Способы заделки трубопроводов на судах

Обновлено: 20.05.2024

Правила проектирования и строительства

The offshore pipelines. Design and construction

Предисловие

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - Акционерное общество "Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству, эксплуатации трубопроводов и объектов ТЭК - Инжиниринговая нефтегазовая компания" (АО ВНИИСТ)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет

Введение

Свод правил выполнен авторским коллективом АО ВНИИСТ (руководитель разработки - канд. техн. наук А.О.Иванцов; исполнители: инж. , инж. Е.А.Фомина).

1 Область применения

Настоящий свод правил устанавливает правила проектирования и строительства морских стальных трубопроводов (далее - морские трубопроводы) для транспортирования углеводородов во внутренних и территориальных морях, а также на континентальном шельфе.

Свод правил распространяется на подводные участки морских магистральных газонефтепродуктопроводов условным диаметром до 1200 мм включительно с внутренним давлением транспортируемого продукта при выходе на береговой участок до 10 МПа включительно, связывающие морские стационарные платформы, хранилища и терминалы отгрузки с береговой запорной арматурой.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 8.010-2013 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений. Основные положения

ГОСТ 9.602-2016 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 17.5.3.04-83 Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель

ГОСТ 17.5.3.06-85 Охрана природы. Земли. Требования к определению норм снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ

ГОСТ 2405-88 Манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры. Общие технические условия

ГОСТ 6996-66 Сварные соединения. Методы определения механических свойств

ГОСТ 7512-82 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод

ГОСТ Р 8.563-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений

ГОСТ Р 51164-98 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ Р 55724-2013 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые

СП 14.13330.2014 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах" (с изменением N 1)

СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"

СП 38.13330.2012 "СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)"

СП 45.13330.2017 "СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты"

СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"

СП 115.13330.2011 "СНиП 22-01-95 Геофизика опасных природных воздействий"

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов(сводов правил) в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 величина заглубления: Разница между уровнями расположения верхней образующей трубопровода и естественным уровнем грунта морского дна.

3.2 всплеск давления: Резкое изменение давления, вызываемое сбоем установившегося режима потока в трубопроводной системе.

3.3 давление избыточное: Разность двух абсолютных давлений, наружного гидростатического и внутреннего.

3.4 давление рабочее (нормативное): Величина давления в трубопроводе, устанавливаемая в проектной документации.

3.5 давление расчетное: Максимальное избыточное давление, на которое производится расчет на прочность при обосновании основных параметров, обеспечивающих надежную эксплуатацию морского трубопровода в течение расчетного ресурса.

3.6 длина провисающего участка трубопровода: Длина трубопровода, не соприкасающегося с морским дном или опорными устройствами.

3.7 допускаемые напряжения: Максимальные суммарные напряжения в трубопроводе (продольные, кольцевые и тангенциальные), допускаемые нормами.

3.8 захлест: Кольцевое стыковое сварное соединение, соединяющее протяженные участки морского трубопровода.

3.9 испытательное давление: Нормированное давление, при котором производится испытание трубопровода перед сдачей его в эксплуатацию.

3.10 испытание на герметичность: Гидравлическое испытание давлением, устанавливающее отсутствие утечки транспортируемого продукта.

3.11 испытание на прочность: Испытание трубопровода и его составляющих статическим внутренним давлением, превышающим установленное проектом рабочее давление, с целью подтверждения возможности эксплуатации объекта при рабочем давлении.

3.12 морской трубопровод: Трубопровод, пролегающий в море от запорной арматуры на берегу до запорной арматуры на приеме у платформы и включающий устройства и оборудование, обеспечивающие транспортирование продукции при заданном технологическом режиме.

3.13 минимальный предел текучести: Минимальный предел текучести, указанный в сертификате или стандарте, по которому поставляются трубы.

3.14 надежность морского трубопровода: Способность трубопровода непрерывно транспортировать продукт в соответствии с установленными проектом параметрами (давление, расход и другие) в течение заданного срока эксплуатации при установленном режиме контроля и технического обслуживания.

3.15 номинальный диаметр : Внутренний диаметр трубопровода в соответствии с принятой системой стандартизации.

3.16 отрицательная плавучесть трубопровода: Весовой показатель, обеспечивающий погружение трубопровода на морское дно.

3.17 охранная зона морского трубопровода: Полоса морской акватории на расстояние не менее 500 м от оси трубопровода в каждую сторону.

3.18 прокладка морского трубопровода: Комплекс технологических процессов по изготовлению, укладке и возможному заглублению морского трубопровода.

