Футляры на газопроводах. Мониторинг, обслуживание
и ремонт

В. А. Вершилович, начальник отдела ПБ, ОТ и Э ПАО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

Футляры — это важные элементы газопровода, обеспечивающие надежность и долговечность сетей газораспределения и газопотребления. Они используются там, где труба подвергается значительным внешним воздействиям:

Кроме обеспечения защиты от механических воздействий, футляры позволяют оперативно выявлять утечки газа на участках пересечения с искусственными преградами. Для этого их оборудуют контрольными трубками, через которые газ отводится в атмосферу, что препятствует его распространению в грунте.

Еще одно назначение футляра — упростить замену газопровода. На переходах через преграды не требуется раскапывать траншею, достаточно выполнить котлованы с двух сторон. Нет необходимости ломать стены или перекрытия при пересечении газопроводом строительных конструкций.

Футляр представляет собой трубу большего, чем газопровод, диаметра. Обычно для его изготовления применяют сталь, но возможно использование полиэтилена и других материалов, отвечающих требованиям прочности, долговечности и надежности. При этом на пересечениях с каналами теплотрасс и железными дорогами применяют стальные трубы или другие, стойкие к температурным воздействиям. Диаметр футляра определяется диаметром газопровода, условиями производства строительно-монтажных работ, а также возможными перемещениями под нагрузкой. Концы футляра уплотняют, что обеспечивает защиту от воздействия грунта и проникновения грунтовых вод. Уплотнение должно позволять газопроводу свободно перемещаться в футляре.

Рис. 1. Футляр при пересечении строительных конструкций

При проектировании обычно используют узел прокладки газопровода через строительные конструкции из типового проекта серии 5.905-25.05, выпуск 1 «Оборудование, узлы, детали наружных и внутренних газопроводов».

Газопровод прокладывается внутри трубы и уплотняется в нем эластичным материалом, обычно просмоленной пеньковой прядью (рис. 1). Края футляра закрываются. При этом для газопроводов в помещениях используют алебастр, гипс или цемент. Пространство между футляром и стеной или перекрытием плотно заделывают цементом или алебастром на всю толщину пересекаемой конструкции. Футляр, заделываемый в стену, выполняется заподлицо. Футляр в перекрытии должен быть заподлицо с потолком и выступать выше пола на 50 мм, что защищает от попадания внутрь влаги при проливе жидкости. Из стенки газового колодца края футляра должны выступать не менее чем на 2 см. Газопровод в футляре не должен иметь стыковых и разъемных соединений.

При проходе газопровода через наружную стену здания край футляра с внешней стороны закрывают влагостойким материалом, обычно битумом. При проходе газопровода через стенки колодца битумом закрывают оба конца футляра.

В процессе эксплуатации газопровод в футляре может подвергаться коррозии. Наиболее уязвимы футляры, проходящие через козырьки подъездов, реже — через наружные стены. Участки газопровода относятся к сети газопотребления зданий различного назначения. При техническом обслуживании их проверяют внешним осмотром и контролируют на наличие утечек. Битумное уплотнение с течением времени разрушается и перестает защищать от влаги. При выявлении повреждений надо оповещать организации, владеющие или управляющие зданиями, о необходимости ремонта уплотнения футляра. Ремонт проводится по заявкам. Восстанавливается уплотнение, при коррозии участок газопровода заменяют, при сквозном повреждении это осуществляют в аварийном порядке.

Внутри помещений коррозия чаще всего повреждает газопровод в футлярах через перекрытия. В ныне не применяемом МДС 42-1.2000 «Положение о диагностировании технического состояния внутренних газопроводов жилых и общественных зданий. Общие требования. Методы диагностирования» важное значение имела проверка газопроводов в местах пересечения строительных конструкций — как в зонах, наиболее опасных с точки зрения коррозионных повреждений. Визуально проверялось наличие влаги на газопроводе, его прохождение через намокающие стены и (или) перекрытия. Приборными методами оценивали агрессивность воздействия на футляр и газопровод бетона: его влажность, щелочность жидкой фазы, содержание в нем хлорид-иона. Положение МДС 42-1.2000 было утверждено приказом Госстроя России от 03.05.2000 г. № 101, но не нашло широкого применения.

