CC BY
17
Инженерно-технические науки Engineering and technical sciences
УДК 621.644.07;678.4
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ ЭНЕРГО-РЕСУРСОЭФФЕКТИВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГАЗОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ
Р.А. Кантюков, А.Г. Попов, И.В. Рыженков, Р.К. Гимранов, Ф.М. Мустафин, В.К. Модин
ООО «Газпром трансгаз Казань» В.П. Мешалкин
Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева
О.Б. Бутусов
Московский государственный машиностроительный университет
В.М. Панарин Тульский государственный университет
В представленной статье рассматриваются вопросы, касающиеся применения полиэтиленовых труб при производстве энерго-ресурсоэффективных конструкций газопроводных систем. В качестве примера эффективного внедрения полиэтиленовых труб в систему газификации приводится положительный опыт ООО «Газпром трансгаз Казань» (Республика Татарстан). Характеризуется специфика полиэтилена, как ресурсоемкого материала, особенности его применения в строительстве газопроводов, а также преимущества и недостатки.
Ключевые слова: газоснабжение, Республика Татарстан, газопроводные системы, полиэтиленовые трубы, энерго-ресурсоэффективные конструкции.
Введение
Строительство объектов газоснабжения всегда начинается с трудоемкого процесса разработки проекта. При подготовке проектно-сметной документации, должны быть обеспечены нормативы технических параметров объекта, в соответствии с заданием на проектирование, а также учтены факторы экономической целесообразности и экологической безопасности. С этими задачами успешно справляются проектные организации, в которых внедряются новейшие способы комплексной механиза-
ции и автоматизации трудоемких процессов проектирования.
На начальном этапе проектирования, осуществляется сбор исходных данных с выездом на место и проведение топографических работ, составляются сметы на проектно-изыскательные мероприятия. Выполнение расчетов и изготовление рабочих чертежей производится, с учетом множества данных и по отработанным методикам.
1. Отечественный опыт применения полиэтилена в строительстве газопроводов: исторический аспект.
Солидным опытом в реализации программ по газоснабжению обладает научно-проектный центр ООО «Таттрансгаз» (ныне - ООО «Газпром трансгаз Казань»), история которого началась в 1977 году, с создания проектно-сметного бюро (ПСБ) при госпредприятии «Татгаз».
За все годы своего существования, с 1980-х годов, ООО «Газпром трансгаз Казань» выполнил проектирование значительного количества газопроводов, расположенных практически во всех районах Республики Татарстан (далее - РТ), общей протяженностью более 4000 км.
В конце 1970-х годов Саратовский ГИПРОНИИГАЗ разработал проект по применению полиэтиленовых газопроводов, однако дальше эксперимента не пошел. ПСБ «Татгаз» ухватилось за эту идею, тем более, что в Республике имелся такой гигант, как предприятие «Оргсин-тез», на котором с 1980 года началось производство полиэтиленовых труб и деталей, с 1983 года - производство полиэтилена низкого давления мощностью 200 тыс. тонн. Сотрудники бывшего ПСБ «Татгаз», чтобы освоить использование нового материала именно в целях прокладки газопроводов, прошли специальное обучение в Саратовском институте ГИПРОНИИГАЗ.
В 1984 году с институтом ГИПРО-НИИГАЗ был заключен договор на научное руководство и авторский надзор. Так, в Татарстане для эффективного обеспечения газификации начали применять полиэтиленовые трубы. Впервые, они были использованы при строительстве газопровода к селу Старое Чурилино Арского района (трубопровод Арск-Чурилино: протяженность - 12 км, диаметр - 110). Всего за лето газопровод был построен, сдан в эксплуатацию, и по нему пошел газ. Для сравнения, строительство стального газопровода такой же протяженности обычно занимает три года.