3.19 трубные элементы: Детали в конструкции трубопровода, такие как фланцы, тройники, колена, переходники и запорная арматура.

4 Обозначения и сокращения

В настоящем своде правил применены следующие обозначения:

- номинальный диаметр трубопровода, мм;

- номинальная толщина стенки трубопровода, мм;

- минимальное значение предела текучести металла труб, Н/мм;

- суммарные кольцевые напряжения, Н/мм;

- расчетное внутреннее давление в трубопроводе, Н/мм;

- наружное гидростатическое давление, Н/мм;

- сила лобового сопротивления, Н/м;

- подъемная сила, Н/м;

- инерционная сила, Н/м;

- вес трубопровода в воде (отрицательная плавучесть), Н/м;

- коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1;

- расчетное наружное гидростатическое давление на трубопровод с учетом овальности трубы, Н/мм;

- критическое наружное давление, при котором труба (оболочка) теряет устойчивость, Н/мм;

- наружное давление на трубопровод, вызывающее текучесть материала труб, Н/мм;

После гибки и отрезки труб по размерам производится их соединение с остальными элементами. Неразъемные соединения (отростки, стыки, фланцы) осуществляют сваркой или пайкой твердыми припоями (цветные метал-лы). Вырезка отверстий под отводные элементы производится после разметки. Отверстия диаметром до 50 мм сверлят. Отверстия больших диа-метров вырезают специальными резцовыми или фрезерными головками или газовыми резаками. Контур выреза обрабатывается по необходимому профилю сопряжения с отростками. На трубах с резьбовыми соединениями нарезается резьба ручными способами или на специальных станках.
При сварке взаимное положение труб фиксируется с помощью приспособлений или на позиционерах. Сварка производится после предварительной прихватки. Трубы из легированных сталей сваривают подогретыми до температуры 200- 3000С. Ручная сварка трубопроводов из медных сплавов ведется с подогревом до температуры 300 – 5000 С. Автоматическая и ручная сварка труб из легированных сталей и цветных сплавов производится также в среде защитных газов.
Фланцы и другие элементы труб привариваются после окончательной механической обработки. Ответственные трубопроводы после сварки подвергают термической обработке для снятия внутренних напряжений.
Отбортовку, раздачу или обжатие труб производят с помощь инструментов и приспособлений на прессах. После сборки трубы подвергают очистке, гидравлическим испытаниям и направляют на дальнейшую обработку: цинкование, лужение, окраску и т.д.
При монтаже трубопроводов применяются различные прокладочные материалы. Они должны соответствовать перекачиваемой среде, ее температу-ре, давлению в трубопроводе.
Перед монтажом трубопроводов производится их визуальный контроль, расконсервация, обезжиривание уплотнительных поверхностей, крепежных деталей и т.д. Ведется подготовка монтажных мест и подвесок – подкладок под трубопроводы и т.п.
На первом этапе осуществляют временное крепление соединений трубопроводов. Проверяют общее качество сборки: соостность трубопроводов, состояние и положение фланцев, монтажные зазоры между трубами и корпусом судна и т.д. После проверочных работ осуществляют окончатель-ную сборку судна трубопроводов и регулировку уплотнений арматуры.
Изолируемые поверхности трубопроводов делят на горячие и холодные. Изоляция горячих поверхностей трубопроводов (от температуры 550С и вы-ше) производится для уменьшения тепловых потерь, предотвращения ожогов и в противопожарных целях. В качестве теплоизоляционных материалов применяются: асбест, асбестовый шнур, асбестовая ткань, войлок, крошеная пробка, алюминиевая фольга (термаль), стекловата, шлаковата, ньювель (мастичный материал) и др.
Для ускорения работ по изоляции используются штучные материалы в виде плит, сегментов, скорлуп. Фланцевые соединения трубопроводов изо-лируют в последнюю очередь после конечных гидравлических испытаний трубопроводов.
На рис. 10 показана схема изоляции труб мастичными материалами. Изоляция для повышения прочности обшивается хлопчато – бумажной парусиной, стеклотканью.
Холодные поверхности с температурой теплоносителя от 100С и ниже изолируются так же, как и горячие. Перед изоляцией трубопроводы окрашивают по схеме для защиты от коррозии. Способ изоляции и общая толщина изоляционного слоя определяются требованиями к системе трубопроводов.
После вторичного осмотра проводятся гидравлические и другие испытания систем трубопроводов на плотность. Нормы пробных гидравлических давлений для систем трубопроводов морских судов по Правилам Регистра в зависимости от рабочего давления РР приведены в таблице 2.