В настоящее время действуют «Правила проведения технического диагностирования внутридомового и внутриквартирного газового оборудования», утвержденные приказом Ростехнадзора от 17.12.2013 г. № 613. Для контроля переходов через строительные конструкции рекомендованы визуально-измерительный и ультразвуковой контроль. При этом должны выявляться контакты «труба-футляр», нарушения конструкции перехода, а также коррозионные повреждения и наличие сварных стыков. Последние проверки требуют снятия футляра. Только в этом случае можно увидеть коррозию и стыки на газопроводе внутри футляра. Демонтаж футляра требует нарушения декоративного ремонта (вскрытия участка стены или пола, демонтажа натяжных потолков и т.п.), поэтому на практике такая проверка не проводится.

Футляры на выходах газопровода из земли

 Выход из земли располагается на переходе газопровода из подземного в надземное положение. Если он находится непосредственно у газифицированного здания, то называется цокольным вводом. Качественное изготовление выхода газопровода из земли, правильный монтаж и обслуживание в процессе эксплуатации играют важную роль в обеспечении безаварийной работы газопровода.

На протяжении длительного времени газопроводы в местах входа и выхода из земли заключались в футляр. В настоящее время при наличии на газопроводе защитного покрытия, стойкого к внешним воздействиям, допускается отсутствие футляра. При этом в пучинистых грунтах все же рекомендуется применение выхода газопровода из земли в футляре.

Рис. 2, а, б. Цокольные вводы стальных газопроводов

Для стальных газопроводов долгое время применяли и в настоящее время применяют выход в футляре, изготовленный в заводских или базовых условиях (рис. 2, а). Это готовое изделие, имеющее документы изготовителя, подтверждающие его качество. Для выхода берут стальную трубу, и ее изгибают и изолируют на участке, который будет располагаться под землей. Надземную часть окрашивают лакокрасочными материалами. На трубу монтируется футляр, концы которого уплотняют гидроизоляционными материалами, обычно битумом. При этом заделка зазора между футляром и трубой должна иметь форму гриба, с тем чтобы вода не попадала в этот зазор.

Современным конструкциям посвящен СТО ГАЗПРОМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ 2.4-2018 «Альбом типовых решений по проектированию и строительству (реконструкции) газопроводов с использованием устройства выхода газопровода из земли». Большинство предложенных решений — без футляра, но АО «Гипрониигаз» также предлагает традиционный вариант (рис. 2, б). Места входа трубы в футляр уплотняются мастично-полимерной лентой и мастично-полимерным шнуром. Внутренняя полость между футляром и трубой футеруется веревкой или пряденым льном до полного заполнения. Дополнительно для защиты от проникновения влаги в футляр сверху устанавливается зонт с хомутом, обжимаемый по эластичному материалу. Такое новшество в конструкции выходов из земли учитывает опыт эксплуатации.

На выходах из земли полиэтиленовых газопроводов присоединение к стальному отрезку может быть выполнено как на горизонтальном, так и на вертикальном участке газопровода. СП 42-103-2003 «Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов» предлагает три варианта:

Первый вариант используют чаще всего, конструкция выхода аналогична применяемой для стальных подземных газопроводов. На конце размещаемого под землей горизонтального участка имеется неразъемное соединение «полиэтилен-сталь», к которому приваривается полиэтиленовая труба. В футляр заключается часть вертикального стального участка. Возможно применение выхода без футляра.

Рис. 3, а, б. Цокольные вводы полиэтиленовых газопроводов

Варианты размещения соединения «полиэтилен-сталь» на вертикальном участке предложены в СТО ГАЗПРОМ 2-2.1-093-2006 «Газораспределительные системы. Альбом типовых решений по проектированию и строительству (реконструкции) газопроводов с использованием полиэтиленовых труб». При вводе полиэтиленовой трубы изгибом с радиусом не менее 25 диаметров (рис. 3, а) соединение «полиэтилен-сталь» размещается на вертикальном участке, ниже — муфта с закладными нагревателями. Этот отрезок заключается в стальной футляр. Подземный участок полиэтиленового газопровода вне стального футляра размещается в полиэтиленовой трубе большего диаметра, которая служит для него футляром.

Ввод, выполненный с использованием отвода с закладными нагревателями (ЗН) и соединением «полиэтилен-сталь» на вертикальном участке, заключается в стальной футляр (рис. 3, б). В обоих случаях неразъемное соединение «полиэтилен-сталь» на вертикальном участке размещается не выше уровня земли.

Проникновение влаги внутрь футляра составляет основную проблему, возникающую в процессе эксплуатации. С течением времени верхнее уплотнение футляра разрушается. Битум под действием солнечного света оплавляется и стекает вниз, при низких температурах трескается. Также сказываются перемещения газопровода относительно футляра, возможны контакты «труба-футляр». В результате на выходах из земли возникают утечки. Негерметичность выявляют при регламентных работах сотрудники ГРО или жители по запаху газа.

