Способы укладки изолированных труб и секций в траншею

Доставленные на трассу изолированные трубы или секции разгружа­ют вдоль траншеи на расстоянии 1 - 1,5 м от бровки. Изолированный тру­бопровод в траншею можно укладывать тремя способами: 1) опуская сек­ции или отдельные трубы со сваркой их в траншее; 2) опуская сваренные из труб или секций плети с последовательным наращиванием их в приподня­том положении или на подкладках; 3) опуская плети непрерывной ниткой с бермы траншеи.

Изолированные трубы перед укладкой в траншею укрупняют в сек­ции с изоляцией сварных стыков. Аналогично секции укрупняют в плети или непрерывную нитку (рис 6.23, а). Трубы или секции вначале укладыва­ют краном-трубоукладчиком на подкладки-лежки (рис. 6.23, б), а затем пра­вят концы труб (рис. 6.23, в) и зачищают кромки (рис. 6.23, г).

Для центровки кромок соединяемых секций и фиксации требуемого зазора используют краны-трубоукладчики (рис 6.23, д), внутренние и на­ружные центраторы (рис 6.23, е) При сварке стыка кран-трубоукладчик поддерживает поданную секцию. Как правило, стык сваривают два сварщи­ка (см. рис. 6.23, а), причем вначале подбирают режим и производят сварку первого (корневого) слоя (рис. 6.23, ж), а затем последующих (рис. 6.23, з, и) Первый слой заваривают на 3/4 его длины. Затем снимают центратор и переносят его для центровки следующего стыка, куда краном-трубоуклад­чиком подается очередная секция. Пока сварщики доваривают оставшуюся 1/4 стыка первого слоя, монтажники готовят к сварке новый стык. Последу­ющие слои этого стыка заваривает другое звено сварщиков, состоящее тоже из двух человек (рис. 6.23, з, и), а первые два сварщика в это время перехо­дят к новому стыку и т.д. Неповоротные стыки сваривают снизу, лежа под трубой, уложенной на лежках (рис 6.23, з) или в приямке траншеи. При этом режим сварочного тока подбирают с меньшими характеристиками, чем для поворотных стыков.

На практике применяют также поточно-расчлененный метод сварки неповоротных (потолочных) стыков, при котором звено слесарей-сборщи­ков подготавливает стык к сварке корневого слоя, а четыре сварщика быстро его заваривают. После этого они также быстро подваривают изнутри его нижнюю часть и видимые дефекты в остальной части окружности трубы. После внутренней подварки и зачистки сборщики, расчищающие наружный слой шлака, перемещаются с центратором на сборку следующего стыка, а сварщики накладывают остальные слои шва, включая облицовочный.

Почти также сваривают отдельные изолированные секции в плеть. Внутренняя подварка несколько сдерживает темп работ, но плеть при этом наращивается практически непрерывно. Сварку производят снизу вверх, лучше всего на токе обратной полярности, дающим большую глубину проплавления.

Рис. 6.23 – Сборка и сварка изолированных труб и секций в плети и укладка их в траншею: а – организация работ на трассе, б – укладка секций на подкладки, в, г – правка концов труб и зачистка кромок, д – подтаскивание секций к месту монтажа стыка, е - центрирование стыка центратором и его прихватка, ж – подбор режима сварки первого (корневого) стыка, з, и – сварка последующих слоев, к – очистка поверхности стыка, л, м - нанесение грунтовки и битумной мастики, н – обертывание стыка рулонным материалом, о – схема укладки изолированного трубопровода в траншею; 1 – трубы, 2 – рабочие места сварщиков и слесарей-сборщиков, 3 – стыки свариваемых труб, 4 – штанга с электрокабелем, 5 – кран-трубоукладчик, 6 – экскаватор, 7 – электросварочные аппараты, 8 – центратор, 9 – битумоплавильный котел, 10 – оберточный материал, 11 – сваренный трубопровод, К1, К2, К3 – краны-трубоукладчики

