Освоение нефтяных и газовых месторождений, расположенных на шельфе, невозможно без строительства трубопроводов. На современных морских нефтепромыслах одни подводные трубопроводы связывают отдельные морские платформы с центральным накопителем и плавучим причалом, который оборудован для швартовки танкеров, другие соединяют накопители непосредственно с береговым нефтехранилищем.

Технология строительства морских трубопроводов предусматривает следующие этапы: земляные работы, подготовку трубопровода к укладке, его укладку, засыпку и защиту от повреждений.

Необходимость в заглублении морских трубопроводов связана с тем, что в противном случае они могут быть повреждены при перемещении прибрежных льдов, тралами, якорями судов и т.п. При земляных работах используются устройства, разрабатывающие траншею, как с поверхности воды, так и в подводном положении. К первым относятся плавучие земснаряды, гидромониторные установки, грейферные землечерпалки, пневматические и гидравлические грунтососы. Ко вторым - различного рода автономные устройства, работающие под водой.

Так, в Италии создан земснаряд S-23, который может разрабатывать траншеи на глубине до 60 м. Рытье траншеи осуществляется фрезерным рыхлителем со скоростью до 130 м/ч в грунтах средней плотности. Параметры отрываемой траншеи следующие: глубина - до 2,5 м, ширина по дну - от 1,8 до 4,5 м.

В Японии разработаны бульдозер и экскаватор для ведения работ под водой на глубине до 70 м. Бульдозер массой 34 т имеет мощный двигатель и перемещается на гусеницах. В отличие от земснарядов он может разрабатывать плотные грунты.

Подводный экскаватор предназначен для разработки траншей при сооружении морских трубопроводов, котлованов под фундаменты различных морских сооружений и дноуглубительных работ. Скорость его перемещения по дну составляет 3 км/ч. Управляют экскаватором два оператора с надводного судна.

Перед укладкой на трубопровод наносят защитное покрытие и осуществляют его пригрузку против всплытия. Мировой опыт строительства морских трубопроводов показал, что лучшим защитным покрытием для них и одновременно пригрузом является бетонное покрытие.

Укладка морских трубопроводов осуществляется протаскиванием, либо с поверхности моря постепенным наращиванием.

Схема протаскивания приведена на рис. 4. Трубопровод 1 движется по роликовой спусковой дорожке 5. Тяговое усилие по тросу 2 передается от лебедки, установленной на судне 3. Судно удерживается якорями 4. Метод протаскивания прост, обеспечивает укладку трубопровода точно по трассе. Однако он применим при укладке трубопроводов длиной лишь до 15 км.

Схема укладки с поверхности моря постепенным наращиванием (рис. 5) получила наибольшее распространение. Трубоукладочное судно 4 закрепляется на якорях 6, каждый из которых выдерживает усилие до 10 т. На судне создается запас обетонированных труб, секции которых длиной по 36 м доставляются специальными транспортными судами. Длина трубоукладочного судна позволяет соединять секции в плети длиной 180 м.

Укладка трубопровода 1 осуществляется следующим образом. На судне 4 сваривают очередную плеть, стыки изолируют, бетонируют и оснащают поплавками 2. Плеть стыкуют с концом трубопровода, уложенного ранее и удерживаемого натяжным устройством и специальной жесткой приставкой 3. Угол наклона этой приставки выбирается таким, чтобы максимально уменьшить напряжения в спускаемом трубопроводе. Стык изолируют и бетонируют, после чего плети спускают в воду на понтонах. Отстроповка понтонов производится автоматически на заданной глубине.

Судно «Сулейман Везиров» водоизмещением 8900 т за сутки может уложить под водой 1,2 км сваренных труб диаметром 200...800 мм. Судно-трубоукладчик фирмы «Вяртсиля» водоизмещением 41 000 т позволяет укладывать до 2,5 км трубопровода диаметром 530 мм в сутки на глубине до 300 м. Запаса труб на них хватает для работы в течение 5... 10 суток.

Укладка морских трубопроводов с предварительной отрывкой траншеи связана со значительными затратами. Прокладка траншеи в море обходится раз в сто дороже, чем на суше. Кроме того, точно уложить трубу в траншею с борта, качающегося на волнах судна достаточно сложно.

Дешевле и проще заглубить в грунт стальной трубопровод, уже уложенный на дно. Для этого сконструированы специальные подводные агрегаты-трубозаглубители. Их основным элементом является тележка, которая катится по трубе.

Рис 4 - Схема протаскивания трубопровода: 1 - трубопровод; 2 - трос; 3 - судно, на котором установлена лебедка; 4 - якоря.

Рис 5 - Схема укладки трубопровода трубоукладочным судном: 1 - трубопровод; 2 - поплавки; 3 - жесткая приставка, на которой лежит конец трубопровода; 4 - трубоукладочное судно; 5 - кран; 6-якоря.

На тележке закреплены различные заглубляющие приспособления: гидромониторные сопла, плуги, фрезы или роторные колеса. Энергия для их привода подается с борта судна по кабельной линии, которая достигает в длину 1 км и более. В последнее время трубозаглубители оснащаются подводными телекамерами, что позволяет контролировать их работу с поверхности.

Для защиты морских трубопроводов от повреждений в прибрежной зоне наиболее часто используется каменная наброска. Отсыпку камня производят с борта барж с наклонными бункерами и вибраторами. Нередко применяются суда с гладкой палубой, за борт которых камни сбрасывает бульдозер. Точность такой отсыпки невелика. Поэтому в настоящее время роль бульдозера выполняют специальные щиты, которыми управляют гидроцилиндры, связанные с ЭВМ. Такие устройства позволяют качественно выполнить засыпку трубопровода при волнах высотой в двухэтажный дом и скорости ветра до 15 м/с.

Другой способ защиты морских трубопроводов от повреждений - это укладка асфальта поверх траншеи. Асфальтирование морского дна производится с помощью плавучего асфальтового завода. С его палубы готовая смесь подается на дно по вертикальной трубе, в центре которой проходит труба-подогреватель с тем, чтобы из-за контакта с относительно холодной водой асфальт не успел остыть. На дне асфальт разравнивает и укатывает автоматическое устройство, аналогичное применяемым при асфальтировании площадей и улиц. За один проход укладчика на дне появляется заасфальтированный участок щириной 5 м и толщиной 85 мм.

Трубопровод может пересекать водные преграды на суше, или же уходить в море на значительные расстояния. На морских месторождениях трубопроводы и начинаются и заканчиваются у соответствующих платформ. В любом случае строительство подводных трубопроводов сталкивается с рядом сходных проблем.

В частности, это положительная плавучесть трубопровода. Чем больше его диаметр, тем больше возможная архимедова сила, стремящаяся поднять трубу над дном. Большое значение имеет устойчивость трубопровода на донном грунте, которой мешают и неравномерность его прочностных свойств, а также внешние природные воздействия — течения воды или перемещения массивов льда.

На трубопровод могут воздействовать и антропогенные факторы — рыбная ловля сетями, волочение якорей, сброс иных тяжелых предметов. Нужно отметить, что всевозможные опасные предметы достаточно широко распространены как в водоемах суши, так и на шельфе морей — это боеприпасы, мины, затонувшие суда.

Работа в акватории морей требует специализированных судов-трубоукладчиков, у которых стоимость судо-суток весьма высока. Переходы через водные преграды на суше в свою очередь часто осложняются как раз невозможностью использования крупных плавстредств, которые могли бы облегчить процесс контролируемой укладки.

Решения

При пересечении водных препятствий на суше укладка трубопровода может производиться протаскиванием уже подготовленного участка трубопровода по дну с одного берега на другой, погружением со льда, свободным погружением, а также с плавучих средств, в том числе последовательным наращиванием.

При укладке протаскиванием, или погружением монтаж трубопровода и его изоляция производятся на суше, на специальной площадке. Заранее рассчитываются условия балластирования трубопровода на дне водной преграды.

При прокладке трубопровода в морских условиях следует учесть необходимость усиленной защиты от коррозии, что связано с высокой соленостью воды. Трубы изолируют уже в заводских условиях, так же устанавливая так называемою катодную защиту, которая обеспечит электрохимический процесс сохраняющий сталь от разрушения. Трубы так же снаружи бетонируются с использованием специального, особо тяжелого бетона. Эта рубашка защищает свободно лежащую на дне трубу от внешних воздействий, а также утяжеляет ее, не давая всплыть. На борту специального судна-трубоукладчика отдельные трубы свариваются, соединения изолируются и трубопровод плавно опускается на дно.

Укладка трубопровода предваряется инженерными изысканиями, с целью определения наиболее безопасного маршрута укладки и определения опасных донных объектов — затонувших судов или боеприпасов. Сложный рельеф, если его нельзя обойти, можно в известной степени улучшить — например, резкие локальные понижения можно засыпать.

На мелководье, особенно где возможно движение ледовых масс, трубопровод необходимо заглублять в грунт. В настоящее время разработаны различные методы, включая применение гидромониторов, которые подмывают грунт под уже уложенной трубой.

Перед началом эксплуатации подводного трубопровода производятся всесторонние тщательные испытания его целостности, так как ремонтные работы в случае утечки продукта на подводном трубопроводе производить гораздо сложнее и затратнее, нежели на суше. К тому же, сама утечка в этих условиях становится причиной загрязнения среды на обширной акватории, что недопустимо с точки зрения охраны окружающей среды.

Трубопроводный транспорт России, имеющий почти 100-летнюю историю, является крупнейшим в мире. Однако, морские трубопроводы (МТ) используются сравнительно недавно. Построены и введены в эксплуатацию морские участки газопроводов: «Северо-Европейский» (Nord Stream или СЕГ) в Балтийском море, «Голубой поток» и «Туапсе-Джубга» в Черном море. Морские нефтепроводы относительно небольшой протяженности имеются в Печерском море (отгрузочый трубопровод Варандейского нефтяного терминала), на Балтике (месторождение Д-6) на шельфе Сахалина. В стадии проектирования находятся МТ от Штокмановского ГКМ в Баренцевом море и Киринского ГКМ на шельфе острова Сахалин, "Южный поток" в Черном море. В дальнейшем, по мере развития работ на арктическом шельфе, следует ожидать существенного увеличения количества МТ. Эксплуатация МТ, по отношению к эксплуатации трубопроводов на суше, имеет определенную специфику, которая недостаточно отражена в действующей в РФ нормативной документации. Вопросы обеспечения безопасной эксплуатации этих трубопроводов в настоящее время решаются, главным образом, на основе проектов, ориентированных, преимущественно, на внутритрубную диагностику. Такой принцип не соответствует современным требованиям надежности и безопасности опасных производственных объектов. Только системный подход, ориентированный на полномасштабное выполнение задачи контроля МТ в реальном времени, а также своевременное и качественное выполнение обследований, технического обслуживания и ремонтно-восстановительных работ могут быть гарантией безопасной эксплуатации МТ в условиях Арктического шельфа. Какие шаги необходимо сегодня предпринять для обеспечения такого подхода?

Особенности морских трубопроводов

При проектировании и строительстве надежность и безопасность МТ обеспечиваются по повышенным требованиям, по отношению к проложенным на суше. Это вызвано особыми (морскими) условиями, такими как, достаточно агрессивная морская среда, подводное расположение, повышенная протяженность без промежуточных компрессорных станций, воздействия морского волнения, ветра и течений, сейсмичность, сложный рельеф дна, ограниченные возможности подготовки и контроля трассы, затрудненность или невозможность реализации стандартного для магистральных газопроводов регламента обслуживания и ремонтов и т.д.

В качестве специальных мер обеспечения безопасности МТ можно указать следующие:

1. установка вдоль трассы МТ охранных зон (на расстояние до 500 м от оси трубопровода) с особым режимом мореплавания и хозяйственной деятельности, определяемым на федеральном уровне;
2. обеспечение защиты МТ от коррозии, в значительной степени определяющей его надежность и безопасность, на весь срок его эксплуатации и только комплексно (наружным и внутренним покрытием и средствами катодной защиты);
3. использование в конструкции МТ изолирующих соединений с системой защиты от коррозии (фланец или муфта) от сухопутных участков;
4. учет при проектировании МТ всех возможных воздействий на трубопровод, которые могут потребовать дополнительной защиты, а именно:

Возникновение и распространение растрескивания или смятия труб и сварных швов в процессе монтажа или эксплуатации;

Потеря механических свойств трубной стали;

Недопустимо большие пролеты трубопровода на дне;

Эрозия морского дна;

Удары по трубопроводу якорями судов или рыболовецких тралов;

Сейсмические воздействия;

Нарушение технологического режима транспортировки газа.

1. выполнение при проектировании МТ анализа допустимых пролетов и устойчивости трубопровода на дне моря, а также расчета патрубков - ограничителей лавинного смятия трубопровода в процессе его укладки на больших глубинах моря;
2. заглубление МТ в дно на участках его выхода на берег ниже прогнозируемой глубины размыва дна акватории или берегового участка на весь период эксплуатации морского трубопровода;
3. прокладка МТ по поверхности дна моря только при условии обеспечения его проектного положения в процессе всего периода эксплуатации (исключается возможность его всплытия или подвижек под воздействием внешних нагрузок или повреждения рыболовецкими тралами или якорями судов), при необходимости, дно акватории предварительно подготавливается либо трубопровод укладывается в траншею;
4. выбор способа защиты МТ в зависимости от местных условий окружающей среды и степени потенциальной угрозы каждого воздействия на газопровод;
5. проектирование МТ свободным от препятствий потоку транспортируемого продукта (в случае применения кривых искусственного гнутья или фитинговых изделий, их радиус принимается не менее 10 диаметров трубопровода, что достаточно для свободного прохождения очистных и контрольных устройств).

Для обеспечения безопасности транспортировки углеводородов и снижения риска при проектировании и сооружении подводных трубопроводов используются самые современные достижения в области их строительства, повышенные требования промышленной безопасности, высококачественные трубы, сварочные и изоляционные материалы, системы контроля и т.д. Данное обстоятельство объективно создает условия для повышения надежности и безопасности МТ, что подтверждается отсутствием аварий на всех МТ, введенных в эксплуатацию в нашей стране. Тем не менее, аварийность на морских трубопроводах является реальным фактом и должна учитываться при проектировании, строительстве и эксплуатации каждого МТ.

Аварийность на морских трубопроводах

Данные по аварийности на морских трубопроводах достаточно широко представлены в доступных источниках информации. Например, они публикуются Управлением трубопроводной безопасности (OPS) Министерства транспорта США (нефтепроводы, газопроводы), а также соответствующими организациями Европейского сообщества. На основании анализа имеющихся данных о примерно 700 случаях аварийной разгерметизации подводных трубопроводов (за примерно 40 летний период), были установлены основные причины их разрушений.

Распределение общего числа разрушений подводных трубопроводов в зависимости от вызвавших их причин

Доминирующими причинами аварийных ситуаций являются: коррозия - 50%, механические повреждения (воздействия якорей, тралов) вспомогательных судов и строительных барж - 20% и повреждения, вызванные штормами, размывами дна - 12%. При этом большинство инцидентов произошло на участках МТ в непосредственной близости от платформ (в пределах ~15,0 м), в том числе, на стояках.

На основании анализа статистических данных по аварийности морских трубопроводов было выявлено, что с учетом принятых мер для повышения надежности и безопасности МТ, интенсивность аварий на морских трубопроводах постоянно сокращалась и в настоящее время находится в пределах 0,02 - 0,03 аварий в год на 1000 км их протяженности.

Для сравнения, в начальный период использования МТ (70 - годы прошлого века) интенсивность аварий на морских трубопроводах в Мексиканском заливе составляла 0,2 аварий/год/1000 км трубопроводов и 0,3 аварий/год/1000 км - в Северном море.

Для сравнения - в России средняя частота аварий составляет 0,17 аварий/год/1000 км для газопроводов и 0,25 аварий/год/1000 км для нефтепроводов.

При эксплуатации МТ, несмотря на принимаемые меры безопасности, имеются реальные угрозы их повреждения или нарушения работоспособности. К этим угрозам следует отнести дефекты трубопровода, нештатные технологические процессы и режимы, техногенные опасности, процессы и явления в геологической среде, природно-климатические и геологические факторы, действия третьих лиц, научная, промышленная, военная деятельность в районах размещения МТ и другие причины.

Степень опасности аварий морских трубопроводов

Аварии морских трубопроводов создают опасность нарушения экологического равновесия морской и геологической сред в районах их использования. Степень опасности аварий значительно увеличивается в арктических и дальневосточных морях России, которые характеризуются низким уровнем интенсивности естественной биологической очистки, что в случае аварийных разливов нефти может привести к длительному загрязнению морской воды и донных отложений.

В случае аварии на морском трубопроводе, экологический ущерб будет определяться размером платежей за сверхнормативное загрязнение окружающей среды и стоимостью работ по локализации и ликвидации аварийного разлива. В морских условиях истечения, из-за отсутствия надежной системы обнаружения утечек, а также сложностью проведения работ по ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов в море, можно ожидать утечек с существенно более высокими значениями, чем среднестатистические для действующих сухопутных трубопроводов.

Реальность аварий МТ, степень их опасностей, не большой опыт и возможные риски эксплуатации МТ требуют адекватных мер обеспечения безопасности, которые, в соответствии с требованиями ФЗ от 27.12.2002 № 184-ФЗ "О техническом регулировании", должны быть отражены, прежде всего, в подходах к организации эксплуатации МТ.

Анализ зарубежного опыта регулирования эксплуатации морских газопроводов

За рубежом установлено достаточно жесткое регулирование эксплуатации морских трубопроводов. Основные документы из числа общепризнанных международных стандартов (изданных в США, Великобритании, Норвегии, Нидерландах и т.д.), указаны в таблице.

В Европе регулирование эксплуатации морских газопроводов реализуются в форме Директив Европейского Союза, которые утверждаются членами Европейского Союза. При этом широко используется метод ссылок на действующие специальные нормативные документы по магистральному морскому трубопроводному транспорту, получившие положительную оценку по результатам длительного применения (примерно 20 стандартов серии ISO, стандарты США, Норвегии, Канады и др.), такие как:

АРI - 1111 "Проектирование, строительство, эксплуатация и ремонт морских трубопроводов для углеводородов", Практические рекомендации. 1993 (стандарт США);

Det Norske Veritas" (DNV) "Правила для подводных трубопроводных систем", 1996 г.(стандарт Норвегии);

ВS 8010. "Практическое руководство для проектирования, строительства и укладки трубопроводов. Подводные трубопроводы". Части 1, 2 и 3, 1993 г. (британский стандарт);

Стандарт США АSМЕ В 31.8 "Нормативы по транспортировке газа и распределительным трубопроводным системам", 1996 г.;

Стандарт США МSS -SР - 44 "Стальные фланцы для трубопроводов", 1990г.

ASME B31.4-2006 "Трубопроводные системы для транспортировки жидких углеводородов и других жидкостей";

ASME B31.8-2003 "Системы трубопроводов газа и газораспределение"; -CAN-Z183-M86 "Системы нефтегазопроводов";

ASTM 96 "Абразивостойкость покрытий трубопроводов".

Чаще других используются стандарты компании Det Norske Veritas (DNV). В частности, на их основе создан морской участок СЕГ и проектируется газопровод со Штокмановского ГКМ.

Система стандартов DNV связывает безопасность с устранением угрозы причинения вреда персоналу, имуществу и/или окружающей среде, а риск - с размером причиненного ущерба. Указанный подход ориентирован на баланс действий по управлению эксплуатационными и технологическими рисками для нахождения устойчивого равновесия между безопасностью, функциональными возможностями и стоимостью.

Требования распространяются на инспекции и ремонт трубопроводов. При этом должны быть установлены основные положения инспекций и контроля, базирующихся на детальных программах, принципы формирования которых пересматриваются через 5-10 лет.

В соответствии с разделом B 200 стандарта DNV, трубопроводная система в обязательном порядке должна обеспечиваться текущим контролем (инспекцией) в течение времени эксплуатации. Стандарты DNV предписывают обследование конструкции морских трубопроводов и обнаружение дефектов (разд. 10, п. В, Е DNV-OS-F-101), инспекцию и контроль внешней и внутренней коррозии (разд. 10, п. С, D DNV-OS-F -101).

При этом "Параметры, которые могут угрожать работоспособности трубопроводной системы, должны контролироваться и оцениваться с той частотой, которая позволит принять меры по устранению неисправности прежде, чем система будет повреждена".

В целом, изложенные в стандартах DNV положения и требования носят рекомендательный характер и не содержат конкретных положений по технике и технологиям их решения.

Нормативное регулирование эксплуатации морских трубопроводов в РФ

По результатам рассмотрения и анализа действующей нормативно-правовой базы в части требований федеральных органов власти и надзорных органов к организации и производству работ по обследованию, эксплуатации и ремонту морских участков газопроводов, можно отметить следующее.

1. В настоящее время проходит обновление всей существующей нормативной базы строительства путем актуализации СНиП и ГОСТ, внедрения стандартов Европейского союза, а также создание единой нормативной базы Таможенного союза России, Белоруссии и Казахстана и ЕврАзЭс.

2. Операторы трубопроводов имеют возможность формировать собственную нормативную базу, не противоречащую федеральному законодательству, как путем разработки новых документов, так и путем признания действующих нормативных документов - российских и международных.

3. В Российской Федерации директивно установлены общие требования обеспечения безопасности морского трубопроводного транспорта нефти и газа путем соответствующей организации и порядка проведения работ по их обследованию, эксплуатации и ремонтам. Детальная нормативно-техническая документация, регламентирующая организацию, проведение и контроль этих работ на федеральном уровне отсутствует, поскольку предполагается, что она будет разрабатываться на уровне организаций и предприятий.

4. Правовой основой эксплуатации МТ являются Федеральный закон № 187-ФЗ от 30.11.1995 г. и постановление Правительства РФ от 19.01.2000 г. № 44. В соответствии с этими документами система эксплуатации МТ должна создаваться и функционировать с соблюдением требований предусмотренных водным законодательством, и в порядке, установленном Правительством Российской Федерации, а также на основе действующей в РФ нормативно-технической документации (НТД), внутренней нормативной документации ЭО (филиала ЭО), а также признанных в Российской Федерации международных стандартов.

5. В Российской Федерации в области проектирования, строительства и эксплуатации морских трубопроводов применяются нормативные документы, указанные в таблице. На практике широко используются международные стандарты:

ISO 13623, ISO 13628, ISO 14723-2003;

Стандарты DNV, включая Правила планирования и выполнения морских операций;

Стандарты CAN/CSA-S475-93 (Канадская ассоциация стандартизации). Морские операции. Морские сооружения;

Германский Ллойд. Правила классификации и постройки. III. Морская техника.