Впоследствии, в том же 1984 году, впервые в бывшем СССР, в Республике Татарстан, была разработана и принята
комплексная программа по строительству газопроводов из полиэтиленовых труб, которая существенно изменила темпы газификации. Для ее эффективной реализации, на базе ремонтно-строительного управления газового хозяйства Республики, был создан трест по строительству полиэтиленовых газопроводов. А в 1985 году был проложен газопровод Лаишево-Курманаково (протяженность - 14 км, диаметр - 110, Лаишевский район РТ).
Помимо этого, ряд крупных проектов, выполненных в рамках Программы газификации РТ, представляют собой газопроводы из полиэтиленовых труб: Аэропорт 2 - Сокуры - ОПХ «Центральное» Лаишевского района; г. Нурлат, мкр. Восточный (протяженность - 9 км); Мамадыш-ский район, КП «Якинский» (7,8 км); КП «Омарский» (13,8 км); Буинский район, колхоз «Восход» (15 км); Сабинский район, колхоз «Авангард» (9,8 км); Менделеевский район, н.п. Тойгузино (9,9 км).
3. Некоторые особенности применения полиэтилена при строительстве газопроводов.
Многие годы, при строительстве газопроводов, используются положительно зарекомендовавшие себя материалы, такие как сталь. Однако, несмотря на явные преимущества их использования (прочность, относительно невысокая стоимость), они обладают целым рядом недостатков, среди которых следует отметить трудоемкость при монтаже, вследствие большого веса, подверженность коррозии, высокую теплопроводность. Поэтому, все чаще встает вопрос о применении в строительстве газопроводов таких материалов, которые обладали бы исключительно достоинствами и были бы практически лишены недостатков.
Одним из таких материалов и является полиэтилен. Это вид полимерного материала, легко перерабатываемый и легко свариваемый, обладающий исключительной пластичностью. Полиэтилен прочно вошел в жизнь человека и применяется
практически во всех сферах производства, в том числе и в газовой промышленности.
Полиэтиленовые трубы обладают целым рядом преимуществ, определяющих целесообразность и высокую эффективность их использования.
Так, полиэтиленовые трубы, используемые в газоснабжении, при проведении газопровода, укладывают прямо в грунт без специальной защиты и изоляции, в которых нуждаются стальные трубы. Полиэтиленовые трубы весят в 7 раз меньше стальных аналогичного диаметра и поставляются в бухтах или намотанными на барабаны. Поскольку они легко режутся и свариваются, трудоемкость их монтажа в 2-3 раза ниже стальных. Высокая пластичность полиэтиленовых труб для газоснабжения и прочность на разрыв позволяют прокладывать их в пучинистых грунтах и в регионах с повышенной сейсмической активностью. По мнению многих ведущих специалистов газовой отрасли, широкое применение полиэтиленовых труб в обеспечении газоснабжения способно радикальным образом изменить способы и темпы газификации. Срок их службы значительно больше, чем у металлических, а гарантийный срок их эксплуатации составляет 50 лет. Полиэтиленовые трубы не боятся почвенной коррозии, не требуют катодной защиты, легче стальных в два-четыре раза, выпускаются длинномерными отрезками, требуют меньших затрат на транспортировку и, самое главное, на строительно-монтажные работы.
При правильной организации работ, скорость строительства газопроводов, с использованием полиэтиленовых труб, в три раза выше скорости строительства из стальных труб. Стоимость строительства таких газопроводов ниже, по сравнению со строительством газопроводов из стальных труб. Затраты труда, при использовании полиэтиленовых труб в строительстве газопроводов, меньше в три раза, чем при монтаже аналогичных конструкций из стали.
Немаловажной особенностью применения полиэтиленовых труб для обеспечения газоснабжения является их высокая устойчивость к различным видам электрохимической коррозии. Расходы на защиту от коррозии снижаются практически до нуля. Использование труб из полиэтилена при ремонте изношенных газопроводов и прокладке новых (строительство газопроводов) позволяет значительно снизить остроту проблемы антикоррозийной защиты и повысить безопасность газовых объектов.
Однако, несмотря на весомые преимущества полиэтиленовых труб и мировой опыт их использования при газификации, их применение, при строительстве газопроводов, имеет некоторые ограничения:
- применение полиэтиленовых труб для прокладки надземных газопроводов ограничено, т.к. полиэтиленовые трубы чувствительны к ультрафиолетовому излучению и начинают стареть под воздействием прямых солнечных лучей;
- полиэтилен обладает повышенной кислородопроницаемостью, что затрудняет его использование в отопительных системах (ускоряется процесс коррозии в радиаторах и других металлических элементах системы);
- при переходе системы газопровода из подземной части внутрь дома, трубы, в обязательном порядке, заменяются на металлические;
- нельзя использовать полиэтиленовые трубы в сейсмоопасных районах и при температурах окружающего воздуха ниже -45°С;
- согласно СП 62.13330.2012 [2] и СП 42-101-2003 [1], в городских зонах, где транспортируется газ высокого давления (свыше 0,6 МПа), использование данных материалов недопустимо.
Несмотря на перечисленные недостатки, полиэтиленовые трубы по-прежнему остаются одним из наиболее привлекательных и удобных способов обеспечения эффективной газификации. В частности, при правильной организации, их примене-
ние может дать экономию средств в размере до 40 %, по сравнению с традиционными методами газификации, что является выгодным, с практической точки зрения.
4. Техническое оснащение строительства газопроводов из полиэтиленовых труб.
При строительстве газопроводов из полиэтиленовых труб, используются машины высокой степени автоматизации. Это позволяет снизить влияние человеческого фактора при монтаже и укладке труб и повысить безопасность, а также не использовать тяжелую технику, необходимую при прокладке стальных газопроводов. В-основном, используются трубы из полиэтилена марок ПЭ-80 и ПЭ-100. Срок службы таких труб может достигать 75 лет без каких-либо затрат на антикоррозийные мероприятия. По прочностным характеристикам, ПЭ трубы практически не уступают металлическим, но гораздо легче по весу, что снижает затраты на транспортировку и делает их удобными при монтаже (расстояние между стыками полиэтиленовых труб составляет около 400 метров). Кроме того, в настоящее время, идет активное формирование необходимой нормативной базы, позволяющей шире применять полиэтиленовые трубы для газоснабжения, с учетом положительного мирового опыта и территориальных особенностей. Уже сегодня принято решение, при строительстве газопроводов с давлением газа до 6 атмосфер, использовать только полиэтиленовые трубы. Это позволит развивать газоснабжение России в русле мировых тенденций: безопасно, быстро, надежно и экономно.
Монтаж полиэтиленовых труб низкого давления (ПНД труб) прост и универсален. В зависимости от толщины стенок, используется стыковая сварка или соединительные элементы с закладными нагревателями. Новые технологии позволяют сочетать участки полиэтиленовых труб со стальными. Герметичность системы не нарушается, благодаря использованию спе-
циально разработанных соединений-переходов. Они представляют собой неразъемные фланцевые патрубки, выполненные из указанных материалов. Удобство использования такого перехода состоит в том, что, после его установки, никакой ремонт и обслуживание не требуются.
Благодаря тому, что на рынке появились переходы со стали на полиэтилен, многие устаревшие сети стало возможным отремонтировать, произведя полную или частичную замену стальных труб полиэтиленовыми.
При этом, возможно осуществлять стыковку труб из стали и полиэтилена в удобном порядке, используя нужный вид переходника. Патрубки-переходники первоначально производились исключительно зарубежными компаниями, однако сегодня можно купить данную арматуру, изготовленную в России. Характеристики неразъемных соединений НСПС (неразъемные соединения полиэтилен-сталь) регламентируются конкретными нормами ТУ. В частности, для напорных сетей разработаны ТУ 2248-001-86324344-2009, для газопроводной отрасли используются ТУ 4859026-03321549-98. Для стальной части применяются водогазопроводные стальные трубы, выполненные по ГОСТу. Полиэтиленовые элементы также имеют свой ГОСТ, потому в их качестве можно не сомневаться.