Стыки сварных труб или секций необходимо изолировать. Для этого вначале поверхность трубы на расстоянии 0,5 м по обе стороны от стыка очищают (см. рис. 6.23, к), а затем последовательно наносят грунтовку, ма­стику и рулонный оберточный материал. Грунтовку наносят на сухую по­верхность сразу после очистки стыка (см. рис. 6.23, л), а мастику - в горя­чем виде (170 - 180 °С), поливая поверхность стыка из шланга от насоса котла и растирая снизу полотенцем (см. рис. 6.23, м)

Рулонным материалом стыки обертывают по горячему битуму с на­хлесткой витков 2 - 3 см (рис. 6.25, н). Очистку, грунтовку и изоляцию зон сварных стыков трубопроводов больших диаметров (1020 -1420 мм) можно производить механизировано, применяя комплекс типа ИС, состоящий из очистной, грунтовочной и изоляционной установок, каждая из которых под­держивается и перемещается от стыка к стыку трубоукладчиком.

Отдельные трубы и секции трубопровода укладывают в траншею стреловым краном или краном-трубоукладчиком. Длинные секции или тру­бы опускают несколькими кранами с помощью гибких полотенец. Для изо­ляции стыков трубопровода в траншее используют те же приямки, что и при сварке стыков, а горячую мастику подают непосредственно к ним, что в це­лом усложняет производство работ и замедляет темпы прокладки трубопро­водов.

Поэтому при наличии на трассе достаточного количества кранов или кранов-трубоукладчиков, а также возможностей для сварки отдельных труб и секций в плети или непрерывную нить более эффективной является ук­ладка трубопровода плетями или непрерывной ниткой, для чего их с бермы траншеи укладывают на дно четырьмя или тремя кранами-трубоукладчика­ми (рис. 6.23, о), из которых трубоукладчик К1 опускает плеть на дно тран­шеи, высвобождает мягкий захват и переходит в новое положение перед трубоукладчиком КЗ. Затем трубоукладчик К2 опускает плеть и переходит в положение впереди К1 и т.д.

Процесс укладки сопровождается остановками, вызванными необхо­димостью перехода последнего трубоукладчика в голову колонны. При ук­ладке трубопровода во избежании резких его перегибов в вертикальной и горизонтальной плоскостях краны-трубоукладчики расставляют на опреде­ленных расстояниях друг от друга в зависимости от диаметра укладывае­мых труб. Так, при диаметре труб до 529 мм это расстояние составляет 15 - 25 м; при диаметре 529 - 30 м; 720 мм - 35 м; 1020 мм - 30 - 45 м; 1220, 1420 мм – 30 - 40 м. Высота подъема изолированной плети или нитки над землей не должна превышать 1 м при работе тремя и более трубоукладчи­ками и 0,8 м при работе двумя трубоукладчиками (во время перехода одно­го из трубоукладчиков в новое положение трубопровод при этом опускают на землю).

Во избежание повреждения изоляции захват трубопровода, его подъ­ем, перемещение и опускание следует производить при помощи мягких по­лотенец, причем плавно, без рывков и ударов трубопровода о стенки и дно траншеи. В случае повреждений изолировочного покрытия труб их нужно устранять до опускания трубопровода на дно траншеи. В траншее исправ­ляют только те повреждения, которые произошли непосредственно при опускании трубопровода.

Особенностью сооружения магистральных трубопроводов является непрерывное линейное перемещение фронта работ, при котором основные технологические процессы неоднократно повторяются. Это такие работы: подготовка и расчистка трассы; развозка труб и укрупненных на трубосва­рочной базе трубных секций; их сварка в непрерывный трубопровод (нит­ку); отрывка траншей вдоль трубопровода; очистка, изоляция и укладка тру­бопровода в траншею; испытание и засыпка трубопровода

Способы изоляционно-укладочных работ и применяемые меха­низмы. Изоляционно-укладочные работы на трассе выполняют двумя ос­новными способами - раздельным и совмещенным. При раздельном спосо­бе трубы или их секции вначале изолируют на стационарной базе, а затем сваривают на трассе в плети или непрерывную нитку с изоляцией стыков и последующей укладкой трубопровода в траншею. При совмещенном мето­де сваренный в непрерывную нитку трубопровод укладывает колонна пере­двигающихся вдоль траншеи машин, осуществляющих одновременную его очистку и изоляцию в полевых условиях.

Технологическая последовательность операций при раздельном ме­тоде такова: трубопровод сваривают в непрерывную нитку на берме тран­шеи из изолированных на базе секций труб и затем изолируют на трассе стыки между секциями; отрывают траншею, укладывают трубопровод с бермы траншеи на ее дно с помощью трубоукладчиков и мягких захватов (полотенец), так как применение троллейных подвесок может повредить изоляционное покрытие труб. Укладку трубопровода ведут способом после­довательного переезда трубоукладчиков (рис. 6.24, а).

При совме­щенном методе все работы по очистке, изоляции и укладке трубопровода выполняет одна комплексно-механизированная изоляционно-укладочная колонна, имеющая в своем распоряжении всю необходимую технику (рис. 6.24, б).

Рис. 6.24 – Методы укладки стальных трубопроводов

а, б – раздельным и совмещенным методами, в – расстановка трубоукладчиков и других механизмов изоляционно-укладочной колонны; 1 – 6 – краны-трубоукладчики, 7, 8 – очистная и изоляционная машины, 9 - изолированный трубопровод

 

Изоляционно-укладочные работы совмещенным методом производят с применением кранов-трубоукладчиков, которые с помощью подвижных троллейных подвесок удерживают трубопровод на нужной высоте и переме­щаются вдоль трассы, сопровождая самоходные машины (см. рис. 6.24, б). Обычно в комплект машин для выполнения изоляционно-укладочных ра­бот, кроме трубоукладчиков, входят очистные и изоляционные машины, ус­тановки для сушки трубопровода, битумозаправщики и др.

При совмещенном методе укладки магистральных трубопроводов к началу изоляционно-укладочных работ трубопровод на берме траншеи должен быть сварен в непрерывную нитку, а траншея отрыта на полный про­филь. Далее на трубопроводе монтируют очистную (ОМ) и изоляционную (ИМ) машины, поднимают его трубоукладчиками, расположенными на оп­ределенном расстоянии друг от друга, и начинают движение всей колонны, производя комплексно-механизированным способом очистку, изоляцию и укладку трубопровода в траншею.

Для очистки трубопровода применяют самоходные одно-, двухроторные очистные машины, снабженные скребками и металлическими щетками типа ОМЛ и ОМ. Эти же машины наносят на очищенную по­верхность грунтовочный слой, посредством второго рабочего ор­гана - праймерного устройства. Для очистки и праймирования трубопро­водов применяют следующие машины для труб диаметром 168 - 325 мм - 0МЛ-8А, 325 - 529 мм - ОМ-5221, 631 - 820 мм - ОМЛ-4, для труб диаме­тром 1020, 1220 и 1420 мм - соответственно ОМЛ-12, ОМ-121 и ОМ-1422.

Для изоляции очищенного трубопровода используют самоходные изоляционные машины двух типов ИМ - для изоляции би­тумными покрытиями с последующей обмоткой армирующими и защитны­ми рулонными материалами (стеклохолстом, бумагой, бризолом, гидроизолом), ИЛ - для изоляции трубопровода полимерными лентами. Для изоляции труб битумом при­меняют следующие машины для труб диаметром 168 - 299 мм - ИМ-2А, 325 -529 мм - ИМ-521, 631 - 820 мм - ИМ-17, 1020 мм - ИМП-7М, 1020 -1220 мм -ИМ-121 и для труб диаметром 1420 мм - ИМ-1422.

Также применяются комбинированные машины, так называемые комбайны, выполняющие операции очистки и изоляции труб, что очень удобно при производстве работ.

Для изоляции труб липкими полимерными материалами применяют следующие машины для труб диаметром 351 - 720 мм - ИМ-6П, 920 -1020 мм - ИМ-19, 529 - 1020 мм - ИМ-25, 1020 мм - комбинированную машину ОИМ-1, для очистки и изоляции труб диаметром 1020 - 1420 мм - ИЛ-1422. Они движутся по трубопроводу в процессе намотки ленты со скоростью 100 - 300 м/ч. Машины типа ИЛ для изоляции полимерными лентами и ИМ-1422 имеют по четыре шпули, что позволяет наносить двухслойную изоляцию.

Технология комплексно-механизированной прокладки трубопро­водов колонной машин. Для обеспечения нормальной работы очистной и изоляционной машин в процессе укладки трубопровода его поддерживают трубоукладчиками, необходимое количество и мощности которых зависят от диаметра и толщины стенок труб, рельефа трассы и характера грунтов. Обычно используют пять-шесть трубоукладчиков, а для труб особо боль­ших диаметров (1220 - 1420 мм) шесть-восемь и даже десять трубоуклад­чиков.

Характерная схема организации работы изоляционно-укладочной ко­лонны при укладке магистрального стального трубопровода совмещенным методом работ показана на рис 6.24, б. Трубоукладчики 1 и 2 с помощью троллейных подвесок поднимают трубопровод с бермы траншеи для про­хождения очистной машины 7, расположенной между ними. Применение троллейных подвесок позволяет трубоукладчикам в процессе изоляционно-укладочных работ непрерывно перемещаться вдоль траншеи с постоянным подъемом трубопровода.

По мере движения трубоукладчики 1 и 2, имея различные вылеты стрелы, смещают трубопровод в сторону траншеи. Трубоукладчики 3 и 4 поддерживают трубопровод для обеспечения возможности работы изоляци­онной машины 8, расположенной в конце колонны. Этими же трубоуклад­чиками смещают опускаемый вниз трубопровод (показан пунктиром) вмес­те с изоляционной машиной на ось траншеи и, таким образом, изоляцию трубопровода производят непосредственно над траншеей.

Главной особенностью совмещенного метода выполнения изоляци­онно-укладочных работ механизированной колонной является необходи­мость непрерывного удержания приподнятого участка трубопровода груп­пой трубоукладчиков (см. рис. 6.24, б), как при перемещении вдоль трассы, так и при многочисленных технологических остановках в течение смены. При определении оптимальных интервалов между трубоукладчиками поми­мо устойчивости последних и прочности трубопровода учитывают также условия, обеспечивающие качественное выполнение очистных и изоляци­онных работ, а именно, необходимость подъема трубопровода на требуемую технологическую высоту в зоне прохождения очистной и изоляционной ма­шин, скорость затвердения битумной мастики и др.

Необходимые расстояния между трубоукладчиками в зависимости от диаметров трубопровода при совмещенном методе изоляционно-укла­дочных работ, а также расстояния от очистной и изоляционной машин до трубоукладчиков приведены в приложении 3, составленной применительно к об­щей схеме расстановки машин при укладке стальных магистральных водо­водов, рассмотренной на рис 6.24, в.

 

Рис. 6.25 – Схемы расположения трубоукладчиков и машин в изоляционно-укладочной колонне при совмещенном способе производства работ для трубопроводов различных диаметров

а – 529 – 820 мм, б – 1020 мм, в – 1220 мм, г – 1420 мм

ОЧ – очистная машина, ИЗ – изоляционная машина, СТ – сушильная установка, l₁, l₂ – расстояние между трубоукладчиками и группами трубоукладчиков

Рис. 6.26 – Схемы расположения трубоукладчиков и машин в изоляционно-укладочной колонне при совмещенном способе производства работ для трубопроводов различных диаметров при использовании комбайнов

а – 529 - 820 мм, б – 1020 мм, в – 1220 мм, г – 1420 мм

СТ – сушильная установка, К – комбайн для очистки и изоляции трубопровода, l₁, l₂ – расстояние между трубоукладчиками и группами трубоукладчиков

 

Количество кранов-трубоукладчиков в изоляционно-укладочной ко­лонне зависит от способа прокладки трубопровода и его диаметра. На рис. 6.25 представлены рекомендуемые схемы расположения кранов-трубоукладчиков и сопутствующих машин в колонне для различных диаме­тров трубопроводов при их прокладке совмещенным методом, а на рис. 6.26 - то же при использовании комбайнов для очистки и изоляции трубопровода. Примерные расстояния между кранами-трубоукладчиками или их группами при этом даны в приложении 3.

При раздельном методе прокладки трубопровода рекомендуются другие схемы (рис. 6.27), а расстояния между кранами-трубоукладчиками при этом даны в приложении 3.

