Журнал Полимерные трубы - Производство и качество

Проектанти та будівельники полімерних газопроводів тепер мають більші можливості. Набули чинності нові ДБН В.2.5-41:2009

 

З 1 серпня  2010 року вступили у дію нові державні будівельні норми з будівництва та ремонту газопроводів із поліетилену: ДБН В.2.5-41:2009 «Газопроводи з поліетиленових труб. Частина 1. Проектування. Частина ІІ. Будівництво», які повинні навести лад при будівництві та експлуатації поліетиленових газопроводів. 

У допомогу новому  ДБН В.2.5-41:2009 у 2009 році вийшли два державних стандарти  України ДСТУ Б В.2.7-179:2009  «Деталі з’єднувальні для газопроводів з поліетиленових труб» та ДСТУ Б В.2.7-177:2009 «Перехідники «поліетилен-сталь» для  газопроводів з поліетиленових труб», без яких нові будівельні норми були би слабкою втіхою. 

Шкода, що ДБН не дочекалися нового ДСТУ на поліетиленові труби для газопостачання. Разом з тим, факт стався – ДБН В.2.5-41:2009 вступив у дію. 

Не зважаючи на те, що у преамбулі ДБН В.2.5-41:2009 написано, що даний державний документ замінює розділи ДБН В.2.5-20-2001 «Газопостачання»: "Газопроводи із поліетиленових труб", "Реконструкція підземних сталевих газопроводів із застосуванням поліетиленових труб", "Поліетиленові труби та деталі" та "Збирання та зварювання газопроводів із поліетиленових труб", насправді новий ДБН розширив та вніс ясність до ряду моментів, які часто викликали серйозні дискусії серед спеціалістів поліетиленових труб (зварників, керівників зварювальних робіт, проектантів). Разом з тим, часто автори нового ДБН посилаються на положення написані у  ДБН В.2.5-20-2001. Розроблення ДБН В.2.5-41:2009  проводилось з урахуванням окремих положень чинного у Російській Федерації документа СП 42-103-2003 "Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных трубопроводов".  

Щоб краще зрозуміти ДБН В.2.5-41:2009, проведемо екскурсію по сторінках цього нормативного документа. Особливу увагу будемо робити на відмінностях між старими та новими будівельними нормами при будівництві поліетиленових газопроводів. 

Вже із вступу ми взнаємо, що даний Норматив дозволяє будувати поліетиленові газопроводи тиском до 1,0 МПа (10,0 бар) та знизити коефіцієнт запасу міцності поліетиленових труб у розподільних мережах газопостачання України до 2,0.  

У першому розділі (Сфера застосування) більш чітко виписані правила експлуатації газопроводів, зокрема крім вище перелічених збільшення тиску експлуатації до 1,0 МПа та зниження коефіцієнту запасу міцності  за певних умовах прокладання до 2,0 розширено температурний коридор експлуатації поліетиленових трубопроводів від мінус 10 до плюс 40 оС. 

В кінці розділу написано, що «Вимоги цих Норм є обов'язковими для організацій і установ, юридичних та фізичних осіб, що здійснюють проектування, будівництво та експлуатацію газопроводів із поліетиленових труб із означеними вище параметрами незалежно від форм власності та підпорядкування», а це означає, що перед будівництвом, експлуатацією чи ремонтом поліетиленових трубопроводів необхідно детально ознайомитись з цими Нормами, щоб потім не жалкувати за втраченим. 

У другому розділі приведено посилання на нормативні документи. 

У третьому розділі (Терміни та визначення понять) крім вже загальновідомих термінів у п. 3.3. введено термін «коефіцієнт зниження максимального робочого тиску (DF) газопроводу з поліетиленових труб». Даний коефіцієнт зниження максимального робочого тиску МОР газопроводу з поліетиленових труб, згідно з таблицею 1 визначається за максимальною проектною температурою газу, що має транспортуватися цим газопроводом. 

Таблиця 1. Залежність зниження максимального робочого тиску поліетиленового газопроводу від зовнішньої температури

alt 

 

Це впливає на максимальний робочий тиск газопроводу. До речі у попередньому ДБН В.2.5-20-2001 не вказувались методи розрахунку максимального робочого тиску для газопроводів. Ці дані були приведені у ДСТУ «Труби поліетиленові для газопроводів.». Крім того газопроводи за ДБН В.2.5-20-2001 мали право експлуатуватись при температурі не вище 30 оС, але без коефіцієнта зниження максимального робочого тиску газопроводу. 

Максимальний робочий тиск МОР розраховують за формулою:

alt

де   MRS мінімальна тривала міцність матеріалу деталі, МПа;

SDR мінімальне значення стандартного розмірного відношення елементу газопроводу (SDR труби з поліетилену або SDR труби, для з'єднання з якою деталь призначена);

С – загальний коефіцієнт запасу міцності газопроводу з поліетиленових труб, чисельне значення якого згідно з цими Нормами повинно бути не менше 2,0;

DF  – коефіцієнт зниження максимального робочого тиску згідно з таблицею 1.