В процессе эксплуатации идет активная коррозия участка трубы, металл подвергается воздействию электролита, появившегося при попадании в футляр атмосферных осадков. В то же время газопровод не защищен электрохимической защитой, так как не находится в электролите грунта. При техническом обследовании повреждения изоляции трубы выявляются не всегда — футляр экранирует электромагнитное излучение. В результате металл может коррозироваться вплоть до сквозного повреждения. Чтобы не допускать подобные случаи, необходимо при техническом обслуживании качественно восстанавливать герметизацию футляра подливкой битума. Еще один способ восстановления верха футляра, применяемый на практике, — оклейка его полимерно-битумными лентами. При качественной подготовке поверхности и выполнении необходимых нахлестов покрытие не позволяет влаге затекать в футляр.

Ремонт выхода из земли с коррозионными повреждениями проводят путем его замены на новый. Другой вариант — демонтаж футляра. Для ремонта футляр обычно срезают с газопровода газовым резаком. При этом изоляция оплавляется и обгорает, ее счищают с поверхности трубы. Трубу осматривают, при наличии коррозионных повреждений измеряют толщину стенки. Если она не выходит за установленные допуски, то наносят новую изоляцию. Если коррозия превышает допустимые размеры либо присутствует сквозное повреждение, то врезают катушку.

При демонтаже не выполняется проектное решение, которым предусмотрен выход в футляре. Кроме того, выполненное в полевых условиях покрытие на переходе газопровода из подземного в надземное положение может не обеспечивать необходимую защиту. Обычно при ремонте в полевых условиях применяют полимерно-битумные ленты. Но СТО ГАЗПРОМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ 2.4-2018 для выходов без футляров предлагает использование других материалов. АО «Гипрониигаз» в качестве изоляционного материала применяет термоусаживающуюся ленту «ТИАЛ-Л» или экструдированный полиэтилен, ООО «ЗМ Россия» — полиуретановый двухкомпонентный состав. Они обеспечивают лучшую защиту от внешних воздействий. Вместе с тем, монтаж нового выхода из земли требует значительных затрат, поэтому при ремонте выходов зачастую производят демонтаж футляров.

Футляры на переходах через преграды

 Самые сложные по конструкции — футляры на пересечениях газопроводов с преградами: автомобильными и железными дорогами, трамвайными путями, коллекторами, теплотрассами. Концы футляра выводят на расстояние не менее 2 м от стенок пересекаемых сооружений и коммуникаций. При пересечении трамвайных путей, внутренних железнодорожных путей предприятий, автомобильных дорог, магистральных улиц и дорог концы футляров располагают на расстоянии:

Для железных дорог общей сети и внешних железнодорожных путей предприятий концы футляра располагаются с каждой стороны не менее чем в 50 м от подошвы откоса насыпи или бровки откоса выемки, а при наличии водоотводных сооружений — от крайнего водоотводного сооружения.

Рис. 4, а. Прокладка газопровода в футляре

На одном из концов футляра в верхней точке уклона монтируют контрольную трубку (рис. 4, а), которую обычно выводят под ковер. Если уклона нет, трубку можно установить на любом конце футляра. Для отбора проб на переходах через железные дороги монтируют вытяжную свечу из стальных труб с установкой на фундамент. Концы футляра уплотняют гидроизоляционными материалами, которые защищают от проникновения влаги. В соответствии с типовым проектом серии 5.905-25.05, выпуск 1 применяют просмоленную пеньковую прядь и битум. Для герметизации полиэтиленовых футляров возможно использование пенополимерных уплотнительных материалов и герметиков на бутил-каучуковой или тиоколовой основе. В пределах футляра газопровод должен иметь минимальное число стыковых соединений. В настоящее время стальные газопроводы в стальных футлярах оснащают стационарными контрольно-измерительными пунктами для контроля контакта «труба-футляр».

Рис. 4, б. Прокладка газопровода в футляре

Газопровод размещается в футляре на скользящих либо катковых опорах (вторые рекомендуются при длине плети более 60 м). Опоры защищают газопровод и изоляцию от повреждений при протаскивании плети. Для стальных труб конструкция опор должна обеспечивать отсутствие электрического контакта между футляром и трубой, для чего газопровод футеруют, защищая его от касания стенок футляра. В типовом проекте серии 5.905-25.05, выпуск 1 в опорах для разрыва электрической цепи применяют сосновый пиломатериал (рис. 4, б), который обжимают стальными хомутами к телу трубы. Хомуты стягивают болтами с гайками.

