Подземно полагане на газопроводи

В зависимост от местоположението им в системата за транспортиране тръбопроводите за природен газ се класифицират като преносни, разпределителни, събирателни и производствени. Тръбите на преносните линии, по които газът се транспортира на далечни разстояния, са с голям диаметър – обикновено от 15 до 120 cm, и често под високо налягане (15 до 100 bar). Разпределителните линии представляват система от главни и обслужващи газопроводи, които доставят природния газ до домакинствата и предприятията, като те се експлоатират при сравнително ниско налягане. По събирателните газопроводи газът се транспортира от точката на производството му до друго съоръжение за последваща преработка или до преносните линии. Производствените линии включват тръбите и оборудването, използвани за подготовка на газа за транспортиране. Фазата на инсталация на тези газопроводи е от критично значение за осигуряване на дългосрочната им цялост.

Материали
Понастоящем повечето преносни и събирателни газопроводи се изпълняват от високовъглеродна стомана. При производствения процес тръбните сегменти се инспектират стриктно, за да се установи дали съответстват на нормативните изисквания и стандартите за безопасност. Обикновено с дължина от 12 до 24 m, сегментите се проектират за специфичното им място в газопроводната линия. Редица фактори, свързани с почвените условия, географското местоположение или населеността, определят изискванията за размера, якостта и дебелината на стената на тръбата.

Разпределителните газопроводи също могат да бъдат изпълнени от стомана, но все по-често се използват високоякостна пластмаса или композити. По-старите такива линии често са изработени от леярски чугун, който става крехък с времето и може да е податлив на счупване при движение на земните маси, дължащо се например на цикъла замръзване/топене или на други причини.

В някои случаи е необходимо извършването на регулярни инспекции през зимните месеци, позволяващи навременното откриване и отстраняване на течове, причинени от спукване на газопровода заради замръзване.

Подготовка на траншеята
След получаване на съответните разрешителни процедурата по полагане на газопроводите може да продължи с подготвителните дейности, които включват маркиране на трасето, разчистване и подравняване на терена, и изкопаване на траншеята. Първата стъпка обхваща маркирането на одобрената работна зона (границите й и допълнителните временни работни пространства) и отбелязването на местоположението на преминаващи пътища и линии на други комунални дружества. По време на инсталацията следва да бъдат оградени и намиращите се в близост до трасето области, чувствителни от гледна точка на опазването на околната среда. Преди изкопаването на траншеята изпълнителят следва да маркира централната й осева линия.

Преди да се пристъпи към разчистването и подравняването на терена, следва да се провери за наличието на частни огради, които евентуално трябва да бъдат отстранени, и да се поставят заграждения за ограничаване на достъпа на селскостопански и диви животни до трасето. След това работната зона се разчиства от растителност и други препятствия (дървета, дънери, храсти, скали). Когато е необходимо, се извършва и заравняване на терена – обикновено при наличие на стръмни склонове и в други случаи, когато е нужно да се избегне прекомерно огъване на тръбопровода.

Газоразпределителните компании и подизпълнителите на проекта трябва да обмислят внимателно кога да бъде изкопана траншеята за газопроводната линия. Понякога този етап предшества разтоварването на тръбните сегменти и подреждането им по продължение на трасето, но в много случаи траншеята не се открива, докато сегментите не бъдат заварени и газопроводът не е готов за спускане в изкопа и заравяне. Откритите траншеи крият риска от попадане на предмети, чакъл и пръст, например при буря, и следователно периодът, в който изкопът е отворен, следва да бъде сведен до минимум.

При открит терен със сравнително лесна за изкопаване почва и липса на препятствия се използват специални машини за издълбаване на траншеи, които са подходящи за изкопаване на дълги и прави канали. За траншеи с малка дължина, такива в близост до препятствие или със завой обикновено се използват екскаватори. Изкопаването на траншеи в близост до препятствия или други подземни тръбопроводи обикновено се извършва чрез комбинация от ръчно и механично прокопаване с цел предотвратяване на повредата на тези структури.

Днес при подземното полагане на газопроводи се прилагат и безизкопни технологии например сондиране и управляемо хоризонтално сондиране (horizontal directional drilling, HDD). Често когато трасето на газопроводната линия пресича реки, се използва HDD, тъй като методът позволява ограничаване на въздействието върху околната среда в значителна степен и полагане на тръбата на много по-голяма дълбочина.

Сондирането се прилага широко за разпределителни газопроводи, особено в градски райони и при пресичане на пътища и други комунални линии. И двата метода са съпроводени със съответните рискове – може да се стигне например до прекъсване на пластмасови или глинени канализационни тръби, които се локализират по-трудно.

Подготовка на тръбите
След като трасето вече е готово, тръбните сегменти се транспортират до определения терен, разтоварват се и се подреждат в непрекъсната линия успоредно на траншеята. Добре е разстоянието между газопровода и изкопа да е поне 1 m.

По време на този етап, а и като цяло при процеса на подземно полагане, трябва да се полагат усилия за предпазване на тръбата и най-вече за защита на катодното й покритие. В горски и селскостопански зони изпълнителят на газопроводната линия следва да предвиди оставяне на разстояния, позволяващи преминаването на животни. В градски райони тръбните сегменти обикновено се съхраняват в складове в близост до трасето, като всеки сегмент се транспортира до траншеята поотделно, когато техническият екип е готов за него.

Когато сегментите вече са подредени по продължение на траншеята, преди да бъдат съединени чрез заваряване отделни секции от тръбата се огъват с хидравлична машина, където е необходимо. Това се прави с цел газопроводът да пасне равномерно на различния контур на дъното на изкопа.

Следва визуална инспекция на вътрешността на всяка тръба и фитинг, за да е сигурно, че са чисти и празни. Краищата на всеки сегмент се почистват от вътрешната и външната страна от ръжда, котлен камък, мръсотия, смазочни течности, защитни покрития и всякаква друга материя, която би могла да повлияе негативно върху качеството на заварката.

При заваряването (ръчно, автоматично или полуавтоматично) се използват вътрешни или външни подравняващи скоби, които сближават двата тръбни сегмента и гарантират точното им позициониране един спрямо друг. Вътрешните подравняващи скоби остават на мястото си по време на заваряване, след което се придвижват до местоположението за следващия заваръчен шев по трасето. Когато се използват външни скоби, първоначално сегментите се съединяват с къси заваръчни шевове по периметъра на тръбата, след което скобите се премахват и процесът на заваряване се довършва.

Ветровитото време може да окаже негативно влияние върху процеса на заваряване поради разнасянето на прахови частици и попадането им в шевовете. Затова при наличие на такива метеорологични условия компаниите изпълнители използват преносими защитни тенти, оборудвани със система за вентилация.

Качеството на заварката е от критично значение и поради това след приключване на процеса шевовете се инспектират обстойно чрез радиографски или автоматичен ултразвуков метод. Радиографският контрол на заварени съединения се прилага от края на 50-те години на 20 век. Техниката включва поставяне на филм върху външната страна на заварката и пролъчването му с рентгенови или гама лъчи от вътрешността на тръбата. Следва фотохимична обработка на филма, анализ на радиографското изображение за откриване на евентуални дефекти и изготвяне на препоръки за отстраняването им.

Другият метод за инспекция използва отразяването на звукови вълни от повърхността на заварените съединения. В основата на техниката е принципът, че някои от характеристиките на вълните се променят при взаимодействието им с дефекти. Отразените вълни се подават към приемник, който анализира получените изображения и оценява качеството на заварката. В сравнение с радиографията, автоматизираният ултразвуков контрол осигурява по-бърза инспекция. При откриването на дефекти посредством който и да е от двата метода, те се шлифоват или изрязват и поправят, след което заварените съединения отново се тестват.

Полагане на газопровода
Преди финалния етап – полагането на газопровода в траншеята, са необходими още няколко процедури, които да гарантират качеството му и дългия му експлоатационен живот. Траншеи с образувания, които могат да повредят покритието (например такива в каменисти почви) обикновено се облицоват със слой пясък или друг защитен материал. Покритието се проверява за последен път за възникнали по време на монтажа дефекти, след което газопроводът е готов за спускане в изкопа.

Серия от внимателно координирани тръбополагащи машини със странична стрела придържат газопровода, придвижват го бавно към траншеята и плавно го спускат в нея. Не са налични насоки за това колко да е дължината на тръбата, преди да се пристъпи към полагането й. Този фактор се определя предимно от условията – равнинността на терена, дали районът, през който минава трасето, е градски или не, и др.

След полагане на тръбата върху нея може да се постави допълнителен защитен слой, който да предпазва покритието от камъни и други отломки. В последния етап премахнатата пръст се връща в изкопа с помощта на багери и булдозери. Когато материалът за запълване на траншеята е по-каменист и груб, може да се наложи предварително пресяване.

Последната проверка на газопроводната линия преди пускането й в експлоатация включва хидростатично тестване. Тръбата се запълва с вода, а налягането се повишава до стойност, доста над предвиденото работно налягане. При достигане на определена стойност повишаването на налягането спира и водата в тръбата може да се стабилизира термично. Чувствителни прибори записват измененията в налягането, като спад в стойността може да е индикатор за теч. При признаци за теч стартира процедура за локализирането и отстраняването му, което може да е трудно, особено ако течът е малък. Ако местоположението му не може да бъде открито визуално, тръбопроводът се разделя на все по-малки участъци до локализирането на теча. Тестването продължава, докато не се гарантира, че всички участъци издържат необходимото налягане за определено време. След това водата се източва от газопровода и се третира по екологосъобразен начин.

Газопроводите се подсушават до необходимата точка на оросяване чрез промиване с метанол, продухване с азот или свръхсух въздух, вакуум или дори природен газ. Важно е цялото количество вода и водни пари да бъдат отстранени от газопровода, тъй като влагата може да доведе до корозия на вътрешната повърхност или да стигне до потребителите и да причини проблеми в оборудването им.