При строительстве газопроводов применяют, как правило, стальные трубы. В последнее время для подземных газопроводов широко используют полиэтиленовые трубы. Например, полиэтиленовые трубы применяют для подземных межпоселковых газопроводов с давлением до 0,6 МПа и подземных газопроводов с давлением до 0,3 МПа, прокладываемых на территории сельских населенных пунктов. При строительстве систем газоснабжения используют стальные прямошовные, спиральношовные и бесшовные трубы, изготовленные из хорошо сваривающейся стали, содержащей не более 0,25 % углерода, 0,056 % серы и 0,046 % фосфора.
Для подземных и наземных газопроводов используют трубы с толщиной стенки не менее 3 мм, а для наружных надземных и наземных газопроводов — не менее 2 мм.
По способу изготовления стальные трубы подразделяются на сварные (прямо- и спиральношовные) и бесшовные (тепло-, горяче- и холодносформованные).
Соединяются стальные трубы сваркой, при этом сварочное соединение должно быть равнопрочным с основным металлом труб.
Импульсные газопроводы для присоединения контрольно-из-мерительных приборов и приборов автоматики изготовляются из стальных труб, рассчитанных на соответствующие давления. Одна-ко для их подключения допускается применять медные, круглые, тянутые и холоднокатаные трубы общего назначения.
При эксплуатации установок, использующих газовое топливо, применяют гибкие газопроводы, например на газонаполнительных станциях (ГНС), при сливе газа из железнодорожных цистерн, наполнении газом автоцистерн, сливе газа в групповые резервуарные установки и замене баллонов. В отличие от стальных газопроводов, резиновые и резинотканевые рукава обеспечивают безаварийную работу на более короткий срок, так как с течением времени физические и механические свойства резины и ткани из-меняются, причем такое свойство резины, как эластичность, может быть полностью утрачено.
Резиновые и резинотканевые рукава должны иметь на обоих концах специальные приспособления для присоединения к трубопроводам и штуцерам сосудов и аппаратов.
На рис. 1 показан способ заделки рукавов со штуцерами при помощи зажимной обоймы 3 и ниппеля 2, на котором находится накидная гайка /. Хвостовик ниппеля 2 выполнен в виде конуса и резьбовой части, при помощи которой он соединяется с обоймой 3. При монтаже шланг 4 ввинчивается в наконечник обоймы 3 до упора, после чего ввинчивается ниппель 2, который своим коно- ническим хвостовиком вминает шланг в канавку резьбы наконечника и уплотняет соединение.
Для строительства подземных газопроводов широко применя-ются полиэтиленовые трубы, которые имеют ряд преимуществ по сравнению со стальными: высокую коррозионную стойкость почти во всех кислотах (кроме органических) и щелочах, что исключает необходимость их изоляции и электрохимической защиты; незначительную массу, что обеспечивает снижение транспортных расходов, а также трудозатрат при их монтаже; повышенную про-пускную способность (приблизительно на 20%) благодаря глад-кости их поверхности (эквивалентная шероховатость стенки сталь-ной трубы равна 0,01 см, а полиэтиленовой — 0,002); достаточно высокую прочность при достаточных эластичности и гибкости.
К недостаткам полиэтиленовых труб следует отнести: горючесть; повышенную окисляемость при нагревании; деструкцию материала при температурах выше 30 °С; изменение свойств под воздействием прямых солнечных лучей; высокий коэффициент линейного расширения (при 20…30°С к= 0,00022 1/°С); усталостные процессы (релаксационное разуплотнение).
Рис. 1. Пример соединения резиновых рукавов с металлической оплеткой: 1 — накидная гайка; 2 — ниппель; 3 — зажимная обойма; 4 — шланг
Отечественная промышленность для газопроводов изготовляет трубы из полиэтилена с минимальной длительной прочностью MRS 8,0 и MRS 10,0 (ПЭ80 и ПЭ100).
Полиэтиленовая труба характеризуется стандартным размерным отношением ее номинального наружного диаметра к номинальной толщине стенки (SDR), которое определяется в зависимости от давления в газопроводе, марки полиэтилена и коэффициента запаса прочности.
Трубы из ПЭ80 (полиэтилена средней плотности (0,935… 0,940 г/см3)) обладают повышенной длительной прочностью и стойкостью к растрескиванию, а также достаточной эластичностью. Эти трубы применяют для строительства газопроводов низкого, среднего и высокого II категории (менее 0,6 МПа) давлений.
Применение длинномерных полиэтиленовых труб заметно сни-жает по сравнению с использованием мерных труб число сварных соединений, т.е. позволяет сокращать время монтажа. В настоящее время получили распространение два способа соединения полиэтиленовых труб: сварка встык с помощью электронагревательного инструмента и посредством использования муфт с закладными электронагревательными спиралями. Второй способ сварки надеж-нее первого, однако высокая стоимость муфт с термоэлементами делает его экономически невыгодным для соединения полиэтиленовых труб мерной длины, в частности для труб диаметром свыше 200 мм, которые выпускаются только отрезками.
При строительстве газопроводов из полиэтиленовых труб значительно сокращаются объем земляных работ и продолжительность строительства, так как трубопровод разматывается с барабана и укладывается непосредственно в траншею.
Гибкость и эластичность полиэтилена позволяют применять трубы из него при прокладке газопроводов методом направленного бурения, т. е. когда возможны изменения направления трассы и ее изгибы большого радиуса. Способность полиэтиленовых труб удлиняться под нагрузкой (относительное удлинение при разрыве составляет не менее 350 %) обеспечивает возможность их использования в неустойчивых грунтах, т. е. в районах, подверженных сейсмической опасности, и в проседающих горных породах, а также в пучинистых грунтах.
В последнее время в ряде регионов страны, в которых массовое строительство газопроводов осуществлялось 40 лет назад, остро встает вопрос о их реконструкции. Восстанавливать изношенные трубопроводы обычным методом (заменой старых стальных труб на новые) не представляется возможным. Поэтому в настоящее время применяют технологию восстановления малонадежных подземных стальных газопроводов путем размещения в них полиэтиленовых труб меньшего диаметра. В этом случае старая металлическая труба выполняет роль футляра, защищающего полиэтиленовый газопровод от механических воздействий и повышающего тем самым надежность сети. Но в связи с тем, что внутренний диаметр нового полиэтиленового газопровода при этом становится меньше, чем внутренний диаметр заменяемого металлического трубопровода, возникает вопрос о повышении давления в газовой сети.
Одно из основных преимуществ такой технологии ремонта — малый объем земляных работ, так как в этом случае котлованы для монтажа отрываются только в начале и конце восстанавливаемого участка трубопровода, длина которого может достигать 200 м. При использовании этого метода восстановления обеспечивается возможность полного или частичного отказа от электрохимической защиты газопровода, увеличивается срок его службы, повышаются ремонтопригодность и удобство обслуживания.
Существуют методы реконструкции газопроводов с использованием полиэтиленовых труб большего наружного диаметра, чем внутренний диаметр стальных труб, с предварительным обжатием их термическим или термомеханическим способом. В первом случае внутри реконструируемого стального газопровода протягивают длинномерную полиэтиленовую трубу, диаметр которой несколько превышает диаметр стальной трубы. Технология этого метода реконструкции предусматривает предварительный нагрев полиэтиленовой трубы до определенной температуры перед протяжкой через специальное калибровочное устройство, которым она сжимается до диаметра меньшего, чем восстанавливаемый газопровод. Когда полиэтиленовая труба остывает, она принимает свою первоначальную форму, плотно прилегая к внутренним стенкам стального газопровода.
Во втором случае полиэтиленовой трубе термомеханическим способом придают форму буквы U, сильно уменьшающую ее поперечное сечение, и наматывают на барабан для транспортирования, с которого затем ее протягивают с помощью лебедки в старой трубе. Протянутая через восстанавливаемый участок газопровода полиэтиленовая труба обрезается и с обеих сторон закрывается специальными задвижками. Затем в трубопровод подается сжатая паровоздушная смесь, под воздействием которой полиэтиленовая труба расширяется и расправляется до своей первоначальной формы, плотно прилегая при этом к стенкам газопровода.
Преимуществом этих методов реконструкции газопроводов по сравнению со свободной протяжкой полиэтиленовых труб является небольшое изменение их внутреннего диаметра, а так как при этом уменьшается шероховатость стенок трубы, пропускная способность газопроводов практически не изменяется.
Для восстановления работоспособности старых стальных газопроводов применяют также технологию «Феникс», по которой на подлежащем ремонту участке, предварительно отключенном и очищенном, в трубу вводят тканевый шланг, сплетенный из нейлоновых и полиэфирных нитей с наружной поверхностью, покрытой специальным клеем.
Свойства полиэфирных и нейлоновых нитей и специальная технология изготовления определяют способность шланга растягиваться в радиальном направлении, обеспечивая плотное прилегание его наружной поверхности, покрытой клеем, к внутренней поверхности трубы под воздействием паровоздушной смеси.
Применение этого вида ремонта газопровод, особенно при пересечении им важных автомагистралей, железных дорог и водных преград, дает значительный экономический эффект, сокращает сроки работ, повышает надежность и безопасность эксплуатации восстановленных участков.