CC BY
24опыт использования пластиковых труб высокого давления концерном E.ON. разработка, сертификация, монтаж, эксплуатация и сравнение по затратам со стальными трубопроводными системами газораспределения
УДК 621.644.07 Детлеф Весслинг,
дипл. инж., Unipeг, detlef:.wessl¡ng@un¡peг.eneгgy
Вернер Вессинг,
дипл. инж., Е.О^ werner.wessing@eon.com
Сегодня в газораспределительных сетях давлением выше 1 МПа ряд европейских стран и США используют трубы не только из стали, но и из пластика. Энергетический концерн БЮЫ, проложивший в Германии подавляющее большинство таких трубопроводов для нужд коммунального газоснабжения, делится многолетним опытом разработки, монтажа и эксплуатации пластиковых и стальных трубопроводных систем. Согласно исследованиям немецких коллег начальная стоимость материалов для пластикового трубопровода газораспределительной сети превышает затраты на детали стального аналога, однако последующие монтажные и эксплуатационные расходы доказывают экономические, а также экологические преимущества использования пластиковых труб высокого давления для строительных организаций, коммунальных служб и конечных потребителей во многих случаях.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
ГАЗОСНАБЖЕНИЕ, ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, МНОГОСЛОЙНЫЕ ПЛАСТИКОВЫЕ ТРУБЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (1-1,6 МПА), ОДНОСЛОЙНЫЕ ПЛАСТИКОВЫЕ ТРУБЫ НИЗКОГО И ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ DVGW, ИССЛЕДОВАНИЕ GERG, МИНИМАЛЬНО-ИНВАЗИВНЫЕ МЕТОДЫ ПРОКЛАДКИ, ГАЗОПРОНИцАЕМОСТь, ДВУХСТАДИЙНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ.
Крупнейший в Европе частный электроэнергетический и газовый концерн E.ON AG связывает с Газпромом более 20 лет плодотворного научно-технического сотрудничества. Б.ОЫ ДС 1 января 2016 г. завершил передачу своей коммерческой деятельности в области традиционного производства электроэнергии (гидроэнергетика, природный
ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ГАЗОСНАБЖЕНИЕ
Спецвыпуск № 3 / 742 / 2016 г. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ
Газ, уГОЛь) специально создан- Рис. 1. Пластиковые трубы для высокого давления <1,6 МПа, представленные на рынке
ной компании итрег. Права на реализацию Программы научно-технического сотрудничества с ПАО «Газпром» были также переданы этой организации. В апреле 2016 г. и п!рег получила статус европейской фондовой корпорации ^Е).
Многолетним опытом сотрудничества с немецкими специалистами также обладает и ООО «Газпром межрегионгаз» -компания курирует со стороны ПАО «Газпром» раздел Программы НТС, направленный на повышение эффективности газораспределения и газопотребления. Одним из способов повышения такой эффективности в практике европейских газоэнергетических компаний служит использование пластиковых труб, сфера приме -нения которых в последнее вре -мя расширена для давления в диапазоне >1-1,6 МПа.
В Германии пластиковые системы высокого давления успешно применяются в коммунальном газоснабжении уже более 10 лет. Некоторые из них работают под давлением 1,6 МПа и значительно выше - потенциал, заложенный в многослойной конструкции, это позволяет (согласно немецким нормативам давление считается высоким начиная с 1 МПа. В России высоким считается дав -ление 0,3 МПа и выше. - Прим. ред.). Общая длина смонтированных концерном E.ON трубопроводов высокого давления из различных полимерных покрытий сегодня превышает 50 км. И протяженность эта с каждым годом растет. Сопоставимые по конструкции системы используются также в США.