 

Рис. 6.27 – Схемы расположения трубоукладчиков и машин в изоляционно-укладочной колонне для трубопроводов различных диаметров при раздельном методе работ

а – 529 мм, б – 720 – 1020 мм, в – 1220 - 1420 мм

СТ – сушильная установка, ИЗ – изоляционная машина, ОЧ – очистная машина, l₁, l₂ , l₃ – расстояние между трубоукладчиками

 

Как видно из этих схем, при раздельном методе прокладки трубопро­вода требуется меньшее количество кранов-трубоукладчиков. Например, если при совмещенном методе для прокладки трубопровода диаметром 1420 мм требуется 7 кранов-трубоукладчиков, то при раздельном методе всего 4.

Представляет также интерес так называемый «бесподъемный» спо­соб укладки изолированного трубопровода на дно траншеи, образующегося как при раздельном способе прокладки стальных трубопроводов, так и при сварке трубопровода на трассе из труб с заводской изоляцией. В последнем случае после антикоррозионной изоляции сварных стыков также получают расположенную на берме траншеи готовую нитку трубопровода, которую требуется уложить на дно траншеи.

При этом способе траншея со стороны трубопровода, лежащего вдоль нее на берме, может быть выполнена с откосом 35 - 45° для предот­вращения обрушения стенки траншеи, особенно если она проложена в ма­лоустойчивых грунтах. Далее с помощью бульдозера, отвал которого обли­цован амортизирующим материалом, чтобы не повредить изоляцию трубо­провода, начинают последовательно сдвигать его конец на ось траншеи.

Первую сдвижку трубопровода производят усилием бульдозера на расстоянии 33 - 46 м от начала нитки трубопровода, вследствие чего конец трубопровода зависает в траншее и фиксируется между ее стенками. Вторую сдвижку трубопровода делают на расстоянии 46 - 58 м от начала нит­ки, вследствие чего конец трубопровода длиной 200 - 250 м и массой до 120 т (при диаметре 1420 мм) зависает в траншее, изгибаясь под собствен­ным весом в вертикальной плоскости. В то же время трубопровод под воз­действием внешней сдвигающей силы от бульдозера изогнут в горизонталь­ной плоскости. Поэтому трубопровод, нахо­дясь в напряженном состоянии, начинает самопроизвольно укладываться в траншею за счет потенциальной энергии изгиба, переходящей в кинетичес­кую. Процесс укладки трубопровода на дно траншеи происходит быстро без его перекатывания и закручивания.

Особенности изоляции трубопроводов полимерными лентами. Перед началом работ изоляционная машина должна быть заземлена, а так­же оборудована устройством для снятия статического электричества с по­верхности ленты. Изоляционные ленты следует наматывать на трубопровод по свеженанесенной (невысохшей) грунтовке при температуре окружающе­го воздуха не ниже -40 °С. При температуре воздуха ниже +10 °С рулоны ленты и обертки перед нанесением необходимо выдержать не менее 48 ч в теплом помещении при температуре не ниже +15 °С (но не выше +45 °С). При температуре воздуха ниже +3 °С поверхность изолируемого трубопро­вода надо подогревать до температуры не ниже +15 °С (но не выше +50 °С). Изоляционные и оберточные ленты наносят без перекосов, морщин, гофр, отвисаний с величиной нахлеста: для однослойного покрытия - не менее 3 см, для двухслойного - на 50 % ширины ленты плюс 3 см.

Важным условием, обеспечивающим плотное прилегание ленты по всей защищаемой поверхности и создающим герметичность в нахлесте, является постоянное натяжение ленты со следующими усилиями:

 

Температура воздуха, °С +40 +20 -30

Натяжение, кгс на 1 см ширины 1,0 - 1,5 1,5 - 2,0 2,0 - 3,0

 

При установке на шпулю машины нового рулона ленты конец нанесенного полотнища нужно приподнять на 10 - 15 см и под него подло­жить начало разматываемого рулона. Эти концы разглаживают на изолиру­емой поверхности и затем прижимают рукой до нахлеста их последующим, витком ленты. При изоляции трубопроводов импортными лентами у свар­ных швов допускается, как исключение, наличие узкой (1,0 - 1,5 мм) поло­сы с неплотным прилеганием изоляционной ленты; эти неплотности при за­сыпке трубопровода должны исчезнуть.