В настоящее время в ряде случаев используют опорно-направляющие кольца для протаскивания в футляре заводского изготовления (рис. 5).

Рис. 5. Монтаж газопровода в футляре http://www.tial.ru/

Они изготавливаются из двух или трех металлических полуколец и скрепляются между собой с помощью болтов и гаек. На внешней части кольца закреплены диэлектрические опоры из полиамида или полиэтилена. Опорно-направляющие кольца, полностью изготовленные из полимеров, называются спейсерами.

Для герметизации футляра на его концах монтируются резиновые манжеты. Неразъемные манжеты применяют при новом строительстве, так как их можно надеть на трубопровод. Разъемные манжеты используют при ремонте, их надевают в разрезанном виде. Концы манжеты крепятся к газопроводу и футляру хомутами. Для защиты манжеты от воздействия грунта при засыпке на нее по периметру надевают защитное укрытие, которое представляет собой стеклопластиковый кожух.

В процессе эксплуатации газопровод в футляре может подвергаться коррозии. В настоящее время нормативными требованиями установлено, чтобы крышка ковера выводилась не менее чем на 0,5 м выше уровня земли при отсутствии проезда транспорта и прохода людей. Вокруг необходима отмостка шириной не менее 0,7 м с уклоном 50‰.

Многие смонтированные в ХХ веке контрольные трубки находятся ниже уровня грунта либо дорожного покрытия. С течением времени поднимается поверхность земли, особенно на территории поселений. Также производится расширение проезжей части дорог. В результате происходит следующее:

Для очистки контрольных трубок, не только на футлярах, но и на врезках, и на канальных теплотрассах, в ГРО изготавливают и применяют инструмент, по конструкции напоминающий ледовый бур для рыбалки. На конец трубы наваривают сверло, по трубе из стальной полосы приваривают шнековый подъемник. Другой вариант — стержень с Т-образными рукоятками в верхней части и аналогичной конструкцией снизу. Инструмент нижней частью вставляют в трубку, при вращении он углубляется и поднимает грунт вверх.

Еще одна причина проникновения влаги в полость футляра — некачественное уплотнение его торцов.

При мониторинге газопроводов проводят их осмотр и техническое обследование. Но проконтролировать состояние трубы в футляре внешним осмотром невозможно. Для выявления утечек при обходе газопровода берут пробы воздуха из контрольных трубок. Но когда имеется утечка — это уже сквозное коррозионное повреждение (или разрыв сварного стыка). При техническом обследовании нельзя проверить состояние изоляции приборами, использующими электромагнитное поле, наведенное в трубе. Футляр препятствует электромагнитному излучению.

Для решения проблемы сначала СТО ГАЗПРОМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ 2.3-2011 «Сети газораспределения природного газа. Общие требования к эксплуатации. Эксплуатационная документация», а затем одноименный ГОСТ Р 54983-2012 ввели при техническом обследовании новую работу — выявление контакта «труба-футляр» на стальных газопроводах, проложенных под автомобильными и железными дорогами, трамвайными путями. Контроль следует проводить два раза в год с интервалом между обследованиями не менее четырех месяцев. Обследование переходов, обеспеченных катодной поляризацией, рекомендуется совмещать с проверкой эффективности средств ЭХЗ.

Газопровод в футляре фиксируется с использованием диэлектрических материалов, с тем чтобы избежать касания с футляром. Концы футляра герметично уплотняются, чтобы внутрь не попадал грунтовый электролит. Наличие металлического контакта между газопроводом и футляром приводит к коррозии газопровода, так как образуется короткозамкнутый гальванический элемент, который находится в электролите. Также возможна коррозия газопровода в футляре при электролитическом контакте при наличии повреждений изоляции и заполнении пространства внутри футляра грунтовым электролитом.

Рис. 6. Методы определения контактов «труба-футляр»

Наличие контакта «труба-футляр» определяется в соответствии со СТО ГАЗПРОМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ 9.4-1-2013 «Приборное обследование подземных стальных газопроводов на участках пересечения водных преград, железных и автомобильных дорог». Для этого выполняют одно из следующих измерений (рис. 6):

Возможно сочетание предложенных измерений. В результате определяется отсутствие контакта либо наличие металлического или электролитического контакта. В случае выявления контакта «газопровод-футляр» решение по обеспечению безопасных условий эксплуатации газопровода принимают в соответствии с табл. 1.