Примітка. МОР - це загальноприйняте скорочення від англійської назви показника "Maximum Operating Pressure". 

Користуючись даною формулою, слід звернути увагу на коефіцієнт  20 у чисельнику. Часто автори публікацій замість величини 20 вказують число 2, тоді максимальний тиск у газопроводі розраховується не у барах, а у мегапаскалях (МПа).  

У четвертому розділі виписані (Познаки та скорочення) наведені в ДБН В.2.5-41:2009. 

Частина І. Проектування  

У п’ятому розділі (Загальні положення) виписано категорійність поліетиленових газопроводів. Основною відмінністю нових ДБН є право будувати поліетиленові газопроводи високого тиску І категорії з робочим тиском від 0,6 МПа, але не більше 1,0 МПа. У ДБН В.2.5-20-2001  газопроводи понад 0,6 МПа будувались виключно із сталі, за винятком декількох експериментальних поліетиленових газопроводів (наприклад будівництво експериментальних газопроводів у Новій Одесі, у Святогорську).        

Згідно нових Норм по території міст газопроводи слід передбачати тиском до 0,3 МПа, а по території селищ і сіл та міжселищних газопроводах – тиском до 1,0 МПа.

Разом з тим залишилась заборона застосовувати газопроводи із поліетиленових труб для транспортування газів, що містять  ароматичні і хлоровані вуглеводні, а також парові та рідкі  фази зріджених вуглеводнів, для наземних та надземних газопроводів, у тунелях та колекторах.  

Впорядковано положення про вибір труб, з’єднувальних деталей, запірної арматури (п. 5.3) згідно діючих Нормативних документів або технічних свідоцтв Мінрегіонбуду України щодо можливості застосування виробів та матеріалів у будівництві. 

Цікавим є п. 5.9, у якому чітко висвітлено, що проектна організація повинна включати додаткову кількість з’єднувальних деталей та не менше 2 % поліетиленових труб від загальної проектної довжини для виготовлення контрольних з’єднань та зварних вузлів,  «… а також компенсації збільшення довжини газопроводу з огляду на непрямолінійне розміщення труби у траншеї». До речі, у попередньому ДБН В.2.5-20-2001 цей пункт був (п. 4.30), але без вище процитованої фрази. Крім того, часто даний пункт проектні та експлуатуючі організації трактували, як «ремонтний запас труб». Термін «Ремонтний запас труб» у нормативній документації перестав існувати з моменту класифікації труб за мінімальною тривалою міцністю (MRS) та стандартного розмірного відношення труб (SDR). 

Слід зазначити, що нехтування вимогою даного Нормативу – виготовленням контрольних зварних з’єднань та зварних вузлів з подальшим їх випробуванням, призводить як до зниження якості самого будівництва, так і до аварійних ситуацій у майбутньому. 

У шостому розділі (Труби, деталі з’єднувальні та матеріали) детально описані матеріали, які можна застосовувати при будівництві газопроводів. Зупинимося в першу чергу на тих новинках, які були відсутні у попередньому ДБН. 

При будівництві газопроводів забороняється застосовувати в якості з’єднувальних деталей відводи (відгалуження), трійники й хрестовини, що виготовлені із відрізків та сегментів поліетиленових труб зварюванням нагрітим інструментом встик. 

Одночасно із забороною використовувати при будівництві газопроводів сегментні деталі цими Нормами (із посиланням на ДСТУ Б В.2.7-179, додаток А) прописано, у яких випадках допускається з’єднання труб та деталей, що відрізняються за MRS та SDR (таблиці 2 та 3). При цьому, значення максимального робочого тиску МОР системи «труби - деталі» і газопроводу у цілому визначається за найменшим значенням МОР складового елементу системи, як правило труби газопроводу. 

Таблиця 2.    Допустимі варіанти з'єднання деталей з трубами при зварюванні нагрітим інструментом встик                                                       (згідно з п. А.5 ДСТУ Б В.2.7-179:2009)

alt 

Таблиця 3.    Допустимі варіанти з'єднання деталей з трубами при терморезисторному зварюванні  (згідно з п. А.4 ДСТУ Б В.2.7-179:2009)

alt 

Нововведенням є дозвіл (п. 6.5.) на використання поліетиленових труб із захисною оболонкою. Такі труби «… допускається застосовувати без облаштування піщаної основи при прокладанні в дрібно каменистих грунтах та при безтраншейних способах будівництва та реконструкції». 

Також (п. 6.8.) дозволено використовувати армовані склопластиком газопрово-ди-вводи при переході підземного газопроводу на надземний 

У розділі  сім (Проектуванням зовнішніх газопроводів із поліетиленових   труб) дозволено з’єднувати поліетиленові труби за допомогою зварювання встик та деталями із закладним нагрівальним інструментом (терморезисторне зварювання).     

Розтрубний метод зварювання при будівництві газопроводів заборонений! 

Підтверджено (п. 7.1.5), що поліетиленові труби при товщині стінки не менше 5 мм з'єднують між собою зварюванням встик або деталями із закладними нагрівальними елементами, якщо товщина стінки менше 5 мм (але не менше 3 мм) – тільки деталями із закладними нагрівальними елементами. Виходячи з цього пункту, поліетиленову трубу діаметром 50 мм із SDR 17,6 заборонено зварювати, як стиковим, так і деталями із закладним нагрівальним елементом, оскільки номінальна товщина її стінки становить 2,9 мм! Більш детально про умови зварювання поліетиленових труб та з’єднувальних деталей буде подано нижче при розгляді розділу дев’ять. 

Змінено також умови прокладання сигнальної стрічки (п. 7.1.7). Зокрема її необхідно укладати по всій довжині траси. Пластмасова сигнальна стрічка шириною 0,2 м укладається на відстані 0,2 м (було 0,4-0,5 м) від верху присипаного поліетиленового газопроводу. При перетині з інженерними комунікаціями стрічку прокладають двічі на відстані не менше 0,2 м між собою і на 2 м в обидва боки від комунікацій, що перетинаються, на  глибину. 

Залежно від умов траси прокладання газопроводів із ПЕ труб допускається проектувати безтраншейну прокладку (горизонтальним направленим бурінням, проколом, продавлюванням) або в траншеях. Перевага надається прокладанню із застосуванням довгомірних труб або мірних труб, що попередньо зварені між собою. 

При траншейному прокладанні ширина траншей повинна бути не менше de + 200 мм для труб діаметром до 110 мм включно, de + 300 мм для труб діаметром понад 110 мм  (п.7.1.8). Допускається зменшення ширини траншеї (облаштування вузьких траншей) або каналу (при безтраншейному прокладанні) навіть до діаметра труби, що можливо за умов, коли температура поверхні труби при прокладці не перевищує 20 оС, а також виключенні можливостей ушкодження її поверхні. 

Важливою перемогою нових ДБН є дозвіл будівництва поліетиленових газопроводів на підроблюваних територіях (п. 7.4.1). Це дає змогу суттєво знизити вартість будівництва газопроводів  (порівняно із сталевими) та підвищити безпеку їх експлуатації. Проектування газопроводів із поліетиленових труб слід передбачати переважно поза проїзною частинною території з урахуванням можливого розриття траншей у період інтенсивних деформацій земної поверхні, спричинених гірничими роботами. 

Міцність і стійкість поліетиленових газопроводів, проектованих для прокладання на підроблюваних територіях, забезпечується за рахунок:

– збільшення рухливості газопроводу в ґрунті (прокладання труби «змійкою» та засипання траншей піском або піщаним ґрунтом);

– зниження впливу ґрунту, що деформується, на газопровід. 

В нормативному документі детально описано глибини закладання труб, встановлення контрольних трубок при будівництві поліетиленових газопроводів у ґрунтах підвищеної рухливості. 

Також у сьомому розділі детально розглянуто питання «розрахунку трубопроводів із поліетиленових труб на міцність та стійкість до впливу навколишнього середовища» та «визначення необхідної величини баластування». 

Восьмий розділ  присвячений реконструкції підземних сталевих трубопроводів із використанням поліетиленових труб. За новими ДБН допускається використання безтраншейних методів реконструкції газових мереж низького (до 0,005 МПа), середнього (понад 0,005 до 0,3 МПа) і високого (до 1,0 МПа) тисків із застосуванням поліетиленових труб. При реконструкції сталевого газопроводу низького тиску поліетиленові труби, що протягуються у ньому, можуть використовуватися для подачі газу як низького, так і середнього або високого тиску. Доцільність переведення існуючих газових мереж із низького тиску на середній або високий встановлюється розрахунком пропускної здатності газопроводу, що підлягає реконструкції. 

Технологія протягання усередині сталевого зношеного газопроводу поліетиленової труби передбачає протягання звичайної труби з круглим перерізом, при цьому діаметр газопроводу, що підлягає реконструкції, зменшується. Застосування поліетиленових труб іншої форми (наприклад, протягування профільованої труби, поперечний переріз якої тимчасово зменшено, здатною відновити свою початкову форму) суттєво не змінюючи діаметр газопроводу, що реконструюється, даним Нормативом не передбачено. При протягуванні круглих поліетиленових труб малого діаметру суттєво зменшується прохідний переріз (