Кроме указанных в таблице, имеется около 70 других нормативных документов, имеющих отношение к различным аспектам жизненного цикла МТ.

6. Основным действующим на государственном уровне документом, является ГОСТ Р 54382-2011 Нефтяная и газовая промышленность. Подводные трубопроводные системы. Общие технические требования (далее - ГОСТ), который устанавливает требования и правила на проектирование, изготовление, строительство, испытания, ввод в эксплуатацию, эксплуатацию, техническое обслуживание, переосвидетельствование и ликвидацию подводных морских трубопроводных систем, а также требования к материалам для их изготовления. ГОСТ является переводом с английского на русский норвежского стандарта DNV-OS-F101-2000 (Oil and gas industry. Submarine pipeline systems. General requirements), устанавливает требования безопасности для подводных морских трубопроводных систем путем определения минимальных требований к проектированию, материалам, изготовлению, строительству, испытанию, вводу в эксплуатацию, эксплуатации, техническому обслуживанию, переосвидетельствованию и ликвидации и достаточно хорошо согласуется со стандартом ИСО 13623, устанавливающим функциональные требования для морских трубопроводов (имеются некоторые отличия).

ГОСТ требует, чтобы параметры, влияющие на работоспособность трубопроводной системы, контролировались и оценивались. При этом периодичность мониторинга или инспекций должна быть такой, чтобы трубопроводная система не подвергалась опасности вследствие какого-либо ухудшения показателей, износа, которые могут произойти между двумя последовательными интервалами (периодичность должна обеспечить возможность своевременного устранения неисправности). Указывается, что если визуальный осмотр или простые измерения не являются практичными или надежными, а доступные методы проектирования и накопленный опыт не достаточны для надежного предсказания эксплуатационных характеристик системы, то может потребоваться оснащение трубопроводной системы контрольно-измерительными приборами.

Требования ГОСТ к эксплуатации, инспекциям, модификациям и ремонтам трубопроводов распространяются на следующие элементы:

Инструкции;

Хранение эксплуатационной документации;

Измерения за технико-эксплуатационными параметрами:

Основные принципы контроля и мониторинга;

Специальные проверки;

Обследование конфигурации трубопровода;

Периодические обследования;

Контроль и мониторинг наружной коррозии;

Трубопроводы и райзеры в зоне погружения;

Контроль и мониторинг внутренней коррозии;

Коррозионный контроль;

Коррозионный мониторинг;

Дефекты и ремонт.

Однако эти требования имеют общий характер и для практического использования нуждаются в детализации, которую целесообразно осуществить в рамках нового стандарта (далее - Стандарт).

Следует отметить, что выборочное применение международных требований не всегда возможно по причине неоднородности подходов в России и за рубежом к регулированию безопасности на одних и также объектах.

Общий подход к формированию Стандарта

В настоящее время в Российской Федерации техническое регулирование, в том числе и в области эксплуатации магистральных газопроводов, осуществляется в соответствии с ФЗ от 27.12.2002 № 184-ФЗ "О техническом регулировании", который принципиально изменил отечественную систему стандартизации. Новизна этой системы заключается в следующем:

Создается 3-х уровневая система построения нормативной документации, в которой обязательными для исполнения являются только требования верхнего (директивного) уровня, которые устанавливаются специальными техническими регламентами (СТР) РФ;

Государственные (национальные) стандарты имеют добровольный характер применения;

Корпоративные стандарты действительны только среди утвердивших их организаций;

Разрешено применение международных стандартов в качестве основы разработки национальных стандартов;

Ответственность за безопасность эксплуатации техногенных объектов, в том числе объектов трубопроводного транспорта, возложена на их владельцев (заказчиков).

Решение задач обеспечения безопасности эксплуатации МТ должно учитывать требования отечественных и зарубежных стандартов и увязать безопасность с устранением угрозы причинения вреда персоналу, имуществу и/или окружающей среде, а риск - с размером причиненного ущерба. Указанный подход должен быть ориентирован на баланс действий по управлению эксплуатационными и технологическими рисками для нахождения устойчивого равновесия между безопасностью, функциональными возможностями и стоимостью. Для этого должны быть установлены основные положения/принципы эксплуатации МТ, в части, контроля, технического обслуживания и ремонта их элементов, включая инспекции, осмотры и обследования.

Стандарт должен реализовать положения общей концепции технического регулирования, применительно к объекту его регулирования и относиться к основополагающим документам (организационно-методический и общетехнический стандарт).

Стандарт должен разрабатываться на основе обоснованных научных и технических положений, направленных на снижение риска и обеспечение безопасности при эксплуатации МТ и обеспечить современный уровень организации и проведения соответствующих работ.

Стандарт должен обеспечить уровень безопасности эксплуатации МТ, которая должна восприниматься как совокупность промышленной безопасности, экологической безопасности, защиты от не санкционированного вмешательства и террористических угроз, охраны труда и т.д., не ниже, чем береговых участков.

Стандарт должен распространяться на процессы эксплуатации, обследований, технического обслуживания и ремонтов МТ, проложенных на континентальном шельфе и во внутренних морях Российской Федерации.

Стандарт должен устанавливать (в минимальном объёме) общие положения, основные руководящие положения, рекомендации и обязательные для соблюдения общие технические требования, важнейшие нормы и правила к процессам, процедурам, работам и операциям, связанным с эксплуатацией, обследованиями, техническим обслуживанием и ремонтами МТ. Требования Стандарта не должны препятствовать проявлению инициатив по внедрению современных методов и технических средств, оптимизации технологий и организационных процессов и осуществлению работ по эксплуатации МТ на основе хорошей морской практики.

Стандарт должен содержать как требования безопасности, учитывающие опасные факторы, характерные для эксплуатации МТ, так и административные положения, к которым относятся правила планирования, организации, подготовки, проведения, контроля, приемки различных работ и правила подтверждения соответствия используемого для эксплуатации, обследований и ремонта оборудования, соответствующим требованиям. Основные угрозы безопасности МТ

Анализ доступной информации по опыту эксплуатации морских трубопроводных систем для транспортировки углеводородов показывает, что составляющими общей угрозы безопасности являются:

Природно-климатические факторы;

Процессы и явления в геологической среде;

Конструктивные и технологические дефекты трубопровода;

Нештатные технологические ситуации;

Техногенные опасности (взрывоопасные объекты; затопленное химическое оружие и затонувшие объекты);

Деятельность на море;

Действия третьих лиц.

По имеющимся данным, внешние угрозы (с внешней стороны трубопровода) превалируют над внутренними (внутри трубы), как по общему показателю аварийности, так и по степени их опасности. В этой связи приоритет получили вопросы обследований МГП для обеспечения диагностики его технического состояния.

Стандарт должен поощрять проявление инициатив персонала по внедрению современных методов и технических средств эксплуатации, обследований и ремонтов МТ, а также по оптимизации соответствующих технологий и организационных процессов на основе хорошей морской практики.

Стандарт должен обеспечивать:

Защиту жизни и здоровья человека, имущества, а также предупреждения действий, вводящих в заблуждение потребителей (пользователей) относительно назначения и безопасности МТ;

Концентрацию в едином документе основных требований нормативно-правовых и нормативно-технических документов, действующих, в области эксплуатации, обследований, технического обслуживания и ремонтов МТ;

Устранение пробелов регламентирования деятельности по эксплуатации, обследованиям, техническому обслуживанию и ремонтам МТ.

Особое внимание должно быть уделено требованиям к обследованиям и ремонтам МТ, касающимся специальных процессов, процедур, работ, морских операций, судов и оборудования.

Стандарт должен разрабатываться на основе обоснованных научных и технических положений, направленных на снижение риска и обеспечение безопасности при эксплуатации МТ и должен обеспечить современный уровень организации и проведения соответствующих работ.

Все основные положения, нормы, требования и правила Стандарта должны быть гармонизированы со своими аналогами существующей российской и зарубежной нормативной базы.

Требования к морским работам (обследования и ремонты МТ, морские операции) должны базироваться на использовании практического опыта разработки и реализации "морских проектов" в нашей стране, а также с учетом применимых норм, правил и требований РМРС, норвежских (DNV) и американских (API) стандартов, рекомендаций Канадской ассоциации стандартов и других источников информации.

При разработке указанных технических условий и спецификаций требуется использовать НТД, в том числе, общепризнанных международных стандартов, таких как, АРI 1111 (1993), DNV (1996) и ВS 8010 (1993), а также результаты научных исследований по этой проблеме.

Стандарт следует разрабатывать на основе комплексного подхода к организации и проведению всех работ по эксплуатации МТ, включая ремонты. При этом важно обеспечить возможность поддержания постоянной обратной связи для корректировки и дополнения требований.

Стандарт должен устанавливать следующие основные принципы эксплуатации МТ:

1. Эксплуатации МТ должна быть направлена на предотвращение отказов и уменьшение тяжести их последствий.
2. Не существует единых (универсальных) правил эксплуатации МТ. Для каждого МТ должны быть установлены индивидуальные правила, учитывающие особенности его использования, технического обслуживания и ремонтов. Первоначально установленные правила должны периодически анализироваться и, при необходимости, пересматриваться, с учетом накопленного опыта эксплуатации МТ. Эффективное развитие правил может и должен обеспечить персонал, непосредственно обслуживающий МТ.
3. Значительная часть вероятных отказов МТ не связана с возрастом газопровода и средств его эксплуатации, а зависит от качества строительства, использования и технического обслуживания.
4. Эксплуатация МТ должна быть основана на системе специальных мероприятий по обеспечению заданного уровня надежности газопровода на основе единой системы экспертно-диагностического обслуживания, предусматривающей техническое обслуживание и ремонт его линейной части по фактическому состоянию на основе диагностики и мониторинга технического состояния газопровода и его грунтового основания.
5. Принципиальные решения по техническому обслуживанию и ремонтам МТ должны обосновываться путем оценки риска неблагоприятного развития исходных событий (причин этих решений).
6. Планирование ремонтов должно сопровождаться выявлением состояний, предшествующих отказам, и прогнозированием моментов наступления отказов.
7. Капитальные ремонты должны быть, по возможности, исключены путем эффективного контроля и мониторинга процесса использования МТ, проведения своевременных, обследований, диагностики и прогноза изменения технического состояния МТ, ремонтно-профилактических и ремонтно-восстановительных работ на проблемных участках газопровода.
8. Обслуживающий персонал должен быть нацелен на необходимость генерирования обоснованных предложений, направленных на обеспечение надежности и безопасности эксплуатации МТ, а также снижение эксплуатационных рисков.
9. Учитывая, что каждый конкретный МТ имеет особенности местных условий, проектных и строительных решений, инструкций заводов-изготовителей и поставщиков оборудования и материалов, используемых в составе МТ, детальные требования к эксплуатации, обследованиям и ремонту МТ должны разрабатываться и фиксироваться в должностных и производственных инструкциях, чертежах, схемах и других документах.

Стандарт должен разрабатываться на основе действующей в Российской Федерации НТД, с учетом проектных решений по введенным в эксплуатацию МТ, текущего отечественного и международного опыта обследования, эксплуатации и ремонтов морских трубопроводов и других подводных стационарных объектов, а также с использованием ведомственных нормативных документов, технической литературы, результатов НИОКР.

Для минимизации объема нормативных требований в Стандарте целесообразно использовать механизм ссылок на общеизвестные спецификации, практические рекомендации и стандарты.

Как представляется, регламентирование деятельности по эксплуатации МТ должно быть установлено специальным государственным стандартом, для разработки которого следует привлечь специалистов имеющих всесторонний опыт и знания как в области проектирования и эксплуатации морских подводных трубопроводов, так и используемых при этом методов и технических средств. Особенно важно учитывать опыт морских водолазных и подводно-технических работ по обследованию и ремонтам различных подводных стационарных объектов.

Таблица - Нормативные документы в области проектирования, строительства и эксплуатации морских трубопроводов, действующие в Российской Федерации

Международные документы

Документ ЕЭК ООН "Руководящие принципы и надлежащая практика обеспечения эксплуатационной надежности трубопроводов";

ИСО 13623-2009 "Нефтяная и газовая промышленность. Системы транспортировки по трубопроводам";

ИСО 5623 Нефтяная и газовая промышленность. Трубопроводные системы транспортировки (ISO 5623 Petroleum and natural gas industries - Pipeline transportation systems).

ИСО 5623 Нефтяная и газовая промышленность. Трубопроводные системы транспортировки (ISO 5623 Petroleum and natural gas industries - Pipeline transportation systems)

ISO 21809 Наружные покрытия для заглубленных или подводных трубопроводов, используемых в трубопроводных транспортных системах;

ИСО 12944-6 "Антикоррозионная защита стальных конструкций с помощью защитных лакокрасочных систем"

ГОСТ Р 54382-2011 Нефтяная и газовая промышленность. Подводные трубопроводные системы. Общие технические требования. (DNV-OS-F101-2000. Oil and gas industry. Submarine pipeline systems. General requirements).

ASME B31.4-2006 "Трубопроводные системы для транспортировки жидких углеводородов и других жидкостей";

ASME B31.8-2003 "Системы трубопроводов газа и газораспределение";

CAN-Z183-M86 "Системы нефтегазопроводов".

Ведомственные документы

ВН 39-1.9-005-98 Нормы проектирования и строительства морского газопровода

Концепция технического регулирования в ОАО "Газпром" (утверждена приказом ОАО "Газпром" от 17 сентября 2009 г. № 302)

СТО ГАЗПРОМ 2-3.7-050-2006 (DNV-OS-F101) Морской стандарт. Подводные трубопроводные системы (утв. приказом ОАО "Газпром" от 30.01.2006)

СТО Газпром 2-3.5-454-2010. Стандарт организации. Правила эксплуатации магистральных газопроводов (утв. и введен в действие Приказом ОАО "Газпром" от 24.05.2010 № 50),

"Положением о независимом техническом надзоре и контроле качества строительства объектов газотранспортной системы "Ямал-Европа"

ЧАСТЬ 1. НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1. Общие положения

1.1. Морские магистральные газопроводы должны обладать повышенной надежностью при строительстве и эксплуатации с учетом особых условий (большие глубины моря, повышенная протяженность без промежуточных компрессорных станций, морские штормы, подводные течения, сейсмичность и другие факторы).

Проектные решения по прокладке морских газопроводов должны быть согласованы с Государственным Комитетом РФ по охране окружающей среды, Госгортехнадзором России и местными органами надзора.

1.2. По трассе морского газопровода устанавливаются охранные зоны, которые включают участки магистрального газопровода от компрессорных станций до уреза воды и далее по дну моря в пределах континентального шельфа, на расстояние не менее 500 м.

1.3. Диаметр морского газопровода и величина рабочего давления определяются из условий поставки природного газа Потребителю на основании гидравлического анализа.

1.4. Срок службы морского газопровода устанавливается Заказчиком проекта. На весь срок службы газопроводной системы должна быть рассчитана надежность и безопасность сооружения и такие воздействия, как коррозия металла и усталость применяемых материалов.

1.5. Границами морского участка магистрального газопровода является запорная арматура, установленная на противоположных берегах моря. Запорная арматура должна быть оснащена автоматикой аварийного закрытия.

1.6. На концах каждой нитки морского газопровода должны быть предусмотрены узлы пуска и приема очистных устройств и снарядов-дефектоскопов. Расположение и конструкция этих узлов определяются проектом.

1.7. Морской газопровод должен быть свободен от препятствий потоку транспортируемого продукта. В случае применения кривых искусственного гнутья или фитинговых изделий, их радиус должен быть достаточным для прохождения очистных и контрольных устройств, но не менее 10 диаметров трубопровода.

1.8. Расстояние между параллельными нитками морских газопроводов следует принимать из условий обеспечения надежности в процессе их эксплуатации, сохранности действующей нитки при строительстве новой нитки газопровода и безопасности при производстве строительно-монтажных работ.

1.9. Защита морского трубопровода от коррозии осуществляется комплексно: защитным наружным и внутренним покрытием и средствами катодной защиты.

Противокоррозионная защита должна способствовать безаварийной работе морского трубопровода на протяжении всего срока его эксплуатации.

1.10. Морской трубопровод должен иметь изолирующее соединение (фланец или муфту) с системой защиты от коррозии сухопутных участков магистрального газопровода.

1.11. Выбор трассы морского трубопровода должен производиться по критериям оптимальности и основываться на следующих данных:

· грунтовые условия морского дна;

· батиметрия морского дна;

· морфология морского дна;

· исходные сведения об окружающей среде;

· сейсмическая активность;

· районы рыболовства;

· судовые фарватеры и места заякоривания судов;

· районы сброса грунта;

· акватории с повышенным экологическим риском;

· характер и протяженность тектонических разломов. В качестве основных критериев оптимальности следует принимать техническую и экологическую безопасность сооружения.

1.12. В проекте необходимо представить данные о физическом и химическом составе транспортируемого продукта, его плотности, а также указать расчетное внутреннее давление и расчетную температуру вдоль всей трассы трубопровода. Приводятся также сведения о предельных значениях температуры и давления в трубопроводе.

Следует указать допустимые концентрации коррозионных компонентов в транспортируемом газе: сернистых соединений, воды, хлоридов, кислорода, двуокиси углерода и сероводорода.

1.13. Разработка проекта производится на основе анализа следующих основных факторов:

· направление и скорость ветра;

· высота, период и направление морских волн;

· скорость и направление морских течений;

· уровень астрономического прилива и отлива;

· штормовой нагон воды;

· свойства морской воды;

· температура воздуха и воды;

· рост морского обрастания на трубопроводе;

· сейсмическая обстановка;

· распространение промысловых и охраняемых видов морской флоры и фауны.

1.14. В проекте должен быть представлен анализ допустимых пролетов и устойчивости трубопровода на дне моря, а также расчет патрубков - ограничителей лавинного смятия трубопровода в процессе его укладки на больших глубинах моря.

1.15. Газопровод должен заглубляться в дно на участках его выхода на берег. Проектная отметка верха заглубленного в грунт трубопровода (по утяжеляющему покрытию) должна назначаться ниже прогнозируемой глубины размыва дна акватории или берегового участка на весь период эксплуатации морского трубопровода.

1.16. На глубоководных участках газопровод можно прокладывать по поверхности дна моря при условии обеспечения его проектного положения в процессе всего периода эксплуатации. При этом необходимо обоснование исключения всплытия или подвижек трубопровода под воздействием внешних нагрузок и его повреждения рыболовецкими тралами или якорями судов.

1.17. При проектировании морской трубопроводной системы должны быть учтены все виды воздействия на трубопровод, которые могут потребовать дополнительной защиты:

· возникновение и распространение растрескивания или смятия труб и сварных швов в процессе монтажа или эксплуатации;

· потеря устойчивости положения трубопровода на дне моря;

· потеря механических и служебных свойств трубной стали в процессе эксплуатации;

· недопустимо большие пролеты трубопровода на дне;

· эрозия морского дна;

· удары по трубопроводу якорями судов или рыболовецких тралов;

· землетрясения;

· нарушение технологического режима транспортировки газа. Выбор способа защиты принимается в проекте в зависимости от местных условий окружающей среды и степени потенциальной угрозы морскому газопроводу.

1.18. В проектной документации должны быть отражены следующие данные: размеры труб, вид транспортируемого продукта, срок службы трубопроводной системы, глубина воды по трассе газопровода, тип и класс стали, необходимость термообработки после сварки кольцевых монтажных сварных стыков, система противокоррозионной защиты, планы будущего развития регионов вдоль трассы трубопроводной системы, объёмы работ и графики строительства.

На чертежах необходимо указать местоположение трубопроводной системы относительно близлежащих населенных пунктов и гаваней, курсов следования кораблей, а также других видов сооружений, способных оказать влияние на надежность трубопроводной системы.

В проекте учитываются все виды нагрузок, возникающих при изготовлении, укладке и эксплуатации трубопроводной системы, которые могут повлиять на выбор проектного решения. Выполняются все необходимые расчеты трубопроводной системы на эти нагрузки, включая: анализ прочности трубопроводной системы при монтаже и эксплуатации, анализ устойчивости положения трубопровода на дне моря, анализ усталостного и хрупкого разрушения трубопровода с учетом сварных кольцевых швов, анализ устойчивости стенки трубы на смятие и избыточных деформаций, анализ вибраций, если это необходимо, анализ стабильности основания морского дна.

1.19. В составе проекта морского газопровода необходимо разработать следующую документацию:

· технические условия на материал труб;

· технические условия на сварку труб и неразрушающий контроль с указанием норм допустимых дефектов сварных швов;

· технические условия на усиленные вставки для ограничения лавинного смятия трубопровода;

· технические условия на наружное и внутреннее антикоррозионное покрытие труб;

· технические условия на утяжеляющее покрытие труб;

· технические условия на материал для изготовления анодов;

· технические условия на укладку морского участка трубопровода;

· технические условия на строительство трубопровода при пересечении береговой линии и берегозащитные мероприятия;

· технические условия на испытания и ввод в эксплуатацию морского трубопровода;

· технические условия на обслуживание и ремонт морского трубопровода;

· общую спецификацию материалов;

· описание строительных плавсредств и другого используемого оборудования.

При разработке "Технических условий" и "Спецификаций" должны быть использованы требования настоящих норм и рекомендации общепризнанных международных стандартов (1993), DNV (1996) и (1993), а также результаты научных исследований по этой проблеме.

1.20. Проектно-конструкторская документация, включая протоколы испытаний, материалы изысканий и исходной диагностики должны быть сохранены в течение всего срока службы морской трубопроводной системы. Необходимо сохранять также отчеты о работе трубопроводной системы, об инспекционном контроле в процессе её эксплуатации, а также данные о техническом обслуживании морской трубопроводной системы.

1.21. Экспертиза проектной документации должна выполняться независимыми организациями, которым проектная организация представляет всю необходимую документацию.

2. Расчетные критерии для трубопроводов.

2.1. Критерии прочности в данных нормах основаны на допускаемых напряжениях с учетом остаточных сварочных напряжений. Можно использовать также методы расчета по предельному состоянию, при условии, что эти методы обеспечат надежность морской трубопроводной системы, требуемую настоящими нормами.

2.2. Расчеты морского газопровода необходимо производить на статические и динамические нагрузки и воздействия с учетом работы сварных кольцевых швов в соответствии с требованиями строительной механики, прочности материалов и механики грунтов, а также требованиями настоящих норм.

2.3. Точность методов расчета должна быть обоснована практической и экономической целесообразностью. Результаты аналитических и численных решений, при необходимости, должны быть подтверждены лабораторными или натурными испытаниями.

2.4. Расчет морского газопровода производится на наиболее неблагоприятное сочетание реально ожидаемых нагрузок.

2.5. Для морского газопровода расчеты следует выполнять отдельно на нагрузки и воздействия, возникающие при его строительстве, включая гидростатические испытания, и на нагрузки и воздействия, возникающие при эксплуатации морской трубопроводной системы.

2.6. При расчетах на прочность и деформативность основные физические характеристики стали следует принимать по "Техническим условиям на материал труб".

3. Нагрузки и воздействия.

3.1. В данных нормах приняты следующие сочетания нагрузок при расчетах морского газопровода:

· постоянно действующие нагрузки;

· постоянно действующие нагрузки совместно с нагрузками окружающей среды;

· постоянно действующие нагрузки в комбинации со случайными нагрузками.

3.2. К постоянно действующим нагрузкам на морской трубопровод в процессе его строительства и последующей эксплуатации относятся:

· вес конструкции трубопровода, включая утяжеляющее покрытие, морское обрастание и прочее;

· наружное гидростатическое давление морской воды;

· выталкивающая сила водной среды;

· внутреннее давление транспортируемого продукта;

· температурные воздействия;

· давление грунта засыпки.

3.3. К воздействиям окружающей среды на морской трубопровод относятся:

· нагрузки, вызванные подводными течениями;

· нагрузки, вызванные морским волнением.

При расчетах морского трубопровода на период строительства следует учитывать также нагрузки от строительных механизмов и нагрузки, возникающие в процессе гидростатических испытаний.

3.4. К случайным нагрузкам относятся: сейсмическая активность, деформация грунтов морского дна и оползневые процессы.

3.5. При определении нагрузок и воздействий на морской трубопровод следует основываться на данных инженерных изысканий, проводимых в зоне прохождения трассы трубопровода, включая инженерно-геологические, метеорологические, сейсмические и другие виды изысканий.

Нагрузки и воздействия должны подбираться с учетом прогнозного изменения условий окружающей среды и технологического режима транспортировки газа.

4. Допустимые расчетные напряжения и деформации.

4.1. Допустимые напряжения при расчетах на прочность и устойчивость морских трубопроводов устанавливаются в зависимости от предела текучести металла применяемых труб с использованием расчетного коэффициента "К", значения которого приведены в

s доп £ K × s Т ()

Значения расчетных коэффициентов надежности "К" для морских газопроводов.

Кольцевые растягивающие напряжения при постоянно действующих нагрузках		Суммарные напряжения при постоянных нагрузках в комбинации с нагрузками окружающей среды или случайными нагрузками	Суммарные напряжения в процессе строительства или проведения гидростатических испытаний
Морской газопровод	Береговые и прибрежные участки газопровода в охранной зоне		Морской газопровод, включая береговые и прибрежные участки в охранной зоне
0,72	0,60	0,80	0,96

4.2. Максимальные суммарные напряжения, вызванные внутренним и наружным давлением, продольными усилиями с учетом овальности труб, не должны превышать допускаемые значения:

4.3. Трубопроводы следует проверять на прочность и местную устойчивость сечения трубы от наружного гидростатического давления. В этом случае внутреннее давление в трубопроводе принимают равным 0,1 МПа.

4.4. Значение овальности труб устанавливается по формуле:

()

Допустимая суммарная овальность, включая начальную овальность труб (заводские допуски), не должна превышать 1,0 % (0,01).

4.5. Остаточная деформация в морском трубопроводе должна быть не более 0,2 % (0,002).

4.6. На участках возможных просадок морского трубопровода необходимо производить расчет прогнозируемого искривления оси трубопровода от собственного веса с учетом внешних нагрузок.

4.7. В проекте следует дать анализ всем возможным колебаниям напряжений в трубопроводе по интенсивности и частоте, способных вызвать усталостные разрушения в процессе строительства или при дальнейшей эксплуатации морской трубопроводной системы (гидродинамические воздействия на трубопровод, колебания рабочего давления и температуры и другие). Особое внимание следует уделять участкам трубопроводной системы, предрасположенным к концентрации напряжений.

4.8. Для расчета усталостных явлений можно использовать методики, основанные на механике разрушений при испытании труб на малоцикловую усталость.

5. Расчет толщины стенки трубопровода.

5.1. Для морского газопровода толщину стенки труб следует рассчитывать для двух ситуаций, определяемых действующими нагрузками:

На внутреннее давление в трубопроводе для мелководных, береговых и прибрежных участков газопровода, расположенных в охранной зоне;

На смятие газопровода под воздействием наружного давления, растяжения и изгиба для глубоководных участков по трассе трубопровода.

5.2. Расчет минимальной толщины стенки морского газопровода под воздействием внутреннего давления следует производить по формуле:

()

5.7. При определении толщины стенки труб в условиях совместного воздействия изгиба и сжатия в расчетах следует принимать значение предела текучести на сжатие, равное 0,9 от предела текучести материала труб.

5.8. При использовании методов укладки с полным контролем деформации изгиба трубопровода допустимая деформация изгиба при укладке трубопровода на глубинах моря более 1000 м не должна превышать 0,15 % (0,0015). При этом критическое значение деформации изгиба трубопровода на таких глубинах составит 0,4 % (0,004).

6. Устойчивость стенки трубопровода под воздействием внешнего гидростатического давления и изгибающего момента.

6.1. Для диапазона соотношений 15D/t

()

()

При этом, начальная овальность трубы не должна превышать 0,5 % (0,005).

6.2. Наружное гидростатическое давление на трубу при фактической глубине воды определяется по формуле:

()

6.3. Следует также учитывать, что при давлении, превышающем критическое значение, местное поперечное смятие трубы может развиться вдоль продольной оси трубопровода.

Наружное гидростатическое давление, при котором может произойти распространение возникшего ранее смятия, устанавливается по формуле:

()

6.4. Для исключения развития смятия по длине трубопровода, на трубопроводе необходимо предусмотреть установку ограничителей смятия в виде колец жесткости или патрубков с увеличенной толщиной стенки.

Длина ограничителей должна быть не менее четырех диаметров трубы.

7. Устойчивость трубопровода на дне моря при воздействии гидродинамических нагрузок.

7.1. Расчеты трубопровода должны проводиться для проверки устойчивости положения трубопровода на дне моря в процессе его строительства и эксплуатации.

Если трубопровод заглублен в непрочном грунте, а его плотность меньше плотности окружающего грунта, следует установить, что сопротивление грунта срезающим усилиям достаточно для предотвращения всплытия трубопровода на поверхность.

7.2. Относительная плотность трубопровода с утяжеляющим покрытием должна быть больше плотности морской воды с учетом наличия в ней взвешенных частиц грунта и растворенных солей.

7.3. Величина отрицательной плавучести трубопровода из условия устойчивости его положения на дне моря определяется по формуле:

7.4. При определении устойчивости морских трубопроводов на дне моря под воздействием гидродинамических нагрузок расчетные характеристики ветра, уровня воды и элементов волн следует принимать в соответствии с требованиями
*.

Допускается оценка гидродинамической устойчивости трубопровода с применением методов анализа, учитывающих перемещение трубопровода в процессе самозаглубления в грунт.

7.5. Максимальную горизонтальную (Р х + Р и) и соответствующую ей вертикальную Рz проекции линейной нагрузки от волн и морских течений, действующих на трубопровод, необходимо определять по формулам *.

7.6. Расчёты значений скоростей придонных течений и волновых нагрузок следует производить для двух случаев:

· повторяемостью один раз в 100 лет при расчетах на период эксплуатации морской трубопроводной системы;

· повторяемостью один раз в год при расчётах на период строительства морской трубопроводной системы.

7.7. Значения коэффициентов трения необходимо принимать по данным инженерных изысканий для соответствующих фунтов по трассе морского трубопровода.

8. Материалы и изделия.

8.1. Материалы и изделия, применяемые в морской трубопроводной системе, должны отвечать требованиям утвержденных стандартов, технических условий и других нормативных документов.

Не допускается применять материалы и изделия, на которые отсутствуют сертификаты, технические свидетельства, паспорта и другие документы, подтверждающие их качество.

8.2. Требования к материалу труб и соединительным деталям, а также к запорной и регулирующей арматуре должны отвечать требованиям "Технических условий" на эти изделия, в которые включают: технологию производства изделия, химический состав, термическую обработку, механические свойства, контроль качества, сопроводительную документацию и маркировку.

При необходимости, в "Технических условиях" приводятся требования к проведению специальных испытаний труб и их сварных соединений, в том числе и в сероводородной среде, с целью получения их положительных результатов до начала производства основной партии труб, предназначенных для строительства морского газопровода.

8.3. В "Технических условиях на сварку труб и неразрушающий контроль" следует указать требования к дефектам сварных швов, при которых разрешено производить ремонт кольцевых сварных соединений трубопровода. Необходимо также привести данные по термообработке сварных соединений или сопутствующем их нагреве после сварки при монтаже трубопровода.

8.4. Для сварочных электродов и других изделий должны быть представлены спецификации на их изготовление.

8.5. Допуски на овальность труб при их изготовлении (заводской допуск) в любом сечении трубы не должны превышать + 0,5 %.

8.6. Соединительные детали, предназначенные для морского трубопровода, должны испытываться в заводских условиях гидравлическим давлением в 1,5 раза большим рабочего давления.

8.7. Для автоматической сварки стыков труб могут применяться следующие сварочные материалы:

· керамические или плавленые флюсы специальных составов;

· сварочные проволоки специального химического состава для сварки под флюсом или в защитных газах;

· аргон газообразный;

· специальные смеси аргона с углекислым газом;

· самозащитная порошковая проволока.

Сочетания конкретных марок флюсов и проволок, марки самозащитных порошковых проволок и проволок для сварки в защитных газах, должны выбираться с учетом их стойкости в сероводородной среде и быть аттестованы в соответствии с требованиями "Технических условий на сварку труб и неразрушающий контроль".

8.8. Для ручной дуговой сварки и ремонта морского трубопровода должны использоваться электроды с основным или целлюлозным видом покрытия. Конкретные марки сварочных электродов должны выбираться с учетом их стойкости в сероводородной среде и быть аттестованы в соответствии с требованиями "Технических условий на сварку труб и неразрушающий контроль".

8.9. Утяжеляющее покрытие труб должно назначаться из армированного стальной сеткой бетона, наносимого на отдельные изолированные трубы в заводских условиях в соответствии с требованиями "Технических условий на утяжеляющее покрытие труб".

Класс и марка бетона, его плотность, толщина бетонного покрытия, масса обетонированной трубы определяются проектом.

Стальная арматура не должна образовывать электрического контакта с трубой или анодами, а также не должна выходить на наружную поверхность покрытия.

Между утяжеляющим покрытием и трубой должно быть обеспечено достаточное сцепление, исключающее проскальзывание при усилиях, возникающих в процессе укладки и эксплуатации трубопровода.

8.10. Армированное бетонное покрытие на трубах должно обладать химической и механической стойкостью по отношению к воздействиям внешней среды. Тип арматуры выбирается в зависимости от нагрузок на трубопровод и условий эксплуатации. Бетон для утяжеляющего покрытия должен обладать достаточной прочностью и долговечностью.

Каждая обетонированная труба, поступающая на строительную площадку, должна иметь специальную маркировку.

ЧАСТЬ 2. ПРОИЗВОДСТВО И ПРИЕМКА РАБОТ

1. Общие положения

При строительстве морских газопроводов следует применять проверенные опытом технологические процессы, оборудование и строительную технику.

2. Сварка труб и методы контроля сварных соединений.

2.1. Соединения труб при строительстве могут выполняться с использованием двух организационных схем:

· с предварительной сваркой труб в двух- или четырехтрубные секции, которые затем свариваются в непрерывную нитку;

· сваркой отдельных труб в непрерывную нитку.

2.2. Сварочный процесс выполняется в соответствии с "Техническими условиями на сварку труб и неразрушающий контроль" одним из следующих способов:

· автоматическая или полуавтоматическая сварка в среде защитного газа плавящимся или неплавящимся электродом;

· автоматическая или полуавтоматическая сварка самозащитной проволокой с принудительным или свободным формированием металла шва;

· ручная сварка электродами с покрытием основного типа или с целлюлозным покрытием;

· электроконтактная сварка непрерывным оплавлением с послесварочной термической обработкой и радиографическим контролем качества сварных соединений.

При сварке двух- или четырехтрубных секций на вспомогательной линии может применяться также автоматическая сварка под флюсом.

"Технические условия" разрабатываются в составе проекта Подрядчиком и утверждаются Заказчиком на основе проведения исследований по свариваемости опытной партии труб и получения необходимых свойств сварных кольцевых соединений, в том числе по их надежности и работоспособности в сероводородной среде, и проведения соответствующей аттестации технологии сварки.

2.3. Перед началом строительных работ способы сварки, сварочное оборудование и материалы, принятые к использованию, должны быть аттестованы на сварочной базе или на трубоукладочном судне в условиях, приближенных к условиям строительства, в присутствии представителей Заказчика и приняты Заказчиком.

2.4. Все операторы автоматической и полуавтоматической сварки, а также сварщики-ручники должны быть аттестованы в соответствии с требованиями DNV (1996) или с учетом дополнительных требований по стойкости сварных соединений при работе в сероводородной среде.

Аттестация должна проводиться в присутствии представителей Заказчика.

2.5. Сварщики, которые должны выполнять сварку под водой, дополнительно должны пройти соответствующее обучение, а затем специальную аттестацию в камере под давлением с имитацией натурных условий работы на дне моря.

2.6. Сварные кольцевые соединения труб должны соответствовать требованиям "Технических условиях на сварку труб и неразрушающий контроль".

2.7. Кольцевые сварные соединения подвергаются 100 % радиографическому контролю с дублированием 20 % стыков автоматизированным ультразвуковым контролем с записью результатов контроля на ленту.

При согласовании с Заказчиком допускается применение 100 % автоматизированного ультразвукового контроля с записью на ленте 25 % дублирующего радиографического контроля.

Приемка сварных соединений производится в соответствии с требованиями "Технических условий на сварку труб и неразрушающий контроль", которые должны включать нормы допустимых дефектов в сварных швах.

2.8. Кольцевые сварные швы считаются принятыми только после их одобрения представителем Заказчика на основе просмотра радиографических снимков и записей результатов ультразвукового контроля. Документация с записями результатов процесса сварки и контроля сварных стыков труб сохраняется эксплуатирующей трубопровод организацией на протяжении всего срока службы морского трубопровода.

2.9. При соответствующем обосновании разрешается производить соединение плетей трубопровода или ремонтные работы на дне моря, с применением стыковочных устройств и гипербарической сварки. Процесс подводной сварки должен быть классифицирован соответствующими испытаниями.

3. Защита от коррозии

3.1. Морской газопровод должен быть изолирован по всей наружной и внутренней поверхности антикоррозионным покрытием. Изоляция труб должна быть произведена в заводских или базовых условиях.

3.2. Изоляционное покрытие должно соответствовать требованиям "Технических условий на наружное и внутреннее антикоррозионное покрытие труб" на весь период службы трубопровода по следующим показателям: прочность при разрыве, относительное удлинение при рабочей температуре, прочность при ударе, адгезия к стали, предельная площадь отслаивания в морской воде, грибостойкость, сопротивление вдавливанию.

3.3. Изоляция должна выдерживать испытания на пробой при напряжении не менее
5 кВ на миллиметр толщины.

3.4. Изоляция сварных стыков, крановых узлов и фасонной арматуры должна по своим характеристикам соответствовать требованиям, предъявляемым к изоляции труб.

Изоляция мест подключения устройств электрохимической защиты и контрольно-измерительной аппаратуры, а также восстановленная изоляция на поврежденных участках должны обеспечивать надежную адгезию и защиту от коррозии металла труб.

3.5. При выполнении изоляционных работ должен производиться:

· контроль качества применяемых материалов;

· пооперационный контроль качества этапов изоляционных работ.

3.6. В период транспортировки, погрузочно-разгрузочных работ и складирования труб должны быть предусмотрены специальные меры, исключающие механические повреждения изоляционного покрытия.

3.7. Изоляционное покрытие на законченных строительством участках трубопровода подлежит контролю методом катодной поляризации.

3.8. Электрохимическая защита системы морских трубопроводов производится с помощью протекторов. Все оборудование электрохимической защиты должно быть рассчитано на полный срок эксплуатации системы морских газопроводов.

3.9. Протекторы должны быть изготовлены из материалов (сплавов на основе алюминия или цинка), прошедших натурные испытания и отвечающих требованиям "Технических условий на материал для изготовления анодов", разрабатываемых в составе проекта.

3.10. Протекторам необходимо иметь два соединительных кабеля с трубой. Протекторы браслетного типа устанавливают на трубопроводе таким образом, чтобы избежать их механического повреждения при транспортировке и укладке трубопровода.

Дренажные кабели защитных устройств следует присоединять к трубопроводу с помощью ручной аргонодуговой или конденсаторной сварки.

При согласовании с Заказчиком можно использовать ручную электродуговую сварку электродами.

3.11. На морском трубопроводе должны быть обеспечены потенциалы непрерывно по всей его поверхности в течение всего периода эксплуатации. Для морской воды минимальные и максимальные значения защитных потенциалов приведены в . Указанные потенциалы рассчитаны для морской воды с соленостью от 32 до 28 %о при температуре от 5 до 25° С.

Минимальные и максимальные защитные потенциалы

3.12. Электрохимическая защита должна быть введена в действие не позднее 10 суток с момента окончания работ по укладке трубопровода.

4. Выходы трубопровода на берег

4.1. Для выхода трубопровода на берег могут быть использованы следующие способы строительства:

· открытые земляные работы с устройством шпунтовых ограждений на береговой полосе;

· направленное бурение, при котором трубопровод протаскивают через предварительно пробуренную скважину на прибрежном участке;

· тоннельный способ.

4.2. При выборе способа строительства трубопровода на участках выхода на берег следует учитывать рельеф береговых участков и другие местные условия в районе строительства, а также оснащенность строительной организации техническими средствами, используемыми для производства работ.

4.3. Выходы трубопровода на берег с применением наклонно-направленного бурения или тоннеля должны быть обоснованы в проекте экономической и экологической целесообразностью их применения.

4.4. При строительстве трубопровода на прибрежном участке с применением подводных земляных работ могут быть применены следующие технологические схемы:

· плеть трубопровода требуемой длины изготавливается на трубоукладочном судне и протягивается к берегу по дну ранее подготовленной подводной траншеи с применением тяговой лебедки, установленной на берегу;

· плеть трубопровода изготавливается на береговой площадке, проходит гидростатические испытания и затем вытягивается в море по дну подводной траншеи с помощью тяговой лебедки, установленной на трубоукладочном судне.

4.5. Строительство морского трубопровода на прибрежных участках производится в соответствии с требованиями "Технических условий на строительство трубопровода при пересечении береговой линии", разрабатываемых в составе проекта.

5. Подводные земляные работы

5.1. Технологические процессы разработки траншеи, укладки трубопровода в траншею и его засыпки грунтом должны быть максимально совмещены во времени с учетом заносимости траншеи и переформирования ее поперечного профиля. При засыпке подводных траншей должны быть разработаны технологические мероприятия, снижающие до минимума потери грунта за границами траншеи.

Технология разработки подводных траншей должна быть согласована с природоохранными органами.

5.2. Параметры подводной траншеи должны быть по возможности минимальными, для чего следует обеспечивать повышенную точность их разработки. Требования повышенной точности распространяются также и на засыпку трубопровода.

В зоне трансформации морских волн следует назначать более пологие откосы с учетом переформирования поперечного сечения траншеи.

5.3. Параметры подводной траншеи на участках, глубины которых с учетом
сгонно-нагонных и приливно-отливных колебаний уровня воды, менее осадки землеройной техники, следует принимать в соответствии снормами эксплуатации морских судов и обеспечения безопасных глубин в границах рабочих перемещений землеройной техники и обслуживающих её судов.

5.4. Объемы временных отвалов грунта должны быть сведены к минимуму. Местоположение складирования разрабатываемого грунта должно быть выбрано с учетом минимального загрязнения окружающей среды и согласовано с организациями, контролирующими экологическое состояние района строительства.

5.5. Если проектом разрешается использовать для засыпки траншеи местный грунт, то при строительстве многониточной трубопроводной системы допускается траншею с уложенным трубопроводом засыпать грунтом, отрываемым из траншеи параллельной нитки.

6. Укладка с трубоукладочного судна

6.1. Выбор метода укладки морского трубопровода производится на основе его технологической выполнимости, экономической эффективности и безопасности для окружающей среды. Для больших глубин моря рекомендуются методы укладки трубопровода по S -образной и J -образной кривой с использованием трубоукладочного судна.

6.2. Укладка морского трубопровода производится в соответствии с требованиями "Технических условий на строительство морского участка трубопровода", разрабатываемых в составе проекта.

6.3. Трубоукладочное судно до начала производства строительных работ должно пройти испытания, включая испытания сварочного оборудования и неразрушающих методов контроля, оборудования для изоляции и ремонта сварных стыков труб, натяжных устройств, лебедок, приборов контроля и систем управления, обеспечивающих перемещение судна по трассе и укладку трубопровода на проектные отметки.

6.4. На мелководных участках трассы трубоукладочное судно должно обеспечивать укладку трубопровода в подводную траншею в пределах допусков, определяемых проектом. Для контроля положения судна относительно траншеи следует использовать сканирующие эхолоты и гидролокаторы кругового обзора.

6.5. Перед началом укладки трубопровода в траншею следует выполнить подчистку подводной траншеи и произвести контрольные промеры с построением продольного профиля траншеи. При протаскивании трубопровода по дну моря необходимо выполнить расчеты тяговых усилий и напряженного состояния трубопровода.

6.6. Тяговые средства выбирают по максимальному расчетному тяговому усилию, которое в свою очередь зависит от длины протаскиваемого трубопровода, коэффициента трения и веса трубопровода в воде (отрицательной плавучести).

Значения коэффициентов трения скольжения должны назначаться по данным инженерных изысканий с учетом возможности погружения трубопровода в грунт, несущей способности грунта и отрицательной плавучести трубопровода.

6.7. Для уменьшения тяговых усилий при укладке, на трубопровод могут быть установлены понтоны, уменьшающие его отрицательную плавучесть. Понтоны должны быть проверены на прочность от воздействия гидростатического давления и иметь устройства для механической отстропки.

6.8. Перед укладкой трубопровода на глубоководном участке необходимо выполнить расчеты напряженно-деформированного состояния трубопровода для основных технологических процессов:

· начало укладки;

· непрерывная укладка трубопровода с изгибом по S -образной или J-образной кривой;

· укладка трубопровода на дно во время шторма и его подъем;

· окончание укладочных работ.

6.9. Укладку трубопровода следует выполнять строго в соответствии с проектом организации строительства и проектом производства работ.

6.10. В процессе укладки трубопровода должны непрерывно контролироваться кривизна трубопровода и напряжения, возникающие в трубопроводе. Значения этих параметров должны определяться на основе расчетов нагрузок и деформаций до начала укладки трубопровода.

7. Берегозащитные мероприятия

7.1. Крепление береговых склонов после укладки трубопровода производится выше максимального расчетного уровня воды и должно обеспечивать защиту берегового склона от разрушения под воздействием волновых нагрузок, дождевых и талых вод.

7.2. При производстве берегозащитных работ следует применять проверенные опытом экологически чистые конструкции, технологические процессы и работы выполнять в соответствии с требованиями "Технических условий на строительство трубопровода при пересечении береговой линии и берегозащитные мероприятия".

8. Контроль за качеством строительства

8.1. Контроль за качеством строительства должен осуществляться независимыми техническими подразделениями.

8.2. Для достижения необходимого качества строительных работ необходимо обеспечить контроль качества выполнения всех технологических операций по изготовлению и монтажу трубопровода:

· процесс доставки труб от завода-изготовителя до монтажной площадки должен гарантировать отсутствие механических повреждений на трубах;

· контроль качества обетонированных труб должен осуществляться в соответствии с техническими требованиями на поставку обетонированных труб;

· поступающие трубы, сварочные материалы (электроды, флюс, проволока) должны иметь Сертификаты, соответствующие требованиям технических условий на их поставку;

· при сварке труб необходимо осуществлять систематический пооперационный контроль за процессом сварки, визуальный осмотр и обмер сварных соединений и проверку всех кольцевых сварных швов неразрушающими методами контроля;

· изоляционные материалы, предназначенные для монтажных стыков труб не должны иметь механических повреждений. Контроль качества изоляционных покрытий должен предусматривать проверку сплошности покрытия с применением дефектоскопов.

8.3. Морская землеройная техника, трубоукладочные баржи и обслуживающие их суда должны быть оснащены автоматической системой ориентации, предназначенной для постоянного контроля планового положения этих технических средств в процессе их работы.

8.4. Контроль глубины залегания трубопровода в грунте должен выполняться с помощью методов телеметрии, ультразвуковых профилографов или водолазных обследований после укладки трубопровода в траншею.

Если глубина залегания трубопровода в грунте оказывается недостаточной, предпринимаются исправительные мероприятия.

8.5. В процессе укладки трубопровода необходимо производить контроль основных технологических параметров (положение стингера, натяжение трубопровода, скорость перемещения трубоукладочного судна и др.) на предмет их соответствия проектным данным.

8.6. Для контроля за состоянием дна и положения трубопровода необходимо периодически с помощью водолазов или подводных аппаратов производить обследование, которое позволит выявить фактическое расположение трубопровода (размывы, провисы), а также возможные деформации дна вдоль трубопровода, вызванные волнением или подводными течениями в этой зоне.

9. Очистка полости и испытание

9.1. Морские трубопроводы подвергаются гидростатическим испытаниям после укладки на морское дно в соответствии с требованиями "Технических условий на испытания и ввод в эксплуатацию морского газопровода", разрабатываемых в составе проекта.

9.2. Предварительное испытание плетей трубопровода на берегу выполняется лишь в том случае, если проектом предусматривается изготовление плетей трубопровода на берегу и их укладка в море способами протаскивания в направлении к трубоукладочному судну.

9.3. До начала гидростатических испытаний необходимо произвести очистку и контроль внутренней полости трубопровода с применением скребков, оснащенных приборами контроля.

9.4. Минимальное давление при гидростатических испытаниях на прочность принимается в 1,25 раза выше расчетного давления. При этом кольцевые напряжения в трубе во время испытания на прочность не должны превышать 0,96 от предела текучести металла труб.

Время выдержки трубопровода под давлением гидростатического испытания должно составлять не менее 8 часов.

Трубопровод считается выдержавшим опрессовку, если в течение последних четырех часов испытаний не было зарегистрировано падений давления.

9.5. Проверку герметичности морского газопровода производят после испытания на прочность и снижения испытательного давления до расчетного значения в течение времени, необходимого для осмотра трубопровода.

9.6. Удаление воды из трубопровода должно производиться с пропуском не менее двух (основного и контрольного) поршней-разделителей под давлением сжатого воздуха или газа.

Результаты удаления воды из газопровода следует считать удовлетворительными, если впереди контрольного поршня-разделителя нет воды и он вышел из газопровода не разрушенным. В противном случае пропуск контрольного поршня-разделителя по трубопроводу необходимо повторить.

9.7. Если в процессе испытаний произойдет разрыв трубопровода или утечка в нем, то дефект должен быть устранен, а морской трубопровод подвергнут повторному испытанию.

9.8. Сдача морского трубопровода в эксплуатацию производится после окончательной очистки и калибровки внутренней полости трубопровода, проведения исходной диагностики и заполнения трубопровода транспортируемым продуктом.

9.9. Результаты производства работ по очистке полости и испытанию трубопровода, а также удалению воды из трубопровода должны быть оформлены актами по утвержденной форме.

10. Охрана окружающей среды

10.1. В морских условиях все виды работ требуют тщательного выбора технологических процессов, технических средств и оборудования, обеспечивающих сохранность экологической среды региона. Разрешается использовать лишь те технологические процессы, которые обеспечат минимальное отрицательное воздействие на окружающую среду и быстрое ее восстановление после завершения строительства системы морских газопроводов.

10.2. При проектировании системы морских газопроводов все мероприятия по охране окружающей среды должны быть включены в надлежащим образом утвержденный план оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС).

10.3. При сооружении системы морских газопроводов необходимо строгое выполнение природоохранных требований российских стандартов. На акваториях, имеющих промысловое рыбохозяйственное значение, необходимо предусматривать мероприятия по сохранению и восстановлению биологических и рыбных ресурсов.

Сроки начала и окончания подводных земляных работ с использованием средств гидромеханизации или взрывных работ устанавливаются с учетом рекомендаций органов рыбоохраны, исходя из сроков нереста, нагула, миграции рыбы, а также циклов развития планктона и бентоса в прибрежной зоне.

10.4. В план ОВОС должен входить комплекс конструктивных, строительных и технологических мероприятий, обеспечивающих охрану окружающей среды при строительстве и эксплуатации системы морских газопроводов.

В процессе разработки ОВОС учитываются следующие факторы:

· исходные данные по природным условиям, фоновому экологическому состоянию, биологическим ресурсам акватории, характеризующим естественное состояние региона;

· технологические и конструктивные особенности системы морского газопровода;

· сроки, технические решения и технология выполнения подводно-технических работ, перечень технических средств, используемых для строительства;

· оценка современного и прогнозируемого состояния окружающей среды и экологического риска с указанием источников риска (техногенных воздействий) и вероятных ущербов;

· основные экологические требования, технические и технологические решения по защите окружающей среды при строительстве и эксплуатации морского газопровода и мероприятия по их реализации на объекте;

· мероприятия по обеспечению контроля за техническим состоянием системы морских газопроводов и оперативному устранению аварийных ситуаций;

· мониторинг по состоянию окружающей среды в регионе;

· размеры капитальных вложений в природоохранные, социальные и компенсационные мероприятия;

· оценка эффективности намечаемых природоохранных и социально-экономических мер и компенсаций.

10.5. В процессе эксплуатации системы морских газопроводов необходимо прогнозировать возможность разрыва трубопровода и выброса продукта с оценкой ожидаемого ущерба биоте моря с учетом возможного скопления рыбы (нерест, миграция, период нагула) вблизи створа системы трубопроводов и осуществлять реализацию защитных мер для трубопровода и окружающей среды, предусмотренных для таких случаев проектом.

10.6. Для защиты и сохранения природной среды на акватории моря и в береговой зоне необходима организация постоянного надзора за соблюдением природоохранных мер в процессе всего периода техногенного воздействия, вызванного производством работ при строительстве и эксплуатации системы морских газопроводов.

Приложение 1 . Обязательное.

Обозначения и единицы измерения

D - номинальный диаметр трубопровода, мм;

t - номинальная толщина стенки трубопровода, мм;

s х - суммарные продольные напряжения, Н/мм 2 ;

s y - суммарные кольцевые напряжения, Н/мм 2 ;

t ху - тангенциальные срезающие напряжения, Н/мм 2 ;

К - расчетный коэффициент надежности, принимаемый по ;

s т - минимальное значение предела текучести металла труб, принимаемое по государственным стандартам и техническим условиям на стальные трубы, Н/мм 2 ;

Р - расчетное внутреннее давление в трубопроводе, Н/мм 2 ;

Ро - наружное гидростатическое давление, Н/мм 2 ;

Рx - сила лобового сопротивления, Н/м;

Рz -подъемная сила, Н/м;

Ри - инерционная сила, Н/м;

G - вес трубопровода в воде (отрицательная плавучесть), Н/м;

m - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1;

f - коэффициент трения;

Рс - расчетное наружное гидростатическое давление на трубопровод с учетом овальности трубы, Н/мм 2 ;

Рсг - критическое наружное давление для круглой трубы, Н/мм 2 ;

Ру - наружное давление на трубопровод, вызывающее текучесть материала

труб, Н/мм 2 ;

Рр - наружное гидростатическое давление, при котором произойдет распространение возникшего ранее смятия трубы, Н/мм 2 ;

e о - допустимая деформация изгиба для трубопровода;

e с - критическая деформация изгиба, вызывающая смятие в результате чистого изгиба трубы;

u - коэффициент Пуассона;

Е - модуль Юнга для материала труб, Н/мм 2 ;

Н - критическая глубина воды, м;

g - ускорение силы тяжести, м/с 2 ;

r - плотность морской воды, кг/м 3 ;

U - овальность трубопровода;

R - допустимый радиус кривизны трубопровода при укладке на больших глубинах моря, м.

Приложение 2 .
Рекомендуемое.

Технические термины и определения

Морской газопровод - горизонтальная часть трубопроводной системы, расположенная ниже уровня воды, включающая сам трубопровод, устройства электрохимической защиты на нем и другие устройства, обеспечивающие транспортирование газообразных углеводородов при заданном технологическом режиме.

Охранная зона прибрежных участков газопровода - участки магистрального газопровода от береговых компрессорных станций до уреза воды и далее по дну моря, на расстояние не менее 500 м.

Трубные элементы - детали в конструкции трубопровода, такие как фланцы, тройники, колена, переходники и запорная арматура.

Утяжеляющее покрытие - покрытие, наносимое на трубопровод с целью обеспечения ему отрицательной плавучести и защиты от механических повреждений.

Отрицательная плавучесть трубопровода - сила, направленная вниз, равная весу конструкции трубопровода на воздухе за вычетом веса воды, вытесненной в объеме погруженного в нее трубопровода.

Минимальный предел текучести - минимальный предел текучести, указанный в сертификате или стандарте, по которому поставляются трубы.

При расчетах принимается, что при минимальном пределе текучести суммарное удлинение не превышает 0,2 %.

Расчетное давление - давление, принятое как постоянно действующее максимальное давление, оказываемое транспортируемой средой на трубопровод в процессе его эксплуатации и на которое рассчитана трубопроводная система.

Всплеск давления - случайное давление, вызываемое сбоем установившегося режима потока в трубопроводной системе, не должно превышать расчетное давление более чем на 10 %.

Давление избыточное - разность двух абсолютных давлений, наружного гидростатического и внутреннего.

Испытательное давление - нормированное давление, при котором производится испытание трубопровода перед сдачей его в эксплуатацию.

Испытание на герметичность - гидравлическое испытание давлением, устанавливающее отсутствие утечки транспортируемого продукта.

Испытание на прочность - гидравлическое испытание давлением, устанавливающее конструктивную прочность трубопровода.

Номинальный диаметр трубы - наружный диаметр трубы, указанный в стандарте, по которому поставляются трубы.

Номинальная толщина стенки - толщина стенки трубы, указанная в стандарте, по которому поставляются трубы.

Надежность морского трубопровода - способность трубопровода непрерывно транспортировать продукт в соответствии с установленными проектом параметрами (давление, расход и другие) в течение заданного срока эксплуатации при установленном режиме контроля и технического обслуживания.

Допускаемые напряжения - максимальные суммарные напряжения в трубопроводе (продольные, кольцевые и тангенциальные), допускаемые нормами.

Заглубление трубопровода - положение трубопровода ниже естественного уровня грунта морского дна.

Величина заглубления - разница между уровнями расположения верхней образующей трубопровода и естественным уровнем грунта морского дна.

Длина провисающего участка трубопровода - длина трубопровода, не соприкасающегося с морским дном или с опорными устройствами.

Прокладка морского трубопровода - комплекс технологических процессов по изготовлению, укладке и заглублению морского трубопровода.

Приложение 3 .
Рекомендуемое.

Нормативные документы, использованные при
разработке настоящих норм и правил:

1. СНиП 10-01-94. "Система нормативных документов в строительстве. Основные положения" / Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1994 г.

2. СНиП 2.05.06-85 *. " Магистральные трубопроводы" / Госстрой. М.:ЦИТП Госстроя, 1997 г.

3. *. " Правила производства и приемки работ. Магистральные трубопроводы" /Госстрой. М.: Стройиздат, 1997 г.

4. СНиП 2.06.04-82 *. "Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)" / Госстрой. М.: ЦИТП Госстроя, 1995 г.

5. "Правила безопасности при разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений на континентальном шельфе СССР", М.: "Недра", 1990г.;

6. "Правила техники безопасности при строительстве магистральных трубопроводов". М.: "Недра", 1982 г.;

7. "Правила технической эксплуатации магистральных газопроводов", М.:"Недра", 1989 г.;

8. Стандарт США "Проектирование, строительство, эксплуатация и ремонт морских трубопроводов для углеводородов", АР I - 1111 . Практические рекомендации.1993.

9. Стандарт Норвегии "Det Norske Veritas " (DNV ) "Правила для подводных трубопроводных систем", 1996 г.

10. Британский стандарт S 8010 . "Практическое руководство для проектирования, строительства и укладки трубопроводов. Подводные трубопроводы". Части 1, 2 и 3, 1993 г.

11. АРI 5 L . "Спецификация США для стальных труб". 1995 г.

12. АРI 6 D. "Спецификация США для трубопроводной арматуры (клапаны, заглушки и контрольные задвижки)". 1995 г.

13. Стандарт США АS МЕ В 31.8. "Нормативы по транспортировке газа и распределительным трубопроводным системам", 1996 г.

14. Стандарт США SS -SР - 44 . "Стальные фланцы для трубопроводов", 1990г.

15. Международный стандарт ISO 9000 "Управление качеством и гарантии качества", 1996 г.

Есть вещи, про которые как ни рассказывай в самых дотошных технологических подробностях, все равно они не перестанут вызывать восхищения, граничащего с ощущением чуда. К таковым, безусловно, относятся разного рода мегасооружения: небоскребы, мосты, тоннели и, конечно же, трубопроводы, проложенные по морскому дну.

Из кормы трубоукладочного судна сваренные трубы выходят непрерывной плетью и укладываются на дно (фото справа). Хорошо заметна специальная защита монтажных стыков. Когда секция закончена, к ней приваривается временная заглушка.

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.

Из кормы трубоукладочного судна сваренные трубы выходят непрерывной плетью и укладываются на дно. Хорошо заметна специальная защита монтажных стыков. Когда секция закончена, к ней приваривается временная заглушка.

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.

На фото — сварочная станция трубоукладочного судна Castoro Dieci. Сварные стыки пройдут процедуру неразрушающего ультразвукового контроля, затем их защитят с помощью термоусадочного полиэтиленового рукава, металлического кожуха и пеноматериала. Судно Castoro Dieci принадлежит итальянской компании Saipem и предназначено для прокладки участков трубопроводов на прибрежном мелководье. Фактически это плоскодонная несамоходная баржа, которая передвигается только с помощью буксира и якорной лебедки, однако точное позиционирование Castoro Dieci осуществляет самостоятельно за счет восьмиточечной системы якорей.

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.

Второй фактор, природный, связан c особенностями рельефа дна. Дно моря сложено из различных пород, оно имеет выступающие гребни, впадины, расселины, и опускать трубы прямо на все это геологическое разнообразие не всегда возможно. Если допустить большое провисание нитки газопровода между двумя естественными опорами, конструкция может со временем разрушиться со всеми вытекающими из этого неприятностями. Поэтому донный рельеф для прокладки необходимо искусственным образом исправлять.

Корма трубоукладочного судна со стингером — специальным желобом, увеличивающим радиус сгиба укладыва- емой нитки. Благодаря стингеру буква S обретает более плавные очертания.

Если требовалось выровнять рельеф дна, использовалась так называемая каменная наброска. Специальное судно, нагруженное гравием и мелкими камнями, с помощью трубы, нижний конец которой оборудован соплами, «прицельно» заполняло полости дна, придавая ему более подходящий профиль. Иногда вместо камней вниз опускались целые бетонные плиты. Другой вариант — выкапывание в дне траншеи для прокладки труб. Логично предположить, что создание траншей предшествовало прокладке труб, однако далеко не всегда это происходило именно так. Существует техническая возможность стабилизации положения нитки на дне уже тогда, 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. После проведения этой операции трубы укладываются в получившееся углубление.

Прокладка «Северного потока» с помощью судна Castoro Sei
В процессе трубоукладки устойчивость судна Castoro Sei обеспечивают 12 якорей. Каждый из якорных канатов управляется лебедкой, создающей постоянное натяжение. Судно также оснащено движителями для более точного позиционирования.

Сыпать тяжелый грунт на дно можно не всегда: масса гравия продавливает мягкие породы. В этом случае для «спрямления» рельефа используют более легкие опоры из металлических или пластиковых конструкций.

Подводная буква

Теперь, пожалуй, самое интересное: как трубы оказываются на дне? Разумеется, сложно себе представить, что каждая отдельная 12-метровая труба приваривается к нитке газопровода прямо в море на глубине. Значит, эту процедуру необходимо проделывать до укладки. Что, собственно, и происходит на борту трубоукладочного судна. Тут необходимо ненадолго вернуться к конструкции самой трубы и заметить, что после нанесения на нее антикоррозионной защиты и утяжеляющего бетонирования оконцовки труб остаются открытыми и незащищенными, — иначе сварка была бы затруднена. Поэтому участки соединений защищаются от коррозии уже после сварки. Сначала монтажные стыки изолируются с помощью полиэтиленового термоусадочного рукава, затем закрываются металлическим кожухом, а полость между кожухом и рукавом заполняется полиуретановой пеной, придающей месту стыка необходимую механическую прочность.

Далее происходит укладка S-образным способом. Сваренная из труб плеть приобретает в процессе укладки форму, напоминающую латинскую букву S. Плеть под небольшим углом выходит из кормы корабля, достаточно резко опускается вниз и достигает дна, где принимает горизонтальное положение. Труднее всего представить себе, что нить из стальных, покрытых бетоном 24-тонных труб способна к таким резким изгибам без разрушения, однако все происходит именно так.

Разумеется, для того чтобы плеть не сломалась, применяются разнообразные технологические хитрости. За трубоукладочным судном на десятки метров тянется стингер — специальное ложе, уменьшающее радиус наклона уходящей вниз плети. На судне также установлено натяжное устройство, прижимающее трубы книзу и снижающее нагрузки на изгибы. Наконец, система позиционирования точно контролирует положение судна, исключая рывки и резкие смещения, способные повредить трубопровод. Если укладку почему-либо требуется прервать, вместо очередной трубы к плети приваривают герметичную заглушку с креплениями и плеть «сбрасывают» на дно. При возобновлении работ другой корабль подцепит заглушку тросом и вытянет плеть обратно наверх.

В 2012 году был сконструирован специальный «интеллектуальный зонд», который будет через определенные промежутки времени инспектировать состояние газопровода, передвигаясь с потоком газа от российской бухты Портовая к немецкому Любмину.

Газопровод-водопровод

И все же без подводной сварки не обошлось. Дело в том, что каждая из ниток «Северного потока» состоит из трех секций. Различие между секциями — разная толщина стенок используемых труб. Пока газ идет от терминала в российской бухте Портовая к приемному терминалу на немецком берегу, давление газа постепенно падает. Это дало возможность использовать в центральной и финальной секциях более тонкостенные трубы и таким образом экономить металл. Вот только обеспечить соединение разных труб на борту трубоукладочных судов не представляется возможным. Сочленение секций происходило уже на дне — в гидроизолированной сварочной камере. Для этого на дно опускались трубоподъемные механизмы, которые отрывали от дна и точно позиционировали друг напротив друга плети отдельных секций. Для той же цели применялись надувные мешки с переменной плавучестью, обеспечивавшие вертикальные перемещения труб. Термобарическая сварка велась в автоматическом режиме, однако наладка оборудования сварочной камеры — сложнейшая водолазная операция. Для ее проведения под воду опускалась водолазная камера, где могла проходить декомпрессию целая бригада водолазов, и специальный колокол для спуска ко дну. Сварка секций проводилась на глубине 80−110 м.

Прежде чем использовать газопровод для перекачки топлива, его испытывали… водой. Еще до термобарической сварки каждая секция трубопровода прошла суровое испытание. Внутрь секций с помощью поршневого модуля была закачана предварительно отфильтрованная от взвесей и даже бактерий морская вода. Жидкость, нагнетавшаяся со специального судна, создавала внутри плети давление, превышающее рабочее, и такой режим поддерживался в течение суток. Затем вода откачивалась, и секция газопровода осушалась. Еще до того, как в трубопроводе появился природный газ, его трубы заполнялись азотом.

Прокладка газопровода по морскому дну — лишь часть проекта «Северный поток». Немало усилий и затрат потребовалось для оборудования береговой инфраструктуры. Отдельная история — это вытягивание нитки газопровода на берег с помощью мощной лебедки или создание механизма компенсации сезонного сжатия-расширения 1200-километровой нитки.

Строительство «Северного потока» вызвало немало дискуссий на разные околополитические темы — от экологии до чрезмерной роли сырьевого экспорта в экономике России. Но если абстрагироваться от политики, нельзя не заметить: трансбалтийский газопровод — отличный пример того, как продвинутые технологии и международная кооперация способны творить современные чудеса во вполне рабочем рутинном режиме.