Таблица 1

Металлический контакт Электролитический контакт Коррозионная опасность Рекомендации
Отсутствует Отсутствует Отсутствует Техническое обслуживание и ремонт по графику с учетом требований НТД
Отсутствует Имеется Неопасно при условии эффективной ЭХЗ Удаление электролита
Имеется Не определяется Высокая Устранение металлического контакта

ГОСТ Р 54983-2012 относит устранение контактов «труба-футляр» к капитальному ремонту. В настоящее время нет нормативных документов, определяющих порядок ремонта переходов через автомобильные и железные дороги газопроводов природного газа давлением до 1,2 МПа. На практике для удаления электролита выполняют котлованы на концах футляра, удаляют уплотнение с торцов. Далее происходит высыхание внутренней полости футляра и газопровода за счет естественной вентиляции. После проверки наличия контакта производят повторное уплотнение концов футляра и засыпку котлованов.

Устранение механических контактов представляет более сложную задачу. Контакт может находится на краю футляра, когда произошло смещение трубы и место касания находится с краю. В этом случае после раскопки котлованов с концов футляра удаляется уплотнение. Далее контакт устраняют механическим воздействием на трубу в месте ее выхода из футляра в направлении от меньшего зазора к большему. Используют домкрат, установленный в котловане. Положение газопровода относительно футляра фиксируется, концы футляра уплотняют, котлован засыпают. Более сложен контакт, произошедший при изломе трубы футляра по сварному шву или при упругом изгибе газопровода. В этом случае контакт находится в отдалении от торцов футляра. Непонятно, куда давить и как поведет себя газопровод под нагрузкой.

Вопросы ремонта переходов через автомобильные дороги рассмотрены в нормативных документах ПАО «Газпром». Согласно СТО ГАЗПРОМ 2-2.3-231-2008 «Правила производства работ при капитальном ремонте линейной части магистральных газопроводов ОАО «Газпром» ремонт переходов через автомобильные и железные дороги возможен с заменой или без замены газопровода. Вариант перемещения трубы относительно футляра не рассматривается. Замену перехода производят с отключением участка газопровода и полным освобождением его от газа. При этом возможны вырезка и демонтаж трубы из защитного футляра, без повреждения полотна дороги, либо вырезка и демонтаж всего участка газопровода, включая защитный футляр. В первом случае повреждения дорожного полотна не происходит, во втором обычно приходится перекрывать движение.

Капитальный ремонт перехода без замены газопровода и без остановки транспорта газа производится, если на теле трубы отсутствуют недопустимые дефекты и существует возможность проведения работ открытым способом. Для этого можно использовать разъемные футляры, которые можно надеть на трубу, не разрезая ее.

Рис. 7, а, б. Защитный футляр САФИТ https://safit.su/

Футляры САФИТ из стеклопластика выпускаются двух типов. Первый — разъемный вдоль оси моноблок с двумя горловинами под определенный диаметр трубы длиной 6 м (рис. 7, а). Защитный футляр для газопровода собирается из двух стеклопластиковых кожухов — нижнего и верхнего, стянутых между собой болтами из нержавеющей стали с применением резинового уплотнения. Внутри защитного футляра на трубу газопровода устанавливаются стеклопластиковые центраторы. На расстоянии 500 мм от торца в верхней части заформован стальной штуцер с наружной трубной цилиндрической дюймовой резьбой для установки контрольной трубки.

Второй тип — разъемный вдоль оси составной секционный футляр (рис. 7, б). Секции стыкуются фланцевым соединением, что позволяет монтировать футляры необходимой длины. Максимальная длина одной секции — 5,5 м, минимальная — 2 м. Между фланцами устанавливается резиновый уплотнитель. Фланцы крепятся болтами из нержавеющей стали. Стеклопластиковые футляры имеют высокую коррозионную стойкость, что обеспечивает длительный срок службы без применения электрохимической защиты. Чехол в шесть раз легче стального аналога, легко собирается, при его монтаже не требуется применение тяжелой техники или использование сварки. Заявленный изготовителем срок службы — 50 лет.

Содержание газопроводов в футляре в исправном состоянии — это важная задача, решаемая в процессе эксплуатации. ГРО при подготовке к осенне-зимнему периоду должны выполнить необходимые регламентные работы, обеспечивающие безаварийное и бесперебойное газоснабжение потребителей.

Добавить в закладки
Поделиться
Читайте также
Всегда в седле
Устами генеральных
И загораются глаза…
Вокалист Андрей Гордеев — среди лучших на фестивале «Феникс»