Такие преимущества материала, как гибкость, небольшой вес, коррозионная стойкость без необходимости дополнительной защиты, минимально-инвазив-ные методы прокладки (плужная или фрезерная технология при небольшой ширине рабочей полосы, без необходимости об-
Ро1уе^у1еп (РЕ)
НехеЮпе (РЕ)
Бо1иРогсе Пд-^ ^ТР)
Бо1иРогсе с^с ^ТР)
Vestamid LX9030 (РА)
Конструкция Однослойный
Материал РЕ63/РЕ80/РЕ100/ PE100RC
До DN/до Ру, МПа 400/1
Вид соединения ЭС/ЭМ
Газопроницаемость* 4,46 м3/км/год
Конструкция Многослойный
Материал PE100RC (внутренний слой) PE100RC параллел. (средн. слой) PE100RC (наружный слой)
До DN/до Ру, МПа 160/1,6/2
Вид соединения ЭС/ЭМ
Газопроницаемость* 6,8 м3/км/год
Конструкция Многослойный
Материал РЕ100 Арамид (малая доля) РЕ100 (возможна добавка) 10 % Pipelon иВ45 )
До DN/до Ру, МПа 150/2,5
Вид соединения ЭС/ЭМ
Газопроницаемость* 6,88 м3/км/год
Конструкция Многослойный
Материал РЕ100 Арамид (высокая доля) РЕ100
До DN/до Ру, МПа 400/1
Вид соединения ЭС/ЭМ
Газопроницаемость* 4,46 м3/км/год
Конструкция Многослойный
Материал Полиамид (РА12)
До DN/до Ру, МПа 160/1,8
Вид соединения ЭС/ЭМ
Газопроницаемость* 0,32 м3/км/год
Pipelon 401 (РА)
Конструкция Однослойный
Материал Полиамид (РА6.12)
До DN/до Ру, МПа 250/1,6
Вид соединения ЭС/ЭМ
Газопроницаемость* 0,07 м3/км/год
* Метан при макс. Ру
HexelOne® (без защитного слоя)
HexelOne® SLM (с дополнительным защитным слоем)
HexelOne® SLM DCT
Токопроводящие полосы для контроля HexelOne® SLA
целостности и локализации Барьерный слой
Рис. 2. Ассортимент труб HexelOne® производителя egeplast (Германия)
устройства песчаной постели) позволяют строить трубопроводы высокого давления без ущерба для природы и окружающей среды. Большая часть нормативных документов для строительства и эксплуатации подобных объектов уже разработана Научно-технической ассоциацией Германии по водо- и газоснабжению (DVGW). Осенью 2016 г. все эти нормативы будут объединены в сборник«Системы пластиковых труб для давления <1,6 МПа».
ПЛАСТИКОВЫЙ «ОРКЕСТР». СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ
многослойных
И ОДНОСЛОЙНЫХ ПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ ДЛЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
На сегодняшний день сертификат DVGW имеют системы многослойных армированных термопластиковых труб So[ufoгce® ^ТР) прозводства ком -пании Pipe[ife (Нидерланды) [1] и НехеЮпе® фирмы egep[ast (Германия). Аналогичный допуск вскоре получат полиамидные системы предприятия Evonik (Германия) [2]. Усовершенствованная разработка, сокращающая затраты на удерживающий давление слой (до этого состоящий из арамидных волокон) для систем RTP, пока не сертифицирована, и для ее применения в практике требуются отдельные допуски (переводчик или специальные разрешения).
Сертификат DVGW позволяет прокладывать газораспределительные сети из пластиковых труб без надзора внешними экспертами, в результате чего исключаются дополнительные расходы. На рис. 1 приводится обзор представленных сегодня на рынке пластиковых труб в исполнении для высокого давления <1,6 МПа.
Общей особенностью предлагаемых сегодня производителями полимерных многослойных труб служит наличие удержива-
Рис. 3. Строение многослойной пластиковой трубы высокого давления Soluforce®
ющего давление среднего промежуточного слоя. Опционально предлагаются дополнительные слои - к примеру, снижающая проницаемость изоляция из алюминия или защитные кожухи с особыми свойствами, такими как устойчивость к истиранию (рис. 2). Дополнительные наружные слои увеличивают внешний диаметр, поэтому их необходимо удалять перед электромуфтовой сваркой.
Первые зрелые в техническом отношении рыночные решения систем труб высокого давления были внедрены фирмой Pipe[ife под маркой Бо^Ро^®. Свободные волокна арамида (используется при изготовлении кевларовых бронежилетов)
или полиэфира в удерживающем давление слое такой трубы позволяют достичь статической долговременной прочности до 7 МПа и более (рис. 3).