Типоразмеры и форма соединений могут быть самыми различными. Имеются соединительные элементы для установки на прямых участках трубопроводов, а также изделия различной формы - в виде отводов под нужным углом, тройников и других вариантов неразъемного соединения для стальных и полиэтиленовых труб. Присоединение со стороны стальной части чаще всего резьбовое, для чего изделие имеет наружную или внутреннюю резьбу. Полиэтиленовая часть оснащена закладным элементом для сварки, либо соединяется с ПЭ трубами сваркой встык.
Ввиду того, что переходник имеет вес больший, чем у стандартных полиэтиленовых соединительных элементов, при монтаже переходов с одного вида трубы на другой используются компенсирующие опоры. Они защищают монтажный узел, не давая трубам смещаться. Помимо функции соединения труб из разных материалов, переходник может использоваться для выполнения отводов и изменения конфигурации сети, а также для установки на сеть стальной арматуры. Кроме того, следует учитывать нормативы, требующие применения компенсирующих опор. Укладка переходника выполняется на песчаную подушку согласно нормативам.
Патрубок сталь-полиэтилен обязателен к применению при обустройстве цокольного ввода в здание. Ввод - это участок, на котором подземный трубопровод из ПЭ труб выходит на поверхность и входит в здание на уровне цокольного этажа.
Согласно нормативам, надземная разводка газовых труб и инженерная сеть внутри здания выполняются из металлических изделий. Для соединения применяется указанный переходник.
Стоит заметить, что данное изделие очень функционально и допускает монтаж в вертикальном и горизонтальном положениях. При горизонтальном вводе, переходной патрубок удаляют от фундамента на 12 метра, защищая изолирующим футляром, изготовленным из ПЭ-80 или ПЭ-100. Футляр предохраняет устройство от повреждений и с двух сторон закрывается заглушками. Штуцеры, расположенные в
футляре, служат для забора проб воздуха. Точно так же защищается футляром вертикально расположенный переходник.
Заключение
Таким образом, полиэтиленовые трубы являются современным способом прокладки инженерных сетей. В настоящее время, трубами из полиэтилена высокого давления заменяются обветшавшие и поврежденные участки газопроводных сетей. При этом, полиэтиленовые трубы прекрасно сочетаются с новыми способами подземной прокладки - бестраншейным, бесканальным и методом направленного бурения. Переходник полиэтилен-сталь дает возможность надежно монтировать трубы из различных материалов.
Грамотное применение полиэтиленовых труб позволяет сэкономить средства на прокладке и дальнейшем обслуживании инженерных коммуникаций.
Для строительства полиэтиленовых газопроводов допускается использование соединительных деталей - неразъемных соединений (полиэтилен-сталь), при условии подтверждения их пригодности для применения в строительстве в установленном порядке.
ЛИТЕРАТУРА
1. СП 42-101-2003. Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб (взамен СП 42-104-97).
2. СП 60.13330.2012. Отопление, вентиляция и кондиционирование (Свод правил).
Рукопись поступила в редакцию 06.03.2015.
EXPERIENCE OF DEVELOPMENT OF TATARSTAN REPUBLIC GAS PIPELINE SYSTEMS ENERGY AND RESOURCE EFFECTIVE CONSTRUCTIONS WITH THE USE OF POLYETHYLENE TUBES
R. Kantukov, A. Popov, I. Rizhenkov, R. Gimranov, M. Suharev, F. Mustafin, V. Modin, V. Meshalkin,
O. Butusov, V. Panarin
In the article presented the questions of polyethylene tubes use in the production of gas pipeline energy and resource effective constructions are carried out. As an example of polyethylene tubes effective introduction in gas supplying system the positive experience of "Gasprom tattransgaz Kazan" enterprise (Tatarstan Republic) is brought out. The polyethylene specificity as resource-intensive material, the peculiarities of its application and also advantages and disadvantages are characterized.
Key words: gas supplying, Tatarstan Republic, gas pipeline systems, polyethylene tubes, energy and resource effective constructions.
