Укладка газовых труб по дну моря

Как строят подводные газопроводы

Глубина моря может достигать нескольких километров. Проложить трубы по дну — сложная задача. Но по дну Северного моря идут 6000 км трубопроводов, некоторые из которых там уже 40 лет.

Размеры самого большого в мире судна — Solitaire — 300 метров в длину и около 40 метров в ширину. Именно это судно задействовано в строительстве газопровода Nord Stream.

Поиск препятствий

На долю морских газопроводов сегодня приходится 45% импорта природного газа в Европу. До начала укладки газопровода проводится тщательное исследование дна моря на протяжении всей трассы. Специалистам необходимо обнаружить все потенциальные препятствия — это и затонувшие корабли, и боеприпасы, и просто большие валуны. При необходимости препятствия либо устраняют, либо проектируют трассу в обход. На этом этапе специалисты также выявляют места, где будет необходимо производить заглубление трубопровода в грунт или его засыпку.

Все трубы для будущего газопровода проходят специальную обработку. Изнутри они обрабатываются антифрикционным покрытием, которое снижает сопротивление при транспортировке газа. Сверху трубы обрабатываются антикоррозионным, а затем утяжеляющим бетонным покрытием.

Плавучие дома

Непосредственно укладка труб на дно моря ведется со специальных трубоукладочных судов. Суда-трубоукладчики — это огромные плавучие дома, на которых могут одновременно находиться несколько сотен человек.

В процессе трубоукладки, как правило, принимают участие сразу несколько кораблей — специальные баржи производят бесперерывную доставку труб на трубоукладчик, а перед ним в процессе укладки идет судно, которое ведет мониторинг морского дна. Доставленные трубы выгружаются на складские площадки, расположенные непосредственно на палубе трубоукладчика — на них должен находиться запас труб на 12 часов работы.

Как укладывают трубы

На трубоукладочном судне установлен специальный конвейер — на него поступают трубы, которые здесь же свариваются. Затем каждый сварной шов проходит ультразвуковую проверку на наличие дефектов. После сварки все швы покрываются антикоррозионным покрытием. Сваренные между собой трубы продвигаются по конвейеру в направлении кормы. Здесь расположен стингер — специальная стрела, под углом уходящая в воду, по которой трубы постепенно опускаются на морское дно. Именно он задает требуемый прогиб верхней части трубопровода, что позволяет не допускать деформации металла.

На дне моря трубы, как правило, лежат под собственным весом — их не требуется специально закреплять, потому что вес каждой трубы после нанесения бетонного покрытия достигает нескольких тонн. Лишь в некоторых местах, например у выходов на берег, для обеспечения стабильности трубы укладывают в специальные траншеи и сверху присыпают грунтом.

Из моря — на берег

Процесс укладки морского газопровода, как правило, начинается не с берега, как можно было бы подумать, а в море. Газопровод может состоять из нескольких участков, построенных в разное время с разных судов и потом соединенных между собой — ведь на разных участках газопровод должен выдерживать разное давление, а для этого используются трубы с разной толщиной стенок.
После завершения строительства морской части трубы протаскивают на берег при помощи специальной лебедки, установленной на суше, которая соединяется с трубой железными тросами и медленно вытягивает ее из моря. Затем трубопровод соединяют с его сухопутной частью — делают «захлест».

Обязательным этапом является проведение гидроиспытаний газопровода. Для этого его наполняют водой под требуемым давлением и выдерживают так некоторое время для обнаружения возможных дефектов. Тщательный мониторинг состояния газопровода ведут и после его запуска в эксплуатацию. Для этого применяют специальные электронные устройства внутритрубной диагностики.

• 

В одной и той же емкости сжиженного природного газа уместится в 600 раз больше, чем обычного. В России уже успели построить первый завод СПГ и праздновали его открытие в 2009 году.

Природный газ отлично вступает в химическую реакцию горения. Поэтому чаще всего из него получают энергию — электрическую и тепловую. Но на основе газа можно сделать еще удобрение, топливо, краску и многое другое.

Источник

Технология строительства морских газопроводов

До начала укладки магистрального газопровода (МГП) проводится тщательное исследование дна моря на протяжении всей трассы с целью обнаружения возможных препятствий: затонувших кораблей, боеприпасов, неровностей морского дна.

• изнутри производится обработка антифрикционным покрытием, снижающим сопротивление при транспортировке газа,
• снаружи производится обработка сначала антикоррозионным покрытием, потом — утяжеляющим бетонным.

Укладка труб на морское дно моря ведется со специальных трубоукладочных судов.
Суда — трубоукладчики достигают длины 300 м и имеют экипаж в несколько сотен человек.

• на поперечном конвейере судна — трубоукладчика производится зачистка и подготовка кромок при помощи торцевальной машины и индукционный прогрев труб до 150 o С,
• из поперечного конвейера подготавливаются и подаются трубы на сварочные посты продольного конвейера, на котором ведутся работы по сварке, контролю и изоляции швов,
• производится последовательность технологических операций:
  • сварка поступивших труб на специальном конвейере судна — трубоукладчика,
  • ультразвуковая проверка каждого сварного шва на наличие дефектов,
  • покрывание антикоррозионным покрытием,
  • укладка труб вдоль линии сборки, проходящей по длине трубоукладчика,
• по мере прохождения каждой следующей трубой сварочного участка, постов контроля и изоляции, труба становится частью трубопровода, который спускается с кормы в воду, вниз по наклонной площадке — стингеру. Стингер поддерживает трубу до некоторого расстояния под водой и направляет ее под небольшим углом на морское дно. Угол стингера задает требуемый прогиб верхней части трубопровода, позволяющий не допускать деформации металла трубы. При укладке трубопровода на глубоководье трубе придается плавный изгиб в виде буквы S,

Испытания и подготовка к эксплуатации

Источник

Подводные трубопроводы: как это работает

Как это возможно — уложить сотни километров стальных труб на огромную глубину, на дно со сложным рельефом? Как добиться, чтобы вся эта конструкция выдерживала огромное давление, не смещалась, не была уничтожена коррозией, выдерживала удары корабельных якорей и рыболовного снаряжения и, наконец, просто работала как надо? Самым свежим примером сооружения подводного мегатрубопровода стал знаменитый «Северный поток», пролегший по балтийскому дну и соединивший российскую и немецкую газотранспортные системы. Две нитки труб, каждая длиной более 1200 км — почти 2,5 млн тонн стали, поглощенных морем по воле человека. Именно на примере «Северного потока» мы попытаемся вкратце рассказать о технологиях создания подводных трубопроводов.

Как укутывают сталь

Две нитки газопровода состоят из 199 755 двенадцатиметровых труб, сделанных из высокосортной углеродистой стали. Но коль скоро речь идет о соприкосновении с такой химически агрессивной средой, как морская вода, металлу нужна защита. Для начала на внешнюю поверхность трубы наносят трехслойное покрытие из эпоксидного состава и полиэтилена — это делается прямо на заводе-производителе. Там же, кстати, трубу покрывают и изнутри, правда, задача внутреннего покрытия не в защите от коррозии, а в повышении пропускной способности газопровода. Красно-коричневая эпоксидная краска дает очень гладкую, глянцевую поверхность, снижающую, насколько это возможно, трение молекул газа о стенки трубы.

Можно ли укладывать такую трубу на морское дно? Нет, ее требуется дополнительно защищать и усиливать против давления воды и электрохимических процессов. На трубы устанавливают так называемую катодную защиту (наложение отрицательного потенциала на защищаемую поверхность). С определенным шагом к трубам приваривают электроды, соединенные между собой анодным кабелем, который связан с источником постоянного тока. Таким образом, процесс коррозии переносится на аноды, а в защищаемой поверхности проходит только неразрушающий катодный процесс. Но главное, что еще предстоит сделать с трубой, прежде чем она будет готова опуститься на дно, — это обетонирование. На специальных заводах внешнюю поверхность трубы покрывают слоем бетона толщиной 60−110 мм. Покрытие армируется приваренными к корпусу стальными стержнями, в бетон добавляется наполнитель в виде железной руды — для утяжеления. После обетонирования труба приобретает вес около 24 т. У нее появляется серьезная защита против механических воздействий, а дополнительная масса позволяет ей стабильно лежать на дне.

Коварное дно

Но надо помнить, что дно даже такого сравнительно неглубокого моря, как Балтийское, не предоставит само по себе удобного и безопасного ложа для газопровода. Есть два фактора, которые неизбежно приходилось учитывать проектировщикам и строителям «Северного потока»: антропогенный и природный.

История судоходства в североевропейском регионе насчитывает тысячелетия, и потому на дне моря скопилось немало всевозможного мусора, а также обломков затонувших кораблей. XX век внес свой страшный вклад: на Балтике в ходе мировых войн велись активные боевые действия, устанавливались сотни тысяч морских мин, а по окончании войн в море же утилизировались боеприпасы, в том числе и химические. Поэтому, во-первых, при прокладке маршрута газопровода требовалось обходить выявленные скопления опасных артефактов, а во-вторых, тщательно обследовать зону прокладки, включая так называемый якорный коридор (по километру влево и вправо от будущей трассы), то есть зону, в которой бросали якоря суда, задействованные в строительстве. В частности, для мониторинга боеприпасов применялись корабли, оснащенные эхолокационным оборудованием, а также специальным донным роботом (ROV), связанным кабелем с базовой донной станцией TMS. При обнаружении боеприпасов (морские мины весьма чувствительны к движению) их подрывали на месте, предварительно обеспечив безопасность судоходства в заданном районе и приняв меры по отпугиванию крупных морских животных.

Источник

Северный поток под водой: как это работает

Трубопровод проложенный по морскому дну, безусловно одно из тех сооружений, которые вызывают восхищение наравне с мостами, тоннелями ну или мегавысокими небоскребами.

Уложить тысячу километров труб на дно моря с далеко не самым ровным рельефом, сделать так, чтобы они выдержали давление толщи воды, закрепить трубы, чтобы они не смещались, а еще не забудьте про коррозию и солёную морскую воду, которая будет оказывать своё пагубное влияние на металл круглосуточно, семь дней в неделю – как вам такая задачка? Сегодня поговорим о технологиях, которые были использованы при создании «Северного потока».

Как защитить сталь

Трубопровод из двух нитей состоит из 200 000 частей, длина каждой трубы 12 метров. Трубы сделаны из углеродистой стали по стандарту DNV-OS-F101. Каждая из этих труб будет десятилетия находиться в высокоагрессивной среде – морской воде. Очевидно, что металлу нужна дополнительная защита. Какая?
Первый слой защиты – многослойное эпоксидное и полиэтиленовое покрытие. Внутри, кстати так же есть дополнительное покрытие, только оно уже защищает не от коррозии, а смягчает трение, что в свою очередь увеличивает объем газа проходящего через трубопровод – это делается с помощью специальной эпоксидной краски.

Следующий этап – электрохимическая защита. К трубам прикрепляют электроды связанные анодным кабелем, кабель находится под напряжением постоянного тока. Такая специфичная конструкция защиты помогает переносить процесс коррозии с внешней части трубы на аноды. И последний, безусловно самый главный этап защиты – обетонирование. Внешняя поверхность трубы покрывается слоем армированного бетона толщиной 110 мм. Это, кстати, так же даёт трубе дополнительный вес, что важно, для её стабильного положения на дне. Вес такой трубы после наложения всех видов защиты около 24 тонн. Не плохо, да?

Недружелюбное дно

Было бы странно ожидать от дна Балтийского моря идеально ровной поверхности, которая подойдет для укладки многотонного газопровода. Но всё же у Балтийского моря есть один большой плюс – оно мелкое. Это позволило исправить донный рельеф в необходимых местах: так, где требовалось выровнять рельеф – использовали подушку из камней и гравия. Судно заполняло ямы на дне сбрасывая грунт в нужном месте, в некоторых местах вместо грунта использовались большие бетонные плиты, их опускали на дно и они выполняли роль подводного моста. Второй способ, который был задействован – рытье траншей.
И третий способ использовался в случаях, когда на дне обнаруживались мягкие породы, которые продавливались под тяжестью насыпи или бетонных плит. В таком случае ставили легкие металлические или пластиковые опоры на которые опускали трубу.

Источник

Подводный газопровод. Сложнейшая задача

Как создаются подводные газопроводы? Пример: «Северный поток».

· Мощность: 55 млрд м³/год

· Протяжённость: 1224 км

· Количество труб (12м × 24т): 199 755 шт

· Диаметр трубы (внешний): 1220 мм

· Толщина стенки труб: 27 – 41 мм

· Общая масса труб: 2.42 млн.т

· Рабочее давление: 220 бар (217 атмосфер)

· Внутренний антифрикционный слой: 1 мм.

· Бетонная рубашка: 60 – 110 мм

· Скорость движения газа: 12 дней

· Макс. глубина: 210 м

· Судов при строительстве: 148

На борту трубоукладочного судна свариваются оконцовки труб с антикоррозийной защитой в бетонной «рубашке» . Участки сварки изолируются п/э терморукавом и закрываются металлическим кожухом. Полость между кожухом и рукавом заполняется полиуретановой пеной. На трубы устанавливают катодную защиту — процесс коррозии переносится на электроды, соединенные между собой анодным кабелем, который связан с источником постоянного тока.

Укладка S-образным способом

Сваренная из труб плеть под небольшим углом выходит с кормы судна, опускается и ложится на дно. За трубоукладочным судном тянется «стингер» — лоток, уменьшающий угол наклона плети. Также применяют устройство, прижимающее трубы и снижающее нагрузки на изгибы. Система динамического позиционирования судна исключает его смещение. Если укладку требуется остановить, к концу плети приваривают заглушку с креплениями и кладут на дно. Для продолжения работ плеть вытягивают наверх.

Давление газа на пути к немецкому берегу падает. Поэтому в центре и конце газопровода установлены тонкостенные трубы. Их сварка производится в гидроизолированной сварочной камере на глубине 80−110 м. Это сложнейшая водолазная операция.

При укладке труб учитывалось, что на дне много мусора, затонувших кораблей, морских мин и боеприпасов. Морские мины, подрывали на месте, обеспечив безопасность судоходства и отпугивая крупных морских животных из данного района. Был создан «якорный коридор» для судов (километр влево и вправо от трубы). Для выравнивания морского дна, использовалась каменная наброска. Специальное судно «прицельно» заполняло полости дна мелкими камнями. Применялось выкапывание траншеи, укладка мешков с балластом, матов, установка металлических или пластиковых опор, бетонных плит, анкеров, утяжелителей.

До запуска газопровод в течение суток испытывался под давлением очищенной от бактерий морской водой со специального судна. Затем вода откачивалась, секция осушалась и трубопровод заполнялся азотом.

Для контроля состояния газопровода «Северный поток «применяется «интеллектуальный» зонд.

Источник