Для транспортировки жидкостей эти высокие значения давления имеют практическое значение. В газовой отрасли по причине газопроницаемости пластмасс возникает необходимость снижения максимального рабочего давления, дабы избежать так называемого эффекта разрушения защитного слоя. Под этим термином понимается ситуация, когда высокое давление при разных коэффициентах проницаемости внутреннего, промежуточного и наружного слоев со временем могут привести к образованию вздутий и тем самым к растрескиванию наружного защитного слоя.
Если бы скопление большого количества газа в удерживающем давление слое удалось пре-дотвратить, к примеру используя перфорированный наружный слой с более высокой проницаемостью или изоляционный слой из алюминия, можно было бы снова увеличить рабочее дав -ление с учетом коэффициента
Вариант с защитным слоем
из ПП (прозрачный), в будущем на ПЭ, износостойкий, для нетрадиционной укладки
Наружный слой
из PE100: испытанная технология согласно DVS 2203/2207
Внутренний слой
Газостойкость благодаря PE100 RC с допуском газов по DIN EN 1555-1 или DVGW G260
Наружный, средний и внутренние слои сплавлены вместе
Средний слой
из параллелиз. PE100 с повышенной прочностью при сжатии
Рис. 4. Современная конструкция многослойной трубы высокого давления HexelOne®
запаса прочности также для газа.
Эффект разрушения защитного слоя привел к ограничению давления до 4,2 МПа для труб RTP Soiuforce® classic. Возникновение этого эффекта также возможно в силу конструктивных свойств трубы HexelOne®. В этой системе, в отличие от продукции Soiuforce®, волокнистый материал удерживающего давление слоя заменяет обмотка из сваренных между собой полиэтиленовых лент. Количество слоев такой обмотки определяет прочность трубы на давление.
Современная конструкция трубы HexeiOne® (рис. 4) с двумя сло -ями обмотки в противоположных направлениях обеспечивает допустимое рабочее давление 1,6 МПа. При удвоении количества намотанных полиэтиленовых слоев давление можно уве -личить до 2,5-3 МПа. Уже ведутся соответствующие разработки, за которыми компания E.ON следит с большим интересом.
Многослойные конструкции требуют особых технологий соединения. Для сварки труб используется двухстадийный процесс согласно Директиве по сварке DVS 2207-1 «Сварка термопластов» (DVS - Немецкое об -щество сварки и родственных процессов). На первой стадии внутренние трубы соединяются друг с другом методом стыковой
сварки нагретым инструментом (ЭС) (рис. 5). Затем над стыковым швом помещается муфта с нагревательной спиралью, которая приваривается к наружному слою трубы методом электромуфтовой сварки (ЭМ). Исполнение муфт ЭМ отличается друг от друга. При использовании НехеЮпе® следует применять короткую муфту, а при использовании систем So[ufoгce® - армированную стекловолокном длинную муфту.
Наряду с комбинированными методами сварки также применяется технология прессового соединения (рис. 6). В трубу вставляются опорные гильзы, сверху натягиваются нажимные кольца, и все это плотно спрессовывается друг с другом. Для сборки таких соединений после ремонта применяются обжимные соединительные гильзы,
Рис. 5. Этапы соединения труб HexelOne®
имеющие удлиненный с одной стороны опорный корпус, что допускает компенсацию длины.
Проведенные компанией Е.ОЫ исследования прочности на разрыв показывают, что прочность всех протестированных сварных
Рис. 6. Система прессового соединения для труб Нехе[Опе® с внутренней опорной гильзой
Рис. 7. Полиамид - сооружение трубопровода (бухта, сварные соединения ЭМ и ЭС)
и прессовых соединительных конструкций значительно превышает прочность трубы.
Известные на сегодня системы одностенных труб высокого давления (<1,6 МПа) изготовлены из полиамидов. Эти трубы не настолько гибкие, как аналоги из полиэтилена, рассчитанные на давление до 1 МПа, и многослой -ные трубы высокого давления. При использовании труб в бухтах такая «негибкость»усиливает продольный деформационный эффект, когда размотанная и уло -женная в горизонталь труба дол -гое время стремится вернуться в исходное скрученное состояние.
