Як ПЕ труба діаметром 1600 мм врятувала австралійський штат Вікторія від енергетичного колапсу

Журнал Полимерные трубы - Применение полимеров

Як ПЕ труба діаметром 1600 мм врятувала австралійський штат Вікторія від енергетичного колапсу

На початку червня 2012 року на штат Вікторія, що розташований на південному сході Австралії, обрушилися страшні зливові дощі. За добу випала місячна норма опадів – 135 мм. Шостого червня річка Морвелл вийшла з берегів, розмила дамбу та затопила буровугільний кар'єр Ялльорн. Три вугільні конвейєри, що доправляють вугілля з кар'єру на електростанцію, виявилися серйозно пошкодженими, в результаті чого виробництво електроенергії скоротилося на 75 %. При роботі на повну потужність забезпечує майже чверть потреб штату в електроенергії. У перших повідомленнях про ці події говорилося, що на повне відновлення інфраструктури кар'єру піде кілька місяців. Головна проблема полягала у видаленні з кар'єру повеневих вод, які заважали ремонту конвейєрного обладнання. З питання проектування та будівництва трубопровідної системи для осушення кар'єру і відведення вод річки Морвелл у сусідню річку Летроуб уряд і власник кар'єру – компанія TRUenergy – звернулися до поліетиленової трубної галузі Австралії.

Масштаб проблеми

Буровугільний кар'єр Ялльорн постачає паливо на електростанцію, що забезпечує 25 % потреб електроенергії штату Вікторія включно з містом Мельбурн з населенням 4,2 млн. осіб і багатомільярдною економікою.

При створенні кар'єру річку Морвелл пропустили по дамбі 100-метрової висоти, що розділяє кар'єр на західну і східну частини. Конвейєри, якими транспортується вугілля на електростанцію, перетинають дамбу по тунелях.

У результаті розмиву дамби 6 липня 2012 року вода річки Морвелл ринула в кар'єр. За перші кілька днів збитки сягнули 400 млн. доларів. Кар'єр швидко затоплювало водами річок Морвелл і Летроуб. Система транспортування вугілля була виведена з ладу, і виробництво електроенергії різко знизилося через нестачу палива. Вугілля довелося возити вантажівками з решти доступних вибоїв у східній частині кар'єру.

Рішення

Першим етапом відновлювальних робіт стало будівництво дамб по обидва боки прориву, щоб запобігти подальшому затопленню кар'єру та підготовувати його осушення. Для відкачування води швидко проклали близько 40 км труб з ПЕ 100 діаметром 500 і 630 мм, підключених до плавучих насосних платформ (рис. 1, 2).

Паралельно почалися роботи з відновлення відведення річки та повернення кар'єру в робочий стан. Необхідно було знайти таке технічне рішення, яке забезпечило б швидку реалізацію та високу пропускну здатність – 800 тис. м3 на добу, максимум – до 2800 тис. м3 на добу. Оптимально цим вимогам відповідало будівництво однониткового 4-кілометрового поліетиленового трубопроводу діаметром 1600 мм. За трубний матеріал був обраний ПЕ 100, оскільки характеристики труб з нього найкраще відповідали вимогам поставленого завдання. Міцність, ударна в'язкість, стійкість до швидкого та повільного поширення тріщин забезпечували надійність трубопроводу навіть після грубого монтажу. Суттєвими перевагами ПЕ труб перед трубами з інших матеріалів є також їх відносно невелика вага та гнучкість, які дозволяють маневрувати довгими відрізками, звареними в нитки. Герметичність і надійність їх зварних з'єднань, гладка поверхня й міцність на розрив у поєднанні з міцністю зварних стиків дозволяюють буксирувати трубні нитки при монтажі.

Труби з ПВХ і склопластику були відхилені: перші – через недостатній діаметр, а другі – через те, що їх виготовлення зайняло б занадто багато часу.

Виготовлення та доставка труб

Термінове виготовлення та доставка значної кількості труб великого діаметра завжди є серйозною виробничою та логістичною задачами. Австралійський виробник полімерних труб Iplex Pipelines мав необхідні потужності – екструзійну лінію для виготовлення труб діаметром до 2000 мм на заводі в Олбері, Новий Південний Уельс. В якості сировини була обрана марка ПЕ 100 AlkadyneTM HDF145B австралійського виробника Qenos, яка дозволяла забезпечити високу швидкість екструзії при дотриманні жорстких допусків на розміри труби.

Досягнення високої продуктивності при виготовленні поліетиленових труб великих діаметрів – дуже непросте завдання. Сучасна екструзійна лінія з вакуумним формуванням дозволила повною мірою використовувати унікальний комплекс властивостей AlkadyneTM HDF145B. Найважливіше значення для даного проекту мала здатність цієї марки до екструзії на високих швидкостях при відносно низьких температурах. Виняткова міцність розплаву AlkadyneTM HDF145B забезпечила, з одного боку, високу швидкість виробництва труб діаметром 1600 мм з товщиною стінки 85 мм, а з іншого – стабільність їх розмірів, що в подальшому сприяло підвищенню ефективності зварювальних операцій і в кінцевому підсумку – скороченню термінів будівництва.

Серйозною проблемою стала доставка труб до місця будівництва, що знаходилося на протилежному кінці материка, за 3500 км від місця виробництва. Оскільки вантажівка може перевезти тільки один 12-метровий відрізок труби, для доставки всього обсягу трубної продукції довелося здійснити понад триста рейсів (рис. 3). Проте всі труби були перевезені вчасно і без пошкоджень.

Монтаж

Оскільки будівництво трубопроводу велося в екстреному режимі, висока якість матеріалу труб, його стійкість до жорстких умов монтажу, а також порушень його правил мали особливе значення. Наприклад, трубні нитки довжиною 120 м доводилося буксирувати волоком по дорозі до місця складання (рис. 4). У даному випадку найважливішою властивістю AlkadyneTM HDF145B була його висока стійкість до повільного поширення тріщин – завдяки їй труба зберегла свою цілісність навіть при такому варварському поводженні.

Головний критерій ефективності монтажу – якість трубних з'єднань

Одним з найважливіших критеріїв ефективності трубопроводу є герметичність з'єднань. Це сталот особливо актуальним для даного проекту, враховуючи діаметр використаних труб. Для буксирування 120-метрових ниток по брудній дорозі необхідно було докласти великих зусиль, і зварні шви, які часто є слабкою ланкою, повинні були ці навантаження витримувати. Необхідна була такожабсолютна впевненість у надійності всіх 360 стиків, зварених при будівництві даного трубопроводу. Зварювання проводилося за процедурою «постійного високого тиску», параметри зварювання наведені в табл. 1. Температура повітря під час проведення зварювальних робіт змінювалася в межах від 1-6 °С вночі (мінімальна -1 °С) до 16-18 °С вдень.

Таблиця 1. Параметри зварювання труб


 
Якість зварювання труб, виготовлених методом екструзії, багато в чому залежить від рівномірності товщини стінок і овальності. Жорсткі геометричні допуски сприяють підвищенню ефективності зварювального процесу. Міцність розплаву є найважливішою характеристикою трубної сировини, що визначає різнотовщинність і овальність, особливо для товстостінних труб великих діаметрів. При створенні марки ПЕ 100 AlkadyneTM HDF145B, з якої були виготовлені труби, компанія Qenos прагнула досягти максимальної міцності розплаву для забезпечення стабільності виробництва та монтажу товстостінних труб. Дані вхідного контролю в полі показали, що параметри труб були в межах допусків. Це дозволило практично виключити необхідність підгонки товщини стінок труб перед зварюванням та істотно прискорити підготовку труб до зварювання. За повідомленням підрядної компанії GEM Industrial, яка виконувала зварювальні роботи, час зварювання стика на цьому об'єкті був майже вдвічі менший за час зварювання труб аналогічного діаметра, що вимагають підгонки товщини стінок.

Введення трубопроводу в експлуатацію та висновок

Жорсткий графік виконання робіт цього проекту чинив серйозний тиск на всіх його учасників, однак його чітке дотримання переконливо продемонструвало чудові можливості австралійської полімерної трубної галузі у подібних кризових ситуаціях. Усього через два тижні після прориву дамби на місце робіт почали надходити труби із заводу в Олбері, трохи більше ніж через місяць (14 липня) прибув замовлений у Північній Америці зварювальний апарат, а ще через місяць зварювальні роботи були завершені. 17 серпня трубопровід пройшов приймальні випробування і був введений в експлуатацію. Таким чином, знадобилося неповних два місяці для того, щоб відновити довгострокове відведення річки Морвелл для поверенення роботи кар'єру на повну потужність. Це забезпечило безперебійне енергопостачання штату з більш ніж 5-мільйонним населенням і запобігло тривалому спаду його економіки, який міг би обійтися в мільярди доларів.

Успіх проекту багато в чому завдячує якісті ПЕ 100, з якого були виготовлені труби. Унікальний набір його характеристик дозволив виробнику труб повною мірою реалізувати потенціал свого екструзійного обладнання, а монтажникам – суттєво пришвидшити зварювальні роботи. Виготовлена з ПЕ 100 труба витримала екстремальні навантаження в процесі монтажу, а зараз забезпечує безвідмовну роботу трубопроводу.

Подяки

Автори висловлюють подяку компаніям Iplex Pipelines Australia і GEM Industrial за надані матеріали та фотографії.


Автори: Предраг Мічич, Джеральд Бектон, Qenos Pty Ltd
ЖУРНАЛ ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ - УКРАИНА