12.2. Структура и состав парка машин для строительства объектов трубопроводного транспорта

В трубопроводном строительстве обычно используется мобильная высокопроизводительная строительная техника. Следует также отметить, что поскольку строительство в основном ведётся в условиях бездорожья, в том числе по заболоченным участкам, а в зимний период по глубокому снегу, то все основные машины должны быть повышенной проходимостью и иметь утеплённые кабины для водителей и рабочего персонала.

Созданные и освоенные машины и оборудование для трубопроводного строительства хорошо зарекомендовали себя в разнообразных природно-климатических условиях. Их технический уровень соответствует мировым стандартам, а в некоторых случаях превосходит зарубежные образцы. Такие машины, как роторные траншейные экскаваторы ЭТР254, комплекс для автоматической электроконтактной сварки труб «Север-1» и «Стык» не имеют аналогов в мировой практике.

На строительстве газопроводов широко используются общестроительные механизмы отечественного и зарубежного производства (бульдозеры, одноковшовые экскаваторы, стреловые краны) и автотранспортные средства общего назначения.

Специально для трубопроводного строительства разработаны и производятся большое количество машин. Одновременно с созданием новой техники осуществляется централизованное техническое обслуживание и ремонт машин, организованы специализированные ремонтные участки и бригады в строительных организациях.

12.2.1. Техника для транспортных и погрузочно-разгрузочных работ

На строительстве для перевозок грузов используются транспортёры, снего- и болотоходы, в том числе плавающие, гусеничные тягачи, вездеходы, ратраки для устройства зимних дорог, транспортёры тягачи на базе самоходного парома, бульдозеры и рыхлители грунта с тяговым классом 10 - 75 и мощностью двигателя до 850 л.с.

Для перевозки труб диаметром 1420 мм и длиной до 12 м на автомобилях «Урал-375», ЗИЛ-131 используются трубовозы ПВ91, ПВ92 грузоподъемностью 9 т, а также трубовозы ПВ95, ПВ96 с дизельными двигателями грузоподъемностью 11 т.

Для перевозки трубных секций из труб диаметром 1420 мм и длиной 24 м применяют плетевозы ПВ202, ПВ204 на автомобилях КрАЗ-255 грузоподъемностью 20 т и плетевоз ПВ203 грузоподъемностью 25 т на базе автомобиля КрАЗ-260 с двигателем мощностью 240 кВт, что позволяет перевозить трехтрубные секции из труб диаметром 1420 мм с толщиной стенки до 20 мм. Для перевозки секций из труб диаметром 1420 мм по вдоль-трассовым дорогам используется плетевозы тракторные прицепные марки ПТГ251 на резинометаллических гусеницах грузоподъемностью 25 т.

Для перевозки труб по болотам используется трубовоз ТБ302 на базе болотохода «Тюмень», БТ361А и др. Грузоподъемность трубовозов при погрузке трех труб диаметром 1420 мм составляет 25 – 36 т, что позволяет болотоходу успешно двигаться в труднопроходимых условиях.

Рис. 12.1. Двухзвенный гусеничный болотоход БТ361, загруженный железобетонными трубными пригрузами, для доставки на заболоченные участки трассы

Объемы транспорта грузов при строительстве трубопроводных линий можно охарактеризовать следующими цифрами. Например, для шестиниточной системы газопроводов в конце прошлого столетия потребовалось доставить на трассу около 12 млн. т труб, 7 млн. т пригрузов, тысячи строительных машин. Необходимо регулярно перевозить десятки тысяч рабочих и инженерно-технический персонал к строительно-монтажным площадкам.

Доставка строительных грузов обычно осуществляется всеми видами транспорта: железнодорожным, автомобильным, морским, речным и воздушным. Например, через Черное, Балтийское, Японское моря трубы, закупаемые по импорту, поступали в порты Ильичевск, Калининград, Ленинград, Находка, Ванино. В портах десятки тысяч труб складировали на припортовых площадках в многоярусные штабеля. Следующим этапом доставки труб являлась перевозка их с минимальными повреждениями из портов по железной дороге на многочисленные станции выгрузки, приближенные к трассе.

Возможны также варианты перегрузки грузов с железной дороги на речные баржи (рис 12.2), которые доставляют их к причалам в районе строительства трубопровода.

Для перевозки труб диаметром 1420 мм с заводским изоляционным покрытием в железнодорожных полувагонах и платформах разработаны технические условия на размещение и крепление стальных труб, что позволяет организовывать массовые перевозки труб согласно разработанным схемам по железной дороге от морских портов к станциям назначения, расположенным на расстоянии от 2 до 6 тыс. км.

Рис. 12.2. Перегрузка труб с железнодорожных вагонов на речные баржи в Омском речном грузовом порту

Для повышения эффективности перевозок разработан способ погрузки четырех труб диаметром 1420 мм на платформе вместо трех труб по общепринятой схеме загрузки, т. е. с увеличением загрузки подвижного состава более чем на 30%.

Испытания и опыт перевозок показали, что предложенные схемы с применением обрезиненных прокладок между верхним и нижним ярусами труб обеспечивают устойчивость и сохранность труб, а также повышают загрузку железнодорожного подвижного состава. В развитие этой схемы используется конструкция для перевозки четырех изолированных труб на платформах с турникетными устройствами. Применение таких платформ позволяет обеспечить сохранность труб при перевозке и сокращает затраты ручного труда при погрузочно-разгрузочных работах.

На станции назначения дальнейшие грузовые операции с трубами проводятся строительными организациями. Основные технологические операции по приёму и транспортировке изолированных труб от прирельсовой площадки следующие:

- выгрузка грузов с помощью специализированной техники и организационных мероприятий, исключающих повреждение изолированных труб, конструкций зданий и сооружений, возводимых на объектах трубопроводного транспорта;

- складирование грузов с учетом их сохранности, удобства обработки и подготовка для дальнейшей отправки на строительные площадки;

- погрузка труб, оборудования, блок-боксов, конструкций, комплектующих элементов, продуктов для обеспечения жизнедеятельности рабочих и технического персонала;

- доставка грузов потребителям.

Для этих целей требуется система складских помещений, площадок, холодильных камер и т.д., оборудованных погрузочно-транспортными механизмами и специализированным оборудованием.

Для объектов большого трубопроводного строительства необходимы крупные механизированные склады для труб, оснащенные мощными кранами и автоматизированными грузозахватными средствами.

Для высокорядного складирования труб используется конструкция сборно-разборного стеллажа СР-1421. Каждый стеллаж состоит из шести одинаковых ложементов с выемками по радиусу трубы. Для сохранения изоляционного покрытия складируемых труб наружная поверхность выемок покрыта резиновым листом. Каждая площадка для монтажа стеллажей предварительно выравнивается.

В качестве грузоподъемных средств используются гусеничные краны РДК-25, оснащенные автоматическими трубными захватами ЗТА-102. Каждый стеллаж при четырехъярусной укладке вмещает до 38 шт. (476 м) труб. Для размещения 3 км труб, т. е. для железнодорожного состава из 60 полувагонов, необходима площадь 0,12 га (100x12 м). Новая технология позволяет сократить площади складирования в 2 раза, уменьшить трудозатраты и повысить качество хранения труб, снизить повреждаемость труб.

При работе с изолированными трубами особое внимание уделяется сохранности изоляции. Как показал опыт транспортировки таких труб, больше всего изоляция повреждается от механических воздействий. Правильное проведение технологии грузовых операций позволяет свести число повреждений к минимуму. Трубы, доставленные на станции назначения, разгружают на прирельсовые площадки из полувагонов или платформ автокранами или гусеничными кранами, оснащенными траверсами ТРВ-182, торцовыми ЗТ-1422 или автоматическими ЗТ-102 захватами (рис.12.3).

12.3. Разгрузка труб из железнодорожных вагонов с помощью двойной траверсы и трубного захвата ЗТА-102;

Все транспортные средства, используемые для перевозки изолированных труб и секций, дополнительно оборудуются амортизирующими прокладками, смонтированными на трубоплетевозах. Для этих целей используются устройства типа ПИТ-200. Погрузку-разгрузку секций труб осуществляли мягкими полотенцами. Для автоматической строповки и расстроповки труб применяют клещевые захваты КЗ-1422. Все трубоукладчики, предназначенные для работы с изолированными трубами, облицовывают дополнительными эластичными накладками.

12.2.2. Технические средства для подготовительных работ и устройства просек

Для строительства дорог используются все типы машин и техники используемых при прокладке автомагистралей различного уровня и класса, выпускаемых отечественными и зарубежными машиностроительными предприятиями.

Для планировки, срезки полок, устройства выемок используются бульдозеры ДЗ-116А, ДЗ-126А, ДЗ-94С, канавокопатели, экскаваторы различных типов; машины для валки леса, в том числе валочно-пакетирующая машина ЛП-19; сучкорезная машина ЛО-72, лесоштабелер ЛТ-33, челюстные лесопогрузчики ПЛ-3, различные корчеватели и другая техника.

12.2.3. Техника для земляных работ

Траншеи разрабатываются в основном одноковшовыми экскаваторами на гусеничном ходу и роторными траншейными экскаваторами. Для выполнения буровзрывных работ в скальных породах VII—XI категорий используются буровые машины БМ253.

В связи с перемещением значительного объема работ на трубопроводных трассах используются экскаваторы, которые применяют и для разработки мерзлых грунтов. В средней климатической полосе объем разработки грунтов этими машинами составляет около 50 %. Экскаваторы на строительстве в основном применяют гидрофицированные с усиленными траками, а также на резинометаллических гусеницах.

Используемый роторный экскаватор ЭТР254 мощностью 220 КВт может разработать траншею глубиной 2,5 м и шириной 1,8—2,1 м, в том числе в грунтах, промёрзших на всю глубину (см. рис. 12.4). На талых грунтах производительность этого экскаватора достигает 1200 м³/ч, при промерзании грунта на глубину 1,2 - 1,4 м — примерно 500 - 600 м³/ч, а при полном промерзании с прочностью на поверхности 300—350 ударов ударника ДОРНИИ — до 150 м³/ч.

Рис. 12.4. Роторный экскаватор на рытье траншеи. Грунт отбрасывается транспортёром на расстояние, позволяющее разместить на бровке траншеи трубы и трубные плети

Для однопроходной разработки траншей сечением 3х3 м под трубопроводы диаметром 1420 мм с пригрузами используется роторный экскаватор И524 мощностью 810 кВт.

Для разработки горизонтальных скважин при строительстве подводных переходов длиной от 100 до 1000 м под патрон диаметром до 1720 мм создана большая группа установок с тяговой силой от 75 до 3000 кН с максимальным крутящим моментом от 13 до 150 кНм, которые могут обеспечить скорость бурения до 2,4 м/ч. В настоящее время в России работает более 200 различных установок отечественного и зарубежного производства.

12.2.4. Технические средства для сварочных работ

На сварочно-монтажных работах используются сборочные стенды ССТ141 и полевые установки ПАУ1001В с автоматической сваркой под слоем флюса.

Для сварки отдельных труб в секции на строительстве магистральных трубопроводов широкое применение получил способ двухсторонней автоматической сварки под слоем флюса на сварочных базах БТС143В (см. рис.12.5).

Рис. 12.5. Полевая трубосварочная база БТС143

Высокий уровень механизации всех операций по сборке и сварке секций труб, полное исключение ручного труда позволили повысить производительность труда и сваривать до 1 км трубопровода диаметром 1420 мм в сутки. При этом численность бригады, обслуживающей базу, сократилась до 7 человек по сравнению с традиционной схемой базы (ССТ141 и ПАУ1001В), где численность обслуживающего персонала составляет 16 человек.

Для работ на трассе используют уникальные комплексы для электроконтактной сварки труб диаметром 1420 мм «Север-1», выпускаемых Псковским заводом электросварочного тяжелого оборудования.

Комплексы «Север-1» могут успешно использоваться на строительстве трубопроводов в различных климатических условиях (см. рис. 12.5).

Комплекс состоит из внутритрубной сварочной машины, агрегата для зачистки поясов под контактные башмаки, агрегата для удаления наружного грата. Сварочная машина получает питание от передвижной электростанции мощностью 1000 кВт, а вспомогательные агрегаты - от передвижных электростанций меньшей мощности.

Технологические операции по подготовке труб, сборке, сварке и удалению внутреннего и наружного грата механизированы. Комплекс может сваривать как одиночные трубы, так и двух- и трехтрубные секции.

Выполнение в автоматическом режиме технологических операций сварки, включая контроль за её параметрами, обеспечивает высокое стабильное качество соединения труб.

Рис. 12.5. Сварочная машина К-700 в составе установки «Север-1»

При работе в сложных условиях Крайнего Севера комплексы «Север-1» фактически достигнутая производительность сварки труб составляет 7 стыков/ч. Применение комплекса позволило довести численность бригады до 11 - 12 человек (для сравнения, отметим, что бригада ручной дуговой сварки имеет общую численность 44 человека).

Другим направлением в решении вопроса автоматической сварки неповоротных стыков труб является способ сварки порошковой проволокой с принудительным формированием шва. Комплекс «Стык» для такого вида сварки состоит из самоходных сварочных агрегатов, смонтированных на базе трелевочного трактора ТТ-4, на котором установлены дизельная электростанция с выпрямителями, автономный пост охлаждения, блоки управления сварочными головками. В укрытой кабине, подвешенной к стреле трактора, размещена сварочная аппаратура. Сварка стыка труб осуществляется двумя сварочными головками, движущимися орбитально снизу вверх. Производительность сварки труб диаметром 1420 мм комплексами «Стык» составляет 3 стыка/ч. При использовании одного комплекса высвобождается 10 сварщиков высокой квалификации.

Широкое внедрение на строительстве магистральных трубопроводов нашли самоходные многопостовые источники питания АС81 и УС41, установленные на базе трактора К-701 и Т-130 и предназначенные для ручной дуговой сварки постоянным током неповоротных стыков труб.

Повышение надежности трубопроводов потребовало применения новых технических средств неразрушающего контроля качества сварки, обладающих высокой производительностью и стабильностью работы в трассовых условиях. Для этих целей используются передвижные и полустационарные лаборатории типа РМЛ2В, ЛКС2, отличающиеся универсальностью средств контроля, применялись при контроле качества сварки в условиях сварочных баз и на трассе.

Повышение производительности при 100%-ном контроле качества сварки обеспечивается автоматизацией наиболее трудоемкой операции - панорамного просвечивания сварного стыка, которая легко осуществляется в базовых условиях. Для этой цели при сварке трубопровода в нитку используются комплексы контроля типа АКП, имеющие в своем составе сервисную лабораторию и внутритрубное самоходное устройство. Последнее может перемещать источник излучения внутри трубопровода на расстояние до 4 км, обеспечивая при этом остановку в заданной точке трубопровода на уклоне до 20°. Управляется устройство по радиационному каналу связи снаружи трубопровода, что в совокупности с рядом блокировок обеспечивает безопасность обслуживающему персоналу.

Автоматизированный комплекс АКП-145 для панорамного просвечивания труб диаметром 529—1420 мм, установленный на самоходной тележке с источником излучения может перемещаться по трубопроводу на 2,5 км и возвращаться обратно.

12.2.5. Техника для монтажа и изготовления элементов труб

Для сборки трубопровода в нитку широко применяются внутренние гидравлические центраторы, которые созданы для труб диаметром от 325 до 1420 мм. Самоходный центратор СЦ141 предназначен для сборки стыков на полевых трубосварочных базах, гидравлический центратор ЦНМ141 предназначен для сборки захлёстов и трубных деталей.

Для изготовления плавно изогнутых кривых серийно выпускаются станки ГТ1421 для холодной гибки труб диаметром 1220 - 1420 мм. Они хорошо зарекомендовали себя в работе и позволяют проводить качественную гибку труб с радиусом кривизны до 160 м. Освоены станки ГТ1422 для труб диаметром 1220 - 1420 мм. Станок имеет короткую базу, что позволяет гнуть трубы длиной 12 м до 6° и трубы длиной 24 до 12°.

Передовая технология сварочно-монтажных работ, новое сварочное и монтажное оборудование и средства контроля качества сварных соединений способствуют сокращению сроков строительства линейной части трубопроводов и позволяют получать значительный экономический эффект.

12.2.6. Технические средства для изоляционно-укладочных работ

Строительство системы трубопроводов осуществляется из труб с заводской наружной изоляцией и из труб, изолируемых в полевых условиях после сварки газопроводов в нитку.

При сооружении газопровода из труб с заводской изоляцией индустриализация строительства повышается, в результате чего сокращаются затраты на перегрузку и транспортировку изоляционных и сопутствующих материалов, число механизмов и численность работающих.

Для механизированной прокладки участков газопровода из труб с заводской изоляцией создан комплекс машин ИС142 для очистки и изоляции стыков и троллейные подвески трубопровода диаметром 1420 мм с полиуретановыми и пневматическими катками грузоподъемностью 63 т.

Рис. 12.6. Технологическая колонна с комплексом ИС142 в процессе выполнения изоляционно-укладочных работ в трассовых условиях

Трубы, поступающие на трассу без изоляции, очищаются и изолируются после сварки в нитку. Для этих целей применяются комбинированные изоляционно-очистные машины ОМ1423П.

12.2.7. Техника для подводно-технических работ.

При сооружении трубопроводов для разработки подводных траншей наряду с судами Минречфлота РФ успешно используются земснаряды и тяговые лебедки. Траншейный земснаряд класса «0» с глубиной разработки 25 м проекта ТЗР251 разрабатывает и засыпает траншеи подводных переходов. Малогабаритный разборный земснаряд класса «Л» с глубиной разработки 10 м проекта ТЗР101Л в сложных грунтах разрабатывает траншеи для устройства подводного трубопровода.