К преимуществам полиамидных систем следует отнести значительно более низкую газопроницаемость в сравнении с полиэтиленовыми трубами (без
дополнительного изоляционного слоя из алюминия). У них также отсутствует или снижен так называемый быстрый рост трещин RCP (rapid crack propagation), которым отличаются полиэтиленовые трубы. Характерному для многослойных конструкций эффекту разрушения защитного слоя одностенные системы не подвержены.
Молекулярная структура полиамида способна поглощать больше воды, чем полиэтилен. Это может привести к образова -нию пузырьков в наплыве сварного шва. Однако исследования компании Kiwa Technology (Нидерланды) показали, что это, как правило, не влияет на сварное соединение.
Процесс соединения одностенных труб высокого давления
Рис. 8. Примеры рабочих стандартов DVGW: сертификация, строительство и эксплуатация
одностадиен и, соответственно, более прост, чем в случае с многослойными системами. Можно использовать стандартные методы стыковой сварки нагретым инструментом (ЭС) или электромуфтовой сварки (ЭМ) аналогично полиэтиленовым трубам для давления до 1 МПа. Технологии ремонта также стандартны (рис. 7).
сертификационные, лабораторные и полевые испытания пластиковых трубопроводов для газораспределительных систем высокого давления
Для сертификации систем пластиковых труб высокого давления в настоящее время имеются следующие рабочие стандарты DVGW: УР 642 (армированные волокном трубы из ПЭ, RTP), УР 643 (гибкий рукав, армирован -ный тканью из синтетического материала), GW 335-А5 (РЕ-многослойные трубы с армированием, растянутые РЕ-трубы) и GW 335-А6 (трубы из РА).
Наряду с сертификацией материалов в новый свод правил DVGW также будут внесены пер -вые дополнения, касающиеся прокладки пластиковых систем (стандарт G 472). Испытание давлением (опрессовка) уже готовых трубопроводов будет проводиться согласно рабочему стандарту G 469. На рис. 8 представлены актуальные рабочие стандарты (ос-
Рис. 9. Труба HexelOne® после испытания на давление разрыва в лаборатории компании E.ON в Эссене
нования для проведения испытания, приложения и временные стандарты на метод испытаний) для получения допуска, сооружения и эксплуатации систем пластмассовых трубопроводов высокого давления.
Ожидается, что осенью 2016 г. комплексный стандарт DVGW для систем пластиковых труб <1,6 МПа будет издан.
Дополнительно к своду правил DVGW для Группы Е.ОЫ разрабо -тано руководство по прокладке систем пластиковых труб для давления <1,6 МПа. Оно позволяет легко проводить предварительную оценку проекта и определять, пригодна ли к использованию определенная система пластиковых труб, как с технической точки зрения, так и с учетом экономических аспектов. Опыт «общения» с пластиковыми трубопроводами концерна Е.ОЫ был включен в это руководство.
За словами «опыт Е.ОЫ» скрываются годы системных исследований, реализация проектов газоснабжения [4] и дальнейшая их эксплуатация. На сегодня эти исследования в большинстве своем завершены. В рамках темы
«Пластиковые трубопроводы высокого давления <1,6 МПа» были проведены кратковременные и долгосрочные испытания труб и фитингов на прочность и герметичность соединения, определены проницаемость и давление разрыва для новых, а также длительное время эксплуатируемых труб [3]. К примеру, при испытаниях на разрыв трубы НехеЮпе® в лаборатории Е.ОЫ в Эссене критическое давление со -
ставило около 10,5 МПа (рис. 9).
Помимо продукции компании egepiast (HexeiOne®) концерном E.ON для прокладки газораспределительных сетей высокого давления также использовались другие системы, такие, к приме -ру, как Soiuforce® classic фирмы Pipeiife (рис. 10). Вне зависимости от рамочных условий (место прокладки, открытое либо закрытое исполнение, пропускная способность трубопровода,
Рис. 10. Применение труб RTP фирмы Pipe[ife (Нидерланды) при строительстве газопроводов.
