Подводные трубопроводы: как это работает

Подводные трубопроводы: как это работает
    Из кормы трубоукладочного судна сваренные трубы выходят постоянной плетью и укладываются на дно (фото справа). Прекрасно заметна особая защита монтажных стыков. В то время, когда секция закончена, к ней приваривается временная заглушка.
    Корма трубоукладочного судна со стингером — особым желобом, увеличивающим радиус сгиба укладываемой нитки. Благодаря стингеру буква S обретает более плавные очертания.
    Инспектор газопровода В 2012 году был сконструирован особый «интеллектуальный зонд», что будет через определенные промежутки времени инспектировать состояние газопровода, передвигаясь с потоком газа от русского бухты Портовая к германскому Любмину.

Как это вероятно — уложить много километров металлических труб на огромную глубину, на дно со сложным рельефом? Как добиться, дабы вся эта конструкция выдерживала огромное давление, не смещалась, не была стёрта с лица земли коррозией, выдерживала удары корабельных рыболовного снаряжения и якорей и, наконец, как нужно? Самым свежим примером сооружения подводного мегатрубопровода стал известный «Северный поток», пролегший по балтийскому дну и соединивший русского и германскую газотранспортные совокупности.

Две нитки труб, любая длиной более 1200 км — практически 2,5 млн тысячь киллограм стали, поглощенных морем по воле человека. Именно на примере «Северного потока» мы постараемся кратко поведать о разработках создания подводных трубопроводов.

Как укутывают сталь

Две нитки газопровода складываются из 199 755 двенадцатиметровых труб, сделанных из высокосортной углеродистой стали. Но коль не так долго осталось ждать речь заходит о соприкосновении с таковой химически агрессивной средой, как морская вода, металлу нужна защита. Для начала на внешнюю поверхность трубы наносят трехслойное покрытие из полиэтилена и эпоксидного состава — это делается прямо на заводе-производителе.

В том месте же, кстати, трубу покрывают и изнутри, действительно, задача внутреннего покрытия не в защите от коррозии, а в увеличении пропускной свойстве газопровода. Красно-коричневая эпоксидная краска дает весьма ровную, блестящую поверхность, снижающую, как это быть может, трение молекул газа о стены трубы.

Возможно ли укладывать такую трубу на дно моря? Нет, ее требуется дополнительно защищать и усиливать против давления воды и электрохимических процессов. На трубы устанавливают так именуемую катодную защиту (наложение отрицательного потенциала на защищаемую поверхность).

С определенным шагом к трубам приваривают электроды, соединенные между собой анодным кабелем, что связан с источником постоянного тока.

Так, процесс коррозии переносится на аноды, а в защищаемой поверхности проходит лишь неразрушающий катодный процесс. Но основное, что еще предстоит сделать с трубой, перед тем как она готовься опуститься на дно, — это обетонирование. На особых фабриках внешнюю поверхность трубы покрывают слоем бетона толщиной 60−110 мм.

Покрытие армируется приваренными к корпусу металлическими стержнями, в бетон добавляется наполнитель в виде металлической руды — для утяжеления. По окончании обетонирования труба получает вес около 24 т. У нее появляется важная защита против механических действий, а дополнительная масса разрешает ей стабильно лежать на дне.

Коварное дно

Но нужно не забывать, что дно кроме того для того чтобы относительно поверхностного моря, как Балтийское, не предоставит само по себе эргономичного и надёжного ложа для газопровода. Имеется два фактора, каковые неизбежно приходилось учитывать строителям и проектировщикам «Северного потока»: антропогенный и природный.

История судоходства в североевропейском регионе насчитывает тысячелетия, и потому на дне моря скопилось много всевозможного мусора, и обломков затонувших судов. XX век внес собственный ужасный вклад: на Балтике на протяжении мировых войн велись активные боевые действия, устанавливались много тысяч морских мин, а по окончании войн в море же утилизировались снаряды, среди них и химические.

Исходя из этого, во-первых, при прокладке маршрута газопровода требовалось обходить распознанные скопления страшных артефактов, а во-вторых, шепетильно обследовать территорию прокладки, включая так называемый якорный коридор (по километру влево и вправо от будущей автострады), другими словами территорию, в которой бросали якоря суда, задействованные в строительных работах. В частности, для мониторинга снарядов использовались суда, оснащенные эхолокационным оборудованием, и особым донным роботом (ROV), связанным кабелем с базисной донной станцией TMS.

При обнаружении снарядов (морские мины очень чувствительны к перемещению) их подрывали на месте, предварительно обеспечив безопасность судоходства в заданном районе и приняв меры по отпугиванию больших морских животных.

Второй фактор, природный, связан c изюминками рельефа дна. Морское дно сложено из разных пород, оно имеет выступающие гребни, впадины, расселины, и опускать трубы прямо на все это геологическое разнообразие не всегда вероятно. В случае если допустить громадное провисание нитки газопровода между двумя естественными опорами, конструкция может со временем разрушиться со всеми вытекающими из этого проблемами.

Исходя из этого донный рельеф для прокладки нужно неестественным образом исправлять.

В случае если требовалось выровнять рельеф дна, употреблялась так называемая каменная наброска. Особое судно, нагруженное мелкими камнями и гравием, посредством трубы, нижний финиш которой оборудован соплами, «прицельно» заполняло полости дна, придавая ему более подходящий профиль. Время от времени вместо камней вниз опускались целые цементные плиты.

Второй вариант — выкапывание в дне траншеи для прокладки труб. Логично высказать предположение, что создание траншей предшествовало прокладке труб, но далеко не всегда это происходило как раз так.

Существует техвозможность стабилизации положения нитки на дне уже тогда, в то время, когда трубопровод проложен (при условии, что глубина моря в данной точке не превышает 15−20 м). В этом случае с судна на дно опускается траншеекопатель, имеющий роликовые захваты. С их помощью трубопровод приподнимается со дна, и под ним пропахивается траншея.

По окончании проведения данной операции трубы укладываются в оказавшееся углубление.

Сыпать тяжелый грунт на дно возможно не всегда: масса гравия продавливает мягкие породы. В этом случае для «спрямления» рельефа применяют более легкие опоры из железных либо пластиковых конструкций.

Подводная буква

Сейчас, пожалуй, самое занимательное: как трубы оказываются на дне? Очевидно, сложно себе представить, что любая отдельная 12-метровая труба приваривается к нитке газопровода прямо в море на глубине. Значит, эту процедуру нужно проделывать до укладки.

Что, фактически, и происходит на борту трубоукладочного судна.

Тут нужно ненадолго возвратиться к конструкции самой трубы и подметить, что по окончании нанесения на нее антикоррозионной защиты и утяжеляющего бетонирования оконцовки труб остаются открытыми и незащищенными, — в противном случае сварка была бы затруднена. Исходя из этого участки соединений защищаются от коррозии уже по окончании сварки. Сперва монтажные стыки изолируются посредством полиэтиленового термоусадочного рукава, после этого закрываются железным кожухом, а полость между рукавом и кожухом заполняется полиуретановой пеной, придающей месту стыка нужную механическую прочность.

Потом происходит укладка S-образным методом. Сваренная из труб плеть получает в ходе укладки форму, напоминающую латинскую букву S. Плеть под маленьким углом выходит из кормы корабля, достаточно быстро опускается вниз и достигает дна, где принимает горизонтальное положение. Тяжелее всего представить себе, что нить из металлических, покрытых бетоном 24-тонных труб способна к таким резким изгибам без разрушения, но все происходит как раз так.

Очевидно, чтобы плеть не сломалась, используются разнообразные технологические хитрости. За трубоукладочным судном на десятки метров тянется стингер — особое ложе, уменьшающее радиус наклона уходящей вниз плети. На судне кроме этого установлено натяжное устройство, прижимающее трубы книзу и снижающее нагрузки на изгибы.

Наконец, совокупность позиционирования совершенно верно осуществляет контроль положение судна, кроме резкие смещения и рывки, талантливые повредить трубопровод.

В случае если укладку почему-либо требуется прервать, вместо очередной трубы к плети приваривают герметичную заглушку с креплениями и плеть «сбрасывают» на дно. При возобновлении работ второй корабль подцепит заглушку тросом и вытянет плеть обратно наверх.

Газопровод-водопровод

И все же без подводной сварки не обошлось. Дело в том, что любая из ниток «Северного потока» складывается из трех секций. Различие между секциями — различная толщина стенок применяемых труб.

До тех пор пока газ идет от терминала в русском бухте Портовая к приемному терминалу на немецком берегу, давление газа неспешно падает.

Это разрешило возможность использовать в центральной и финальной секциях более тонкостенные трубы и так экономить металл. Вот лишь обеспечить соединение различных труб на борту трубоукладочных судов не представляется вероятным. Сочленение секций происходило уже на дне — в гидроизолированной сварочной камере.

Для этого на дно опускались трубоподъемные механизмы, каковые отрывали от дна и совершенно верно позиционировали приятель наоборот приятеля плети отдельных секций. Для той же цели использовались надувные мешки с переменной плавучестью, снабжавшие вертикальные перемещения труб. Термобарическая сварка велась в автоматическом режиме, но наладка оборудования сварочной камеры — сложнейшая водолазная операция.

Для ее проведения под воду опускалась водолазная камера, где имела возможность проходить декомпрессию целая бригада водолазов, и особый колокол для спуска ко дну. Сварка секций проводилась на глубине 80−110 м.

Перед тем как применять газопровод для перекачки горючего, его испытывали водой. Еще до термобарической сварки любая секция трубопровода прошла жёсткое опробование. Вовнутрь секций посредством поршневого модуля была закачана предварительно отфильтрованная от взвесей а также бактерий морская вода.

Жидкость, нагнетавшаяся со особого судна, создавала в плети давление, превышающее рабочее, и таковой режим поддерживался в течении 24 часов. После этого вода откачивалась, и секция газопровода осушалась. Еще перед тем, как в трубопроводе показался газ, его трубы заполнялись азотом.

Прокладка газопровода по дну моря — только часть проекта «Северный поток». Много затрат и усилий потребовалось для оборудования береговой инфраструктуры. Отдельная история — это вытягивание нитки газопровода на берег посредством замечательной лебедки либо создание механизма компенсации сезонного сжатия-расширения 1200-километровой нитки.

Строительство «Северного потока» позвало много дискуссий на различные околополитические темы — от экологии до чрезмерной роли сырьевого экспорта в экономике России. Но в случае если отвлечься от политики, нельзя не подметить: трансбалтийский газопровод — хороший пример того, как продвинутые международная кооперация и технологии способны творить современные чудеса во в полной мере рабочем рутинном режиме.

Трубы варят на борту

Сварочная станция трубоукладочного судна Castoro Dieci. Сварные стыки пройдут процедуру неразрушающего ультразвукового контроля, после этого их защитят посредством термоусадочного полиэтиленового рукава, пеноматериала и металлического кожуха.

Судно Castoro Dieci в собственности итальянской компании Saipem и предназначено для прокладки участков трубопроводов на прибрежном мелководье. Практически это плоскодонная несамоходная баржа, которая перемещается лишь посредством якорной лебёдки и буксира, но правильное позиционирование Castoro Dieci осуществляет самостоятельно за счет восьмиточечной совокупности якорей.

Прокладка «Северного потока»

Посредством судна Castoro Dieci.

Статья «Подводные нити» размещена в издании «Популярная механика» (№130, август 2013).

Суперсооружения: Подводный Газопровод. National Geographic. Наука и образование


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: