CC BY
147
УДК 622.692.4
М. М. Фаттахов, О. В. Глухова, Е. В. Салагаева, С. М. Сергеев
Комбинированные трубы из термопластов нового поколения и современные технологии для строительства трубопроводов нефтегазовой и инженерной инфраструктуры
Уфимский государственный нефтяной технический университет 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел./факс: (347) 228-25-55
Для закрытия ниши в потребности труб из термопластов на повышенное давление (свыше 1.0 мПа) разработан новый класс труб — комбинированные трубы, стенка которых состоит из двух функциональных оболочек.
Ключевые слова: трубы из термопластов, бипластмассовые и металлопластовые трубы.
С начала второй половины прошлого столетия широкое распространение получили трубы из термопластов: поливинилхлорида, полиэтилена и полипропилена для сооружения низконапорных трубопроводов (до 1.0 мПа).
Несмотря на большое разнообразие труб из различных полимерных материалов, трубы из полиэтилена (ПЭ) остаются наиболее привлекательными для сооружения трубопроводных систем водоснабжения, канализации и газоснабжения, так как ведется постоянное совершенствование рецептуры исходного сырья, которым занимаются несколько ведущих мировых производителей, добившихся за последние 35 лет четырехкратного увеличения показателя длительной прочности (от ПЭ 32 через ПЭ 50, ПЭ 63, ПЭ 80 к ПЭ 100 и ПЭ 125), расчетный и нормативный срок службы которых составляет более 100 лет 1 2, а потенциальная или прогнозируемая долговечность, рассчитанная с учетом запаса прочности — 300 лет 3.
Комплекс положительных свойств и высокая технологичность монтажа трубопроводов вследствие совершенной технологии сварки труб и наличия современного сварочного оборудования обеспечили массовое применение полиэтиленовых труб на нефтепромыслах и в трубопроводных системах инженерной инфраструктуры 4 5. По объемам применения на первом месте стоит система газоснабжения (межпоселковые газопроводы), на втором — водоснабжение и водоотведение, и далее системы, транспортирующие коррозионно-активные среды нефтегазопромыслов и химических производств.
Дата поступления 30.11.06
Низкая работоспособность трубопроводов по причине интенсивного коррозионного разрушения на нефтепромыслах, химических производствах и магистральных водоводах явилась толчком для разработки пластмассовых труб, рассчитанных на более высокие рабочие давления.
В последние годы ряд производителей освоил производство стеклопластиковых труб. Трубы из стеклопластика производятся в большом диапазоне диаметров (75—500 мм) и на рабочие давления до 20 мПа в АО «Даг-нефть» (Дагестан), заводом стеклопластико-вых труб (г. Казань) и несколькими малыми предприятиями в г. Пермь (АО «ТСТ», «Поток-М»). Нельзя не отметить и появившиеся в последние годы стекло-базальто-пласти-ковые трубы для горячего водоснабжения и теплоснабжения, производство которых освоено компанией «Сантехпром» (г. Москва) 6. Такие трубы обладают рядом достоинств, в частности, высокой прочностью и коррозион-ностойкостью, но имеют только разъемные соединения: резьбовые на герметиках, раструбные с уплотнительными манжетами и осевой фиксацией гибкой чекой или накидной гайкой, что не отвечает требованием правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности. Причем эти соединительные узлы являются самым уязвимым элементом трубопроводов, особенно при прокладке в слабых грунтах и строительстве подводных переходов, т. е. в условиях возможного изгиба трубопроводов.
Для закрытия ниши в потребности высоконадежных пластмассовых труб повышенного давления (до 4.0 мПа) разработан новый класс труб — комбинированные, у которых стенка состоит из двух функциональных оболочек. В качестве герметизирующей оболочки используются тонкостенные трубы из термопластов ( полиэтилен, полипропилен), а силовые оболочки формируются намоткой на наружную поверхность полиэтиленовых труб стекло-
пластиковой оболочки с обеспечением адгезионной связи между оболочками. Эти трубы являются бипластмассовыми, но в процессе их производства они получили название «трубы стеклопластиковые комбинированные» (ТСК) 7
ТСК качественно превосходят все существующие виды труб, т. к. имеют равнопрочные соединения с телом труб и абсолютную герметичность тела трубы и соединения, т. е. всего трубопровода.
В процессе монтажа полиэтиленовые оболочки соединяемых труб свариваются встык, а стеклопластиковые оболочки соединяются клеемеханической муфтой.
Производство стеклопластиковых комбинированных труб диаметрами 75, 130, 190 и 290 мм освоено в г. Чернушка (Пермская обл.) и в г. Когалым (Тюменская обл.). Трубы эксплуатируются более 10 лет на нефтегазо-промыслах в Ставропольском крае, Удмуртии, Пермской и Тюменской обл.
Разработка и организация производства бипластмассовых труб по времени совпала с разработкой металлопластовых труб (МПТ). Металлопластовые трубы (МПТ) изготавливаются методом экструзии из полимерных материалов (полиэтилен низкого давления) с одновременным армированием стальным сварным каркасом из проволоки с последующим оформлением законцовок под резьбовое, муфтовое, фланцевое или сварное соединение труб между собой. В каждой точке пересечения продольные и спиральные проволоки каркаса свариваются контактной сваркой. Законцовка под фланцевое соединение приваривается к трубе с использованием сварки трением 8.
Металлопластовые трубы в настоящее время производят несколько предприятий: ООО «Мепос» и ЗАО «Полимак» (г. Екатеринбург), ЗАО «Нижнетагильский трубный завод» (г. Нижний Тагил), ЗАО «Кавказтранс-газ» (г. Ставрополь), НГДУ «Чекмагушнефть» (г. Дюртюли). По ТУ ЗАО «Полимак» данные трубы имеют название — полимерные армированные трубы (ПАТ). Эти трубы отличаются по названию, будучи изготовленными по разным ТУ, но принципиальных различий по тексту ТУ и в технологии их изготовления нет, так как трубы и конструктивные элементы одного типоразмера различных изготовителей имеют достаточно близкие геометрические и прочностные характеристики.
МПТ выпускаются следующих типоразмеров: 95, 115, 140 и 200 мм и комплектуются отводами с различными углами. Разработаны новые типоразмеры труб: 160 и 225 мм.
Металлопластовые трубы эксплуатируются на нефтяных месторождениях Сибири, Удмуртии, Башкирии, Северного Кавказа и Западного Урала с 1989 г. В настоящее время на выкидных линиях нефтяных скважин и в системах нефтесбора эксплуатируется около 3000 км трубопроводов из МПТ с рабочим давлением до 4.0 мПа, в качестве водоводов питьевого водоснабжения — свыше 300 км трубопроводов различных типоразмеров.
Учитывая температурно-временную зависимость прочности полимерных материалов, длительную прочность бипластмассовых и ме-таллопластовых труб и их соединений можно оценить проведением длительных гидравлических испытаний. Результаты проведенных гидростатических и гидроциклических испытаний бипластмассовых и металлопластовых труб на гидравлическом стенде показали, что вышеуказанные трубы могут быть рекомендованы для монтажа трубопроводов при рабочем давлении до 4.0 мПа. По результатам испытаний установлено, что прогнозируемый срок эксплуатации бипластмассовых и метал-лопластовых труб с клеесварными и сварными соединениями составляет не менее 50 лет.
Литература
1. Schulte U. 100 Jahre Lebensdauer. Kunststoffe 87 (1997) 2.- Р. 203-206.
2. Schulte U. Optimierte Eigenschaften. Kunststoffe 96 (2006) 1.- Р. 46.
3. Кимельблат В. И. // Полимерные трубы.-2006. №1.- С. 42.
4. Пермяков Н. Г., Агапчев В. И. // Нефтяное хозяйство.- 1995.- №9.- С.18.
5. Агапчев В. И., Виноградов Д. А. Трубопроводы из полимерных и композиционных материалов.- М.: ИНТЭР, 2004.- 228 с.
6. ТУ 2296-001-4570-1416-03. Трубы, соединительные детали и соединения из стекло-базальтопла-стиков «Армпласт».- М.: 2003,- С. 33.
7. РД 39Р-00147105-037-04. Инструкция по применению пластмассовых труб на нефтепромыслах.- Уфа: ИПТЭР, 2004,- С. 72.
8. Агапчев В. И., Виноградов Д. А. // Нефтяное хозяйство.- 2005.- №2.- С. 106.
