13 февраля 2013

Опыт эксплуатации полимерно-контейнерного грунтозаполняемого балластирующего устройства марки ПКБУ

Опыт эксплуатации полимерно-контейнерного
грунтозаполняемого балластирующего устройства марки ПКБУ

   История применения грунтозаполняемых балластирующих устройств, изготовленных из полимерных материалов, началась в начале 80-х годов прошлого века, когда нефтегазовой отраслью проводилось активное расширение трубопроводной транспортной сети на всей территории СССР. В связи с тем, что значительная часть трубопроводов прокладывалась в сложных гидрогеологических условиях, значительно возросла потребность в различных типах балластирующих устройств, применяемых для обеспечения устойчивости положения трубопроводов (против всплытия).
   Используемые железобетонные балластирующие устройства, несмотря на широкую область применения, имели два существенных недостатка: высокую стоимость и сложность доставки в отдаленные труднодоступные районы с плохо развитой инфраструктурой. Для решения этих задач ведущими отраслевыми институтами была реализована концепция, согласно которой были разработаны новые на тот момент виды балластирующих устройств из полимерных материалов, в которых в качестве материала для балластировки применялся минеральный грунт. При этом должны были быть обеспечены высокая надежность и долговечность изделий.
   Одним из таких новых видов балластирующих устройств стало полимерно-контейнерное балластирующее устройство с грунтовым заполнителем (ПКБУ), разработанное институтом НИПИоргнефтегазстрой совместно с ЦНИЛПконтейнер Минхимпрома СССР при участии ВНИИСТа и треста Союзгазспецстрой Главтрубопроводстроя.
   Первые опытно-промышленные испытания партии ПКБУ были проведены в два этапа в период с 1983 по 1985 гг. при строительстве газопровода Уренгой Центр I. Испытания проводила межведомственная приемочная комиссия, в которой принимал участие один из создателей конструкции ПКБУ Харис Касьянович Мухаметдинов (на фото 1 в центре).
   По результатам испытаний после паводков 1984 г. и 1985 г. установленные на газопроводе ПКБУ обеспечили устойчивость положения газопровода на проектных отметках. Сборка и установка ПКБУ (фото 2, 3) проводились в сложных климатических условиях, что не помешало провести установку опытной партии на проектные отметки (фото 4). Результаты опытно-промышленных испытаний были признаны успешными, вследствие чего ПКБУ были рекомендованы для дальнейшего применения на объектах строительства и ремонта магистральных трубопроводов.
   К настоящему времени различные модификации ПКБУ активно применяются при строительстве новых и ремонте действующих трубопроводов. Общий срок службы первых установленных ПКБУ в нашей стране составляет более 29 лет.
 
fo1.jpg
 
Фото 1. Участники межведомственной приемочной комиссии на проведении опытно‑промышленных
испытаний ПКБУ, 1983 г.
 
fo2.jpg
 
Фото 2. Сборка группы ПКБУ перед монтажом на газопровод, 1983 г.
 
fo3.jpg
 
Фото 3.  Установка группы из четырех ПКБУ на газопровод «Уренгой Центр 1» с помощью крана-трубоукладчика, 1983 г.
 
fo4.jpg
 
Фото 4.  Установленные группы ПКБУ на газопроводе.

   ЗАО «Газпром СтройТЭК Салават», в числе ряда компаний нефтегазовой отрасли, продолжает
развивать направление балластировки трубопроводов с применением
полимерно-контейнерных грунтозаполненных устройств.
   В 2011 году ЗАО «Газпром СтройТЭК Салават», являясь комплексным поставщиком специализированной продукции и производителем средств балластировки, в рамках научно‑исследовательской работы по повышению качества и надежности поставляемой продукции и оптимизации конструкций для балластировки трубопроводов провело информационный поиск по определению объектов строительства трубопроводов, на которых впервые применялись ПКБУ. Основной задачей было определение состояния балластирующих устройств после максимально продолжительного периода эксплуатации и оценки возможности продления ресурса работы средств балластировки.
   В результате были определены участки строительства газопровода «Уренгой-Центр» в районе КС «Алгасово» Моршанского УМГ, в пойме реки Цна, на которых в период с 1983 по 1985 гг. проводились опытно‑промышленные испытания ПКБУ, изготовленных в соответствии с ТУ 6-19-210-82 в объеме 2500 комплектов, с применением которых было забалластировано около 10 км газопровода диаметром 1420мм.
   Компанией ЗАО «Газпром СтройТЭК Салават» было инициировано вскрытие трубопровода (шурфирование) в пойме реки Цна для изучения и оценки состояния ПКБУ, отбора образцов для исследований и испытаний на остаточный ресурс.
   Была организована совместная рабочая группа, в состав которой вошли  представители ООО «Газпром ВНИИГАЗ», являющегося научным центром ОАО «Газпром», ЗАО «Газпром СтройТЭК Салават» и ООО «ФИРМА НАУКА» (фото 5), сотрудники которого в период с 1983-1985 гг. принимали участие в проведении опытно-промышленных испытаний ПКБУ.
   Рабочая группа при активном участии представителей эксплуатирующей организации Моршанского УМГ ООО «Газпром трансгаз Москва» в декабре 2011 г. провела шурфирование в пойме р. Цна (фото 6), в результате которого была демонтирована группа из четырех ПКБУ, установленная на газопровод в 1983 г.
   Работы по демонтажу проводились в следующей последовательности:
С помощью шурфирования было определено местонахождение и границы группы, состоящей из четырех комплектов ПКБУ (фото 7).
С применением экскаватора вдоль газопровода с одной стороны была отрыта траншея и частично освобождена от грунта группа ПКБУ (фото 8, 9).
Дальнейшие земляные работы, в том числе и извлечение грунта из емкостей ПКБУ были остановлены, из-за наполнения траншеи грунтовыми водами и образованием оползней краевых участков. Рабочей группой было принято решение об извлечении ПКБУ без сохранения целостности конструкции. В процессе работ были извлечены фрагменты контейнерной части ПКБУ, а также металлические элементы конструкции распорной рамки. Извлеченные элементы были отсортированы, промаркированы.
 
fo5.jpg
 
Фото 5. Справа налево: Д.А. Комаров, В.В. Саркисов (ЗАО «Газпром СтройТЭК Салават),

В.В. Вавилов, Д.А. Кашинцев (ООО «Газпром ВНИИГАЗ») и представитель Моршанского УМГ ООО «Газпром Трансгаз Москва». Рабочая группа, проводившая шурфирование в пойме р. Цна в декабре 2011 г.

 
fo6.jpg 

 Фото 6.  Начало процесса шурфирования.
 
 
fo7.jpg
 
Фото 7.  Определение положения группы ПКБУ на газопроводе.
 
 
fo8a.jpg
 
Фото 8.  Разработка шурфа экскаватором.
 
fo9.jpg    fo9a.jpg 

 Фото 9.  Вскрытие группы ПКБУ на газопроводе.
 
   В результате визуальной оценки в процессе работ по вскрытию участка трубопровода с установленной на него группой ПКБУ отмечено следующее:
   - Глубина траншеи от верхней части элементов ПКБУ до поверхности земли составила более 1 м, что соответствует требованиям действующих нормативных документов;
   - Группа ПКБУ находилась в удовлетворительном состоянии, целостность конструкции не нарушена;
   - Разрушений структуры технической ткани, швов, металлических элементов конструкции на доступной для визуального наблюдения части ПКБУ до начала демонтажа с последовательным разрушением конструкции не обнаружено;
   - Деформаций конструкции не наблюдалось, видимых следов коррозии металлических частей ПКБУ не отмечено;
   - В местах контакта ПКБУ с изоляционным покрытием трубопровода видимых повреждений покрытия не обнаружено.
   После окончания работ по вскрытию группы ПКБУ образцы элементов контейнерной части конструкции были идентифицированы и в дальнейшем переданы в исследовательскую лабораторию ОАО «Научно-исследовательский институт нетканых материалов» (ОАО «НИИНМ) для оценки их фактического состояния и подтверждения соответствия материалов, доставленных из поймы р. Цна, требованиям ТУ. Результаты испытаний приведены в таблице 1.
   Также в испытательную лабораторию были переданы сохранившиеся элементы тканевой части ПКБУ 1983 г., оставшиеся после опытно-промышленных испытаний и не подверженные воздействию водной и грунтовой сред. Это стало возможным благодаря Василию Ивановичу Калинину (фото 10,11), более 60 лет проработавшему в сфере трубопроводного транспорта, большую часть из которых он трудился в Моршанском УМГ. Даже находясь на пенсии, Василий Иванович не покинул любимую работу, продолжая трудиться над архивом управления. Только благодаря помощи Василия Ивановича были обнаружены материалы  опытно-промышленных испытаний, а также сохранившиеся элементы тканевой части ПКБУ.
 
fo10.jpg
 
Фото 10.  Василий Иванович Калинин.
 
fo11.jpg
 
Фото 11.  Передача тканевой части ПКБУ 1983 г. представителю  ЗАО «Газпром СтройТЭК Салават».
 
Таблица 1
Наименование показателя

полотна «Поникон»
Величина показателей*Нормативный показатель на нитепрошивное полотно,
применяемое для изготовления ПКБУ
по ТУ 6-19-210-82
Нормативный показатель по ВСН 39-1.9-003-98 к тканям техническим
(Приложение 1)
материал, извлеченный из траншеи после 29 лет
эксплуатации
снижение характеристик по сравнению с нормативными,
%
Поверхностная плотность, г/м2 397,7 - 335±17 не более 400
Разрывная нагрузка, кгс
- по длинe
- по ширине


287,7
335,0


4,1%
-


не менее 300
не менее 300


не менее 300
не менее 300
Удлинение при разрыве, %
- по длине
- по ширине


31,3
31,0


4,3%
3,3%


не более 30
не более 30


не более 30
не более 30
* в таблице приведены усредненные значения измерений.
 
   В результате проведенных работ можно отметить следующее:
   1. Полимерно-контейнерное устройство марки ПКБУ образца 1983 г. на протяжении более 29 лет эксплуатации сохранило целостность конструкции и работоспособность.
   2. Проведенные в аккредитованной лаборатории (ОАО «НИИНМ») испытания тканевых элементов ПКБУ подтвердили, что нитепрошивное полотно «Поникон» из полиамидных нитей после 29 лет эксплуатации в земле сохранило свои физико-механические и эксплуатационные свойства.
   3. Снижение основных характеристик материала части ПКБУ, изготовленной из нитепрошивного полотна «Поникон», за 29 лет эксплуатации не превышает 4,5%, что более чем в два раза ниже допустимого снижения характеристик при лабораторных климатических испытаниях согласно требованиям ВСН 39-1.9-003-98, что позволяет сделать вывод о возможности продления ресурса работоспособности конструкций ПКБУ.
   4. В настоящее время при изготовлении грунтозаполняемых балластирующих конструкций вместо нитепрошивного полотна «Поникон» применяются долговечные в грунтовых условиях технические ткани, имеющие более высокие физико-механические характеристики.
   5. Металлические элементы ПКБУ изготавливались из труб диаметром 76 мм и 60 мм с толщиной стенки 4 мм. Деформаций конструкции не наблюдалось, видимых следов коррозии металлических частей на момент шурфирования не отмечено.
   6. В процессе хранения элементов металлической части ПКБУ до передачи их в лабораторию отмечалось появление видимых следов коррозии, проявившихся вследствие воздействия атмосферного воздуха. Результаты исследований, проведенных в 2012 г., показали удовлетворительное состояние металлических элементов ПКБУ. В дальнейшем, в рамках развития научной программы ЗАО «Газпром СтройТЭК Салават», эти материалы будут использоваться для исследования свойств и характеристик тканевой и металлической частей конструкции ПКБУ с целью оценки ресурса работоспособности изделия.
 
Начальник отдела НИР ЗАО «Газпром СтройТЭК Салават» Д.А. Комаров
 
 
 
 





© 2011-2017 АО «Газпром СтройТЭК Салават»
Москва, просп. Вернадского, д.6, БЦ "Капитолий"
Схема проезда
В оформлении и наполнении сайта использовались материалы www.gazprom.ru