Трубопровод

Трубопрово́д — сооружение для транспортировки жидких, газообразных и многофазовых сред под действием разности давлений в различных сечениях. Основной составной элемент трубопровода — труба необходимого типа и размера, выполненная из углеродистых или легированных сталей, чугуна, композиционных материалов, пластмасс, стекла, железобетона и других материалов.

История

Цивилизации древних Китая, Египта, Индии, Рима и Греции имели свои потребности и нужды, которые увеличивались пропорционально увеличению территории государств и количества населения. Полив урожая требовал больших усилий, а ходить к реке становилось всё дальше. Так и появились трубы для воды.

Первая известная нам труба появилась в Китае — она сделана из выделанного бамбука. Наряду с деревянными трубами появились и керамические, потому как гончарное дело постоянно развивалось. С расцветом металлургии трубы стали изготавливать из металла — они занимали меньше места и дольше служили, чем бамбуковые или из глины. Первая сохранившаяся до нас медная труба откопана в Египте и представляла собой часть водостока одного из религиозных сооружений. Более сложные трубы из металла изготавливали в Риме — они изготавливались из листов бронзы, у них был паяный шов из свинца или олова. Древняя Русь также не стояла в стороне от технологического прогресса. В XI веке уже водопровод из деревянных труб находился в Новгороде.

Трубопровод в России

Именно Россия является родиной трубопроводного транспорта. Впервые идею о транспортировке нефти по трубам высказал Дмитрий Менделеев в 1863 году. Учёный разработал проект строительства трубопровода от бакинских нефтяных месторождений до побережья Чёрного моря, однако проект так и не реализовали.

В 1877 году Александр Бари и его помощник Владимир Шухов предложили новую схему строительства трубопровода, которую успешно приняли. Через год Шухов построил первый в России нефтепровод в районе Баку — протяженностью несколько километров. Проект быстро доказал свою эффективность (снижение себестоимости доставки нефти, как минимум, десятикратным), и уже в 1885 году соорудили новый нефтепровод длинной около 200 километров. А ещё через 11 лет появился первый крупный керосинопровод Баку—Батуми протяжённостью 883 километров.

Состав трубопроводов

Все многообразие составных элементов трубопроводных магистралей можно условно подразделить на несколько больших групп:

• Трубы — это пустотелый элемент, чаще всего круглого сечения, из которого собираются линии трубопровода. При монтаже, в зависимости от функционального назначения, используются трубы различного диаметра, варьируется также толщина стенок, материал и мерная длина отдельных деталей.

• Соединительные детали. Различают арматуру, предназначенную для корректировки направления линий (отводы), соединения труб одного (муфты) и различного диаметра (переходы), разветвления потока (тройники и крестовины), заделки торцевых концов (заглушки, пробки, колпаки, днища).

• Защитные элементы (сильфонные компенсаторы). Предназначены для компенсации осевых или поворотных смещений, а также температурных и вибрационных нагрузок, возможных во время работы магистрали. Могут иметь фланцевое или сварное соединение.

• Запорная арматура. Предназначена для отключения потока, при ремонте или обслуживании.

• Регулирующая арматура. Регулирует параметры потока, либо объём пропускаемой жидкости или газа.

• Специальная арматура: пожарные гидранты, вантузы и прочее.
• Эксплуатационные фитинги.

Классификации

Назначение

Трубопроводные сети предназначены прежде всего для доставки различных материалов между двумя точками — от источника до места использования или обработки. Помимо этого, некоторые системы функционируют для удаления избыточной влаги:

• дренажные системы — обеспечивают удаление лишней жидкости;
• канализационные системы — утилизируют жидкие отходы как бытового, так и производственного характера;
• различные водоотводные системы — выводят скопившуюся воду из туннелей, подземных сооружений и подобных объектов.

В зависимости от типа транспортируемого материала трубопроводы классифицируются следующим образом:

1. Водопроводы — обеспечивают подачу питьевой воды в жилые здания, организации, общественные учреждения и другие нужды.
2. Газопроводы — используются для перемещения природного газа, который может направляться непосредственно конечному потребителю или экспортироваться.
3. Нефтепровод — осуществляют доставку необработанной нефти от месторождений к предприятиям по её переработке. Специализированные магистрали также транспортируют различные продукты переработки нефти (такие как топливо и газы) для дальнейшего использования или реализации.
4. Воздуховоды и паропроводы — используются для подачи воздуха или пара на различные предприятия.
5. Теплопроводы — системы для подачи тепла от источника к жилым домам, предприятиям и другим объектам инфраструктуры.

В зависимости от функционального назначения и масштаба инженерных сетей трубопроводные системы можно разделить на следующие типы:

• магистральные — характеризуются самыми большими размерами и предназначены для транспортировки веществ на значительные расстояния (между населёнными пунктами или от промышленных узлов к жилым массивам);
• коммунально-сетевые — обеспечивают поставку воды, отопления и газа, а также отвод сточных вод;
• технологические линии — располагаются внутри промышленных предприятий и обслуживают их производственные процессы;
• судовые и машинные теплосети — локальные системы, предназначенные для обеспечения работы судов или механизмов, встречаются даже в легковых автомобилях.

При помощи трубопроводов можно осуществлять транспортировку веществ различной температуры:

• ниже 0 °C — холодные трубопроводы;
• +1 °C до +45 °C — среднетемпературные трубопроводы;
• выше 46 °C — горячие.

Материалы

При создании трубопроводов преимущественно используется металл, выбор которого определяется назначением конкретной сети:

• сталь;
• медь;
• алюминий;
• латунь и так далее.

Стальные трубы заслуженно признаны наиболее надёжным вариантом, даже при работе с агрессивными средами. Применение пластиковых труб началось относительно недавно. Главное преимущество этих конструкций — простота установки, но они чувствительны к колебаниям температуры и ограничены в областях эксплуатации. В нефтяном секторе широко используются резинотканевые трубы, которые идеально подходят для транспортировки топлива.

Расположение

Учитывая разнообразие перевозимых веществ и условия эксплуатации, трубопроводы бывают разных типов:

• наземными — располагаются выше уровня земли с использованием опор;
• подземными — укладываются в грунт;
• подводными — их устраивают на дне разных водоёмов;
• надводными (плавающими) — находятся на поверхности воды, болота, озера или реки.

Строительство крупных, протяжённых трубопроводных систем требует значительных временных и людских ресурсов. Нефтепровод «Дружба» — один из самых длинных трубопроводов мира, состоящий из обширной сети магистральных линий и многочисленных насосных станций. Его общая протяжённость 8900 км. Газопровод «Северный поток» известен как самый крупный подводный трубопровод. Его протяжённость 2200 км. Он же является рекордсменом по глубине расположения, его линии находятся на более чем 200 метрах под водой.

Опоры трубопроводов

Опоры выполняют ключевую роль в целостности системы, обеспечивая надёжную фиксацию труб в необходимом положении и предотвращая их деформацию. Для наземных конструкций обычно выбирают опоры из металла — высококачественной сортовой стали большего размера. Чтобы повысить долговечность, такую сталь часто покрывают порошковой краской, которая обеспечивает защиту от воздействия окружающей среды, влаги и коррозии. Бетон также применяется для создания наземных опор, демонстрируя высокую устойчивость и выступая в качестве основания для металлических опор.

Помимо материала изготовления, опоры различаются по ряду параметров:

• способ соединения;
• возможность регулировки;
• способ поддержки трубопровода;
• наличие или отсутствие защитного кожуха;
• целевому назначению для конкретных трубопроводных линий.

Классификация опор по типу используемых элементов включает:

• корпусные или бескорпусные;
• приварные — конструкции, соединения которых выполнены методом сварки;
• хомутовые — сборные конструкции, удерживаемые вместе с помощью металлических хомутов;
• трубчатые — элементы, состоящие из полых труб, соединённых между собой.
• тавровые — конструкции, объединяющие металлический хомут и тавр в нижней части.

Контроль состояния и защита трубопроводов

Контроль технического состояния магистрального трубопровода организуется по плану диагностики или в составе технического обслуживания и ремонта его линейных участков и линейной запорной арматуры. Реализация контроля технического состояния линейной части магистрального трубопровода связана с определением состава диагностических работ на базе систематизации видов, параметров и средств контроля при их проведении.

По плану диагностики линейных участков магистральных трубопроводов на этом этапе осуществляются: наружный осмотр трассы трубопровода, контрольный осмотр участка трубопровода, ревизия участка трубопровода, генеральная ревизия трубопровода, повторное испытание (опрессовка) трубопровода повышенным внутренним давлением.

При этом в состав диагностических работ при наружном осмотре действующего трубопровода следует включать:

• технический и экологический мониторинг за техническим состоянием трассы трубопровода и его компонентов, находящихся на поверхности земли;
• оценку на соответствие технического состояния трассы трубопровода и его компонентов требованиям базового образца трубопровода;
• регистрацию показаний приборов, по которым осуществляется контроль давления в трубопроводе, а также возможных утечек (выхода на поверхность) транспортируемой среды;
• оформление заключения о возможности или условий дальнейшей эксплуатации участка трубопровода.

В состав диагностических работ при контрольном осмотре действующего трубопровода следует включать:

• анализ документации и установление потенциально опасных локальных участков трубопровода;
• точечный визуально-измерительный контроль, включающий замеры геометрической неоднородности соединительных деталей и сварных соединений, геометрических размеров дефектов и повреждений;
• точечный неразрушающий контроль, включающий основной металл, сварные и разъёмные соединения и изоляцию;
• оценку на соответствие технического состояния локального участка трубопровода базовым требованиям;
• оформление заключения о возможности или условий дальнейшей эксплуатации участка трубопровода.