Рис. 10 . Изоляция труб мастичными материалами:
1- подмазка, 2 – слой мастики, 3,4 – оцинкованная сетка, 5 – обмазка, 6 – клей, 7 – ткань, 8 – краска.

Таблица 2.
Нормы пробного гидравлического давления для систем и трубопроводов.
Система, трубопровод Пробное давление РПР, МПа
Трубопровод свежего пара и продувания
Трубопровод отработавшего пара, парового отопле-ния, пресной воды, обогреваемая цистерна
Система: санитарная, питьевой воды, осушительная, циркуляционная главных и вспомогательных кон-денсаторов забортной воды, приемная топливная
Трубопровод: бензиновый, керосиновый, наливной, приемно – перекачивающий, напорный перекачи-вающий
Циркуляционный ГТЗА
Выпускная система
Трубопровод воздуха (до 7 МПа)
Трубки к манометрам 1,5 РР + 0,35

1,25 РР
В действии
РР + 7
1,25 РР

Трубопроводы и арматура судовых систем при эксплуатации проходят ежегодные и периодические (через 4 года) освидетельствования Регистром. В объемы ежегодных освидетельствований систем включается наружный осмотр и проверка их в действии. При необходимости может проводиться и вскрытие. Эти же системы при периодических освидетельствованиях подвергаются проверке в действии и наружному осмотру, а в случае необходимости вскрытию или демонтажу.
Системы трубопроводов, проходящие через топливные цистерны и танки жидкого груза вне туннелей, а также донная арматура, расположенная ниже ватерлинии, проходят гидравлические испытания раз в 4 года.
Системы сжатого воздуха, свежего пара и продувания котлов проходят гидравлические испытания при втором очередном освидетельствовании и через каждые 4 года.
При проведении ремонтных работ по восстановлению прочности и плотности системы подвергаются обязательным гидравлическим (пневматическим) испытаниям независимо от сроков классификационных освидетельствований.

Арматура. По конструкции и назначению всю арматуру судовых систем можно разделить на следующие группы: клапаны и клапанные коробки; краны и крановые манипуляторы; задвижки и клинкеты; захлопки.

Наиболее распространенной арматурой в судовых системах являются
клапаны (рис.)—запорные устройства, у которых проходное отверстие
закрывается тарелкой, плотно прижатой к седлу в корпусе клапана. Положение тарелки фиксируется при помощи винтового штока. При вращении штока он получает поступательное перемещение вверх или
вниз. По способу соединения штока с тарелкой клапаны разделяются
на запорные, невозвратные, невозвратно-запорные и невозвратно-управляемые (рис.).

В запорном клапане шток соединен с тарелкой без зазора. При таком
соединении положение тарелки определяется положением штока. Подъем штока вызывает подъем тарелки и открывание клапана. При опускании штока тарелка плотно прижимается к седлу, закрывая клапан.

Невозвратный клапан штока не имеет. При повышениии давления в полости под тарелкой или при разрежении в верхней полости жидкость поднимает тарелку и проходит через клапан. После прекращения работы насоса тарелка под действием силы тяжести садится на седло клапана и препятствует перетеканию жидкости в обратном направлении. Невозвратные клапаны устанавливают
в системах, где нужно обеспечить движение жидкости только в одном направлении.

В тех случаях, когда нужно не только обеспечить одностороннее движение жидкости, но и полностью
перекрыть трубопровод, применяют невозвратно-запорные клапаны. У них шток не соединен с тарелкой. При верхнем положении штока тарелка может подниматься и клапан работает как невозвратный. Полностью опущенный шток плотно прижимает тарелку к седлу, чем обеспечивается перекрывание трубопровода.

Невозвратно-управляемый клапан имеет шток, который соединен с тарелкой с зазором. В случае небольшого подъема штока тарелка свободно лежит на седле и клапан работает как невозвратный. При дальнейшем подъеме штока вместе с ним поднимается тарелка, тем самым обеспечивая двустороннее движение жидкости. В крайнем нижнем положении шток прижимает тарелку к седлу, перекрывая клапан.

Для удобства обслуживания системы часто несколько клапанов имеют общий корпус. Такие клапанные коробки в зависимости от количества подключаемых к ним трубопроводов могут быть двух-, трех- и четырехклапанными.

Каждая судовая система работает при определенном давлении в магистрали. Для предупреждения случайного повышения давления на трубопроводах некоторых систем устанавливают предохранительные клапаны. В таких клапанах тарелка прижимается к седлу калиброванной пружиной, степень сжатия которой может регулироваться специальным винтом. При повышении давления сверх установленного предела клапан открывается и выпускает некоторое количество жидкости или газа, в результате чего давление в магистрали падает.