Рис. 11. Тканевый шланг высокого давления Primus Line® фирмы Radiinger (Германия)
Изготовитель РА 1
Изготовитель РА 2
Изготовитель РА 3
Армированный РЕ
PE100RC (max. PN 10)
Сталь Испании (DN150)
Сталь ФРГ (DN150)
0 100.000 200.000 300.000 400.000 500.000 600.000 700.000 800.000 900.000 1.000.000 1.100.000
Цены в Евро
■ Укладка Подготовка ■ Контроль ■ Проектирование Обслуживание ■ Материал поверхности
Рис. 12. Сравнение общих затрат (сооружение и эксплуатация) на протяжении всего жизненного цикла для газопроводов из стали Ду 150 и пластмассы DN 110
его диаметр, рабочее давление) практика стройплощадок подтвердила такие преимущества пластиковых труб перед стальными, как легкость монтажа и меньшее количество фитингов. Существует еще ряд нерешенных проблем, таких как ремонт повреждений многослойных труб и оперативное подключение дополнительных клиентов. Эти вопросы требуют дополнительных разработок производителей, работа в этом направлении в E.ON уже ведется.
Наряду с системой пластиковых труб жесткой конструкции концерн E.ON также успешно протестировал систему тканевых шлангов высокого давления Primus Line® производства компании Radiinger (Германия). Эта система подходит для санации трубопроводов с использованием рукава, в частности также возможно увеличение давления по сравнению со старым трубопроводом (рис. 11). Благодаря этому можно восстанавливать большие участки трубопровода
за одну рабочую операцию. Используя полученные компанией E.ON результаты, производитель получил для системы сертификат DVGW и успешно применял ее в течение многих лет [5].
пластик или сталь. сравнение затрат для трубопроводов
Один из проектов Европейской группы исследований в области использования газа (GERG), в котором концерн E.ON принял деятельное участие наряду с ком -панией Kiwa Technology (Нидерланды), ставил целью снижение капиталовложений на строительство газопроводов, и в частности сравнение стоимости таких трубопроводов из стальных либо пластиковых труб высокого давления. В рамках проекта также исследовались различные запорные технологии для пластиковых труб, позволяющие осуществлять ремонт без остановки подающего трубопровода.
Сравнение экономических показателей проводилось на осно-
ве трубопровода длиной 3650 м с рабочим давлением 1 МПа. В качестве конкурентных предложений рассматривались:
• стальные трубы Ду 150 и Ду 200 в открытом исполнении,
• пластиковые трубы DN 110 и DN 160 (PE 100-RC, HexeiOne® и различные полиамиды) в открытом исполнении либо при прокладке плужной технологией.
Сопоставление затрат на основе предложений строительных предприятий показало экономическое преимущество почти всех рассматриваемых пластмасс перед системой стальных труб. На рис. 12 приводится сравнение об -щих затрат (€/м) на сооружение газопроводов и их эксплуатацию на протяжении всего жизненного цикла при оптимальныхусло -виях эксплуатации, небольшом диаметре трубы и прокладке плужной технологией. Кроме того, иллюстрация содержит детальную информацию о затратах на проектирование, материалы, монтаж, проверку и техническое
Рис. 13. Сопоставление преимуществ и недостатков систем трубопроводов: стальная система (стандарт) и Hexe[One®SLM (<1,6 МПа)
Оцениваемая позиция Стальная труба (стандарт) Полимерная труба (Нехе[Опе)®
Материал Рабочее давление +++ О (макс. 1,6 МПа)
Диаметр +++ О (<Ду 160 мм)
Строительство в заповеднике - - +++
Ширина рабочей полосы О ++
Открытая траншея О +
Строительство трубопровода Заделка в грунт по пахотной и фрезерной технологии О +++
Засыпка песком О ++
Механическая защита О +
Гибкость плети труб О +++
Компоненты/ Колена/фитинги (стоимость) ++ О
трубопровод Запорная арматура + О
Испытание давлением Проверка согласно G469 О О
Корр. защита Активная и пассивная коррозионная защита О ++
+++ - очень положительно, - ----очень отрицательно, О - нейтрально
обслуживание. Эти данные позволяют говорить об экономии 35-60 %, которые могут принести пластиковые многослойные трубы в сравнении с немецкой стальной системой открытого исполнения. Наименее затратной из них, согласно исследованию, следует считать систему многослойных труб из армированного полиэтилена НехеЮпе®.
Стоимость одностенных полиамидных систем также вызывает интерес, хотя такой погонаж и дороже, чем продукция из полиэтилена. Более простые компоненты могли бы, пожалуй, компенсировать указанную разницу затрат. Поэтому Группа компаний Б.ОЫ продолжает следить за обо -ими вариантами выполнения.
В целом исследование GERG на сегодняшний день выявило следующее:
• затраты на материалы при использовании систем пластиковых труб выше, чем при использовании сопоставимой стальной системы;
• напротив, при прокладке пластиковых систем возможно применять так называемую плужную технологию, которая дает преимущества в затратах
для организации, эксплуатирующей сеть;
• преимущества в затратах при использовании систем пластиковых труб увеличиваются при уменьшении диаметра трубопроводов;
• применение пластиковых трубопроводов обеспечивает расширение круга клиентов за счетудаленных потребителей в сельской местности(биогазовые установки, предприятия, небольшие населенные пункты), так как здесь в полной мере проявляются преимущества использования трубы в рулонах и прокладки с применением плужной или фрезерной технологии при небольшом количестве ответвлений трубопровода.
сделано в германии. практический опыт прокладки и эксплуатации пластиковых трубопроводов концерна E.ON
На основании данных сравнительного анализа GERG и результатов собственных испытаний [3], [4] в компании Е.ОЫ
было принято решение применить систему пластиковых труб НехеЮпе® для одного из текущих проектов. Клиентом выступало производственное предприятие в Баварии, переводящее свои отопительные системы с жидкого топлива на природный газ. Газопровод высокого давления, который для этого нужно было проложить в сельской местности, соответствовал рамочным условиям экономичной минимально-инвазивной прокладки с использованием продукта компании egep[ast Hexe[One®SLM (рис. 2). Благодаря выбранному исполнению с защитным кожухом из полипропилена стала возможной прокладка без песчаной постели.
Рамочные условия строительного проекта были условно разделены на технические и эколо-гические аспекты.
Технические рамочные условия:
• длина трубопровода, общая: 6500 м;
• длина трубопровода, дифференцированная: 3200 м DN 110 и 3300 м DN 160;
• рабочее давление (газ): 1,4 МПа;
Рис. 14. Сооружение трубопровода компании E.ON с использованием продукции Нехе10пе®. Поставка труб в бухтах и минимально-инвазивная прокладка
Рис. 15. Сварка участка трубопровода и укладка нитки Нехе10пе®
потребители/клиенты: на момент сооружения трубопровода только один потребитель: крупная производственная компания. Однако были смонтированы два ответвления трубопровода с шаровыми затворами для обеспечения возможности присоединения в будущем;
небольшая продолжительность строительных работ была обязательным условием (требование клиента); производство не должно было останавливаться(требование клиента);
имелась возможность применения труб НехеЮпе® в бухтах (максимальная длина - около 145 м, средняя длина - около 107 м, количество мест сварных соединений - 61);
• технология прокладки: 80 % плужная технология и 20 % фрезерная технология (при скальном грунте);
• тип прокладки: без песчаной постели благодаря исполнению труб с соответствующим защитным кожухом. Экологические нормы/компенсации на восстановление растительного покрова
• Так как наиболее оптимальный маршрут для прокладки трассы большей частью проходил через природоохранную зону, экологическое ведомство выдало разрешение на строительство с учетом строгих требований, касающихся минимального вмешательства в природу. Среди прочего выдвигались следующие требования: малая ширина рабочей поло-
сы, ограниченное использование грузовых автомобилей для транспортировки песка и вырытого грунта, максимальный срок для рытья траншеи и прокладки трубопровода -1-2 дня.
• Необходимые компенсации на восстановление растительного покрова как следствие строительного мероприятия в значительной степени уменьшились благодаря использованию ми-нимально-инвазивных рабочих процессов.
• Этап утверждения сократился по причине одобрения строительства собственниками и арендаторами сельскохозяйственных площадей. Относительно небольшое вмешательство в природу удалось использовать в качестве решающего аргумента при переговорах с владельцами земель -ных участков.
При проектировании трубопровода в качестве вспомогательного справочного инструмента была разработана таблица технической оценки по параметрам: «материал», «сооружение трубопровода», «компоненты трубопровода», «приемочное испытание давлением» и «защита от коррозии». Эта таблица, приведенная на рис. 13, позволяет видеть соответствующие преимущества и недостатки обеих систем трубопроводов: стального и HexelOne®SLM.
К примеру, если выбрать в гра -фе «сооружение трубопровода» плужную или фрезерную технологию прокладки,у пластиковой системы возникают явные преференции. Напротив, если требуется прокладка в открытом исполнении с большим диаметром труб и большим количеством ответвлений, преимуществами обладает стальная система. Такого рода справочный материал убедительно демонстрирует необходимость предварительных детальных анализов для облегчения принятия решения.
Рис. 16. Неразрушающие испытания многослойных пластиковых труб
Рис. 17. Документ природоохранной службы окружной администрации Нюрнберга, предоставленный компании, занимавшейся сооружением трубопровода
Сметная стоимость работ, составленная строительным подрядчиком, показала значительную экономию затрат при использовании продукта Hexe[One®SLM и тем самым подтвердила предварительные расчеты.
Практический опыт, полученный компанией E.ON при работе с трубами НехеЮпе®, оказался исключительно положительным. Подтвердились проектные ожидания касательно использования и обработки этой относительно новой продукции, при этом все требования экологического ведомства были учтены и выполнены.
100% 90% 60% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
1. Строительный проект выполнен из НехеЮпе
100%
Благодаря большей степени защиты при доставке на барабанах (рис. 14) трубы НехеЮпе® в бухтах не были повреждены. Размотка труб не вызвала осо -бых проблем.
Изготовление сварных соединений (стыковая и муфтовая сварка) было таким же простым, как и при работе с одностенными полиэтиленовыми трубопроводами. После размотки бухты следующий барабан устанавливался на завершающем участке проложенного трубопровода, и начало рулона сваривалось с концом ранее уложенной трубы (рис. 15).
2. Проектирование завершено, решение в пользу НехеЮпе®
НехеЮпе®
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
100%
СТАЛЬ
75,6%
НехеЮпе®
Неразрушающий контроль 19 муфтовых соединений с использованием ультразвуковых фазированных решеток, а также испытание снятых наплывов сварных стыковых соединений на изгиб (ВВВ-тест) подтвердили, что сварные соединения выполнены надлежащим образом (рис. 16). В соответствии с местными условиями сваренный трубопровод был уложен на землю задолго до укладки в грунт (рис. 15). Благодаря этому уда -лось в максимальной степени снять продольное деформационное напряжение материала.
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
3. Строительный проект выполнен из стали
100%
СТАЛЬ
НехеЮпе®
Рис. 18. Сопоставление затрат трех строительных проектов компании E.ON (Нехе[Опе® по сравнению со сталью)
Стоимость материале
Земляные работы
100» 90» 80» 70» 40% 50» 10» 30* 20»
45%
НехеЮпе®
мо»
90» 80» 70» 60» 50» 10» 30» 20»
100%
СТАЛЬ
юок
90»
во»
70» 10» 50» 10» 30» 20»
НехеЮпе®
100%
СТАЛЬ
100» 90» 80» 70» 10» 50» 10» 30» 20»
НехеЮпе®
100%
СТАЛЬ
НехеЮпе®
Рис. 19. Сопоставление затрат в % для разделов проекта «Материал», «Катодная защита от коррозии», «Сооружение трубопровода» и «Земляные работы» (Нехе10пе®/сталь, строительный проект 1)
• Прокладка труб в бухтах осуществлялась без проблем, быстро и с минимальным вмешательством. Плужная технология применялась для прокладки примерно 80 % трубопровода, в условиях скального грунта (около 20 %)использовался фрезерный канавокопатель.
• Требуемые сжатые сроки строительных работ удалось обеспечить только благодаря широкому применению плужной технологии. При этом подключаемое к системе газоснабжения предприятие своей производственной деятельности не прекращало.
• Заключительное испытание давлением прошло без технических проблем.
• При прокладке газопровода в природоохранной зоне удалось полностью выполнить требования экологического ведомства, что было официально подтверждено по окончании строительства (рис. 17). Дополнительное сравнение
фактических затрат при использовании труб Hexe[0ne®SLM со стоимостью предложенного строительным подрядчиком классического стального исполнения в очередной раз оказалось в пользу многослойного пластика. В ходе строительства при существующих особенностях трассы удалось снизить строительные затраты примерно на 34 % по сравнению со стальной альтернативой, тем самым сэкономив около 270 000 €, или около
41 €/м. Эта сумма определена исходя из одинаковой длины трассы, но строгие экологические требования почти наверняка заставили бы увеличить протяженность стального газопровода в обход природоохранной зоны. Так что окончательный экономический эффект пластиковых труб оказался бы еще большим.
За первым опытом строительства пластикового газопровода последовал второй. Сравнительная калькуляция затрат дала около 25 % за использование пластика, в ходе строительства и последующей эксплуатации трубопровода эти цифры подтвердились. Третий конкурс выявил сравнительно небольшую экономию - всего около 5 %. Это объяснялось большим количеством ответвлений и относительно высокой стоимостью компонентов в то время. В итоге было утверждено стальное исполнение, но сейчас в концерне E.0N склоняются к мнению, что при существующих на сегодня ценах на сталь и пластик выгоднее было бы строить газопровод из продукции Hexe[0ne® (рис. 18).
Детальный анализ таких разделов проекта, как «Материал», «Катодная защита от коррозии» (КЗК), «Сооружение трубопровода» и «Земляные работы», показывает, что затраты на пластиковые компоненты примерно в 2 раза выше, но при этом вложения в земляные работы, монтаж и КЗК составляют лишь одну треть затрат на стальное исполнение (рис. 19). Все это приводит
к выводу, что при строительстве трубопровода решение в пользу какого-либо материала можно принимать только после общего расчета. Но в любом случае мно -голетнее отслеживание темы «Системы пластмассовых труб для сферы высокого давления газа» в Е.0Ы считается оправданным. Благодаря тесному сотрудничеству с промышленными предприятиями и научно-техническим сообществом DVGW уже сегодня для сооружения новых и санации существующих трубо -проводов доступны системы, со -четающие простоту технического применения, надежность эксплуатации, экологическую и экономическую выгоду для сервисных организаций и потребителей.
ЛИТЕРАТУРА :
1. Вернер Вессинг, Райнхард Бёргель. Новые системы пластмассовых труб для сферы высокого давления // ЬЬг (Отраслевой журнал по вопросам воды и сооружения подземных трубопроводов). - 2005. - № 9.
2. Вернер Вессинг, Андреас Дове, Райнер Гёринг. Полиамид 12 (РА12) для систем высокого давления д ля газоснабжения -отдельный допуск для давления до 18 бар после многолетних испытаний // 3Р inteгnationa[ (48). - 2009. - № 8-9.
3. Вернер Вессинг, Дитер Ханзельманн. Пластмассовые трубы для сферы высокого давления газа - технология, практика, сравнение затрат // ЬЬг (Отраслевой журнал по вопросам воды и сооружения подземных трубопроводов). - 2011. - № 11.
4. Вернер Вессинг, Рольф Зименс. Практический опыт прокладки пластмассового трубопровода высокого давления // Мюнхенская конференция по вопросам применения пластмассовых труб. - 27-28 марта 2014 г., Мюнхен.
5. Хорст Штиммельмайр. Новый гибкий напорный трубопровод для восстановления сетей трубопроводов в сфере высокого давления // ЬЬг (Отраслевой журнал по вопросам воды и сооружения подземных трубопроводов). -2003. - № 2.
