для рассматриваемых целей асбестоцементных труб, энтузиастом которых был И.В. Бородин (МИСИ им. В.В. Куйбышева), не обеспечивали стабильных результатов из-за трудности организации крупномонтажного производства труб с необходимой газонепроницаемостью. Серьезным препятствием была высокая стоимость труб, связанная с использованием высококачественного асбеста.
Другой альтернативой стали трубы из полимерных материалов. Наиболее подходящими по свойствам оказались поливинилхлорид и полиэтилен.
По инициативе института «Мосинжпроект» в 1958-1960гг совместно с трестом «Мосгаз» были проведены опытно-конструкторские и экспериментальные работы по определению возможности и условий эксплуатации пластмассовых подземных газопроводов.
Первые в России подземный распределительный газопровод из ПВХ-труб отечественного производства был построен в августе 1959г в Москве. А в августе 1961г в Москве был построен первый полиэтиленовый газопровод.
В течение трех лет, начиная с первого года эксплуатации, сначала еженедельно, а потом ежемесячно на опытных пластмассовых газопроводах, проводились систематические наблюдения и измерения. Эти наблюдения не выявили каких-либо отклонений и нарушений и подтвердили правильность принятых решений.
Несмотря на подходящие для газопроводов свойств ПВХ трубы из него не получили распространения по следующим причинам:
- отсутствовали способы получения соединения в условиях строительной площадки
- не было достаточно качественных клеев и не было достаточно прочных раструбных соединений, что не позволило осуществлять надежные врезки
В этой связи ПЭ трубы имеют неоспоримое преимущества, поскольку прекрасно соединяются в полевых условиях и могут поставляться на стройку длинномерными плетями.
Но были факторы, которые еще практически целое десятилетие сдерживали рост строительства ПЭ газопроводов:
- малый объем производства ПЭ высокой плотности
- отсутствие производства литых соединений
- отсутствие производства сварочного оборудования
- отсутствие системы подготовки квалифицированных сварщиков
- неотработанность методов контроля сварных соединений
- недостаточная проработка нормативной и методической литературы по строительству
Проведенные ОАО «Гипрониигаз» научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы позволили решить большинство задач. Все полученные недоработки нашли отражение в нормативно- технической документации, разработанной в тот период СП 42-101-96, свод правил по строительству и контролю качества сварных соединений, СП 42-105-99.
В этот же период было налажено производство газопроводных труб по специальным сериям ТУ 6-19-352-87 на заводе ОАО «Казаньоргсинтез»
Все это дало возможность нарастить темпы внедрения ПЭ труб. Появление в середине 90-х импортных и отечественных труб, а также сварочной техники с элементами автоматизации сварки позволило снять ряд ограничений по применению ПЭ труб в городах и применить их для реконструкции стальных изношенных газопроводов. В результате на начало 1998г в РФ эксплуатировалось около 11000 км ПЭ газопроводов.
Анализ динамики строительства ПЭ газопроводов в России за последние 6 лет свидетельствует о том, что, несмотря на сложную экономическую ситуацию, внутри страны, темпы использования ПЭ труб непрерывно нарастают. Наблюдается устойчивая тенденция к перераспределению объемов строящихся газопроводов в пользу ПЭ труб.
Запроектированные и построенные в соответствии с новыми требованиями ПЭ газопроводы показали свою надежность при эксплуатации. За период строительства с 1980 по 1997гг на территории России официально зарегистрировано только 73 аварийные ситуации на ПЭ газопроводов, что на порядок меньше, чем на аналогичных стальных сетях. По данным на 1998г отмечено 12 аварий, 1999 - 3 аварии. Анализ причин, вызвавших разрушение ПЭ труб, показывает, что все без исключения аварии наступали не по причине потери трубам своих качеств, а из-за несоблюдения в ряде случаев соответствующих норм при проведении смр.
Проведенные ОАО «Гипрониигаз» расчеты по стоимости строительства газопроводов из стальных и ПЭ труб свидетельствует о том, что за счет отсутствия изоляционных работ и контроля их качества, сокращение объемов сварочных работ, снижение объема трубоукладочных работ и др. стоимость смр по строительству ПЭ газопроводов, меньше по сравнению со стальными на 15-20%.
Трубы из полиэтилена нашли свое применение и при восстановлении работоспособности городских изношенных газопроводных сетей. Широкое распространение получил метод протяжки ПЭ труб внутри стальных.
В настоящее время в крупных городах реконструкции старых газопроводов единственный путь повышения надежности систем газораспределения.
Тема 1. Пластмассовые трубы в строительстве
Полиэтилен классификация и характеристики
Полиэтилен (ПЭ, РЕ) - легкоперерабатываемый и легкосвариваемый материал, имеющий на 50-85% кристаллическую структуру, обладает исключительной пластичностью. Производится методом полимеризации углеводородного газа этилена.
В зависимости от плотности различают полиэтилен низкой, средней, высокой плотности. Для газопроводов используют полиэтилен низкой плотности (РЕМD), высокой (РЕНD) - которые практически не имеют недостатков.
Средней плотности (РЕLD) - был только на экспериментальных газопроводах в 60гг.
С 1995г в России полиэтилен квалифицируется по значению минимальной длительной прочности (МК8); ПЭ 63, ПЭ 80, ПЭ 100.
В настоящее время это самый оптимальный материал для систем давлением до!,2МПа.
Классификация трубных марок полимеров осуществляется в соответствии с международными стандартами 18О 12162 и 18О 9080, и определят минимальную длительную прочность ПЭ труб.
МР8 в свою очередь определяется по зависимости, стойкости к внутреннему давлению от времени его воздействия. Испытания проводят на образцах, нагруженных внутренним давлением, которое создает в стенке трубы напряжение заданного уровня.
Специфическая особенность полимеров - это их способность к деформациям со временем от приложенных нагрузок. Чем меньше скорость нарастания деформаций, тем дольше срок службы и наоборот. Этот процесс носит также название усталости или длительной прочности.
Таким образом, под долговечностью понимается способность материала труб сохранять необходимый запас прочности к концу планируемого эксплутаиионного периода при заданном давлении и температуре эксплуатации.
Таким образом, если МРS превышает 10 МПа, то полиэтилен будет ПЭ 100.
Значения МКS используют для определения максимального рабочего давления МОR.
МОР = _2МRS
С(SDR-1)
где С - коэффициент запаса прочности определяется условиями работы, по требованиям международных стандартов должно быть не менее 2,5
SDR - отношение минимального наружного
диаметра к номинальной толщине стенки трубы, чем меньше SDR тем толще труба и, следовательно, дороже.