Следующую группу арматуры составляют краны (рис.). Кран представляет собой такое запорное
устройство, в котором трубопровод перекрывается плотно притертой пробкой. Для прохода жидкости в пробке имеется сквозное отверстие. Трубопровод перекрывают поворотом пробки на определенный угол. Но в кранах трудно обеспечить герметичность, поэтому они применяются в трубах с небольшим
диаметром и малым давлением.

В трубопроводах с значительными диаметрами часто применяют клинкеты (рис.), которые, имея небольшое гидравлическое сопротивление, в то же время обеспечивают хорошую плотность. В клинкетах проходное отверстие закрывается клиновой задвижкой, которая винтовым штоком может перемещаться в направлении, перпендикулярном оси трубопровода. Для того чтобы обеспечить необходимую плотность, задвижка и направляющие имеют небольшой уклон.

В системах с небольшим рабочим давлением при больших диаметрах труб применяют захлопки (рис.), представляющие собой шарнирный клапан. В большинстве случаев захлопки выполняют роль невозвратного клапана, т. е. пропускают жидкость в одном направлении и, закрываясь под действием силы тяжести, препятствуют проходу жидкости в другом направлении.

Управляют арматурой обычно с места ее установки вручную вращением маховика или поворотом рукоятки. Если арматура расположена в малодоступных местах, ею управляют при помощи дистанционного привода.

Наиболее простым видом дистанционного привода является ручной валиковый привод (рис. а). В этом случае вращение маховика передается штоку клапана через систему валиков, соединенных между собой муфтами. Если валик имеет ломаную ось вращения, отдельные части валика соединяются между собой при помощи шарниров или применяется коническая зубчатая передача.

При применении гидравлического дистанционного привода (рис.6) каждый клапан или клинкет имеет гидравлический цилиндр, внутри которого помещен поршень, соединенный штоком с тарелкой клапана. В цилиндр под давлением подается рабочая жидкость, что вызывает перемещение поршня, которое передается тарелке клапана, в результате чего клапан открывается или закрывается. Вместо жидкости в дистанционных приводах может применяться сжатый воздух. Такие пневмоприводы обычно применяют в быстродействующих пусковых клапанах противопожарных систем.

Насосы и вентиляторы. Они применяются для перемещения жидкости и газов в судовых системах. Из различных типов насосов на судах наиболее широко используют поршневые, центробежные и струйные.

Поршневые насосы (рис. а) перемещают жидкости возвратно-поступательным движением поршня.
Движение поршня вверх вызывает понижение давления в цилиндре, в результате чего нагнетательный клапан закрывается, а всасывающий открывается, и жидкость под действием атмосферного давления будет по всасывающему трубопроводу поступать в цилиндр. При обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается, и жидкость через нагнетательный клапан выталкивается в напорный трубопровод. Так как жидкость поступает в цилиндр только под действием атмосферного
давления, то высота всасыванияне может превышать 10 м. Давление нагнетания в поршневом насосе может быть создано неограниченно высокое и оно зависит от производительности насоса.

В центробежных насосах (рис. б) перемещение жидкости происходит по действием центробежных
сил, которые возникают при вращении лопастного колеса. Центробежные силы отбрасывают жидкость
в спиралевидный канал, в результате чего в центре образуется разрежение, обеспечивающее приток
воды по всасывающему трубопроводу. Для пуска насоса его корпус и всасывающий трубопровод должны быть заполнены водой. Поэтому при расположении центробежного насоса выше уровня жидкости на конце приемного трубопровода устанавливают невозвратный клапан, что дает возможность при пуске залить насос водой.

Струйный насос, или эжектор (рис. в), состоит из диффузора, представляющего собой трубунебольшой длины, имеющую сужение в средней части. С одного конца в диффузор введена насадка,через которую подается рабочая вода или пар. Этим же концом диффузор сообщается с всасывающимтрубопроводом. Другой конец диффузора присоединен к нагнетательному трубопроводу. Рабочая вода или пар, вытекая с большой скоростью из насадки, увлекает за собой воздух, в результате чегосоздается разрежение, обеспечивающее подъем жидкости по всасывающемутрубопроводу.

Вентиляторы служат для перемещения воздуха или газа при давлении, не превышающем 5 кПа.
По принципу действия вентиляторы делятся на центробежные и осевые. В судовых системах наиболее часто применяют центробежные вентиляторы, которые работают на том же принципе, что и центробежные насосы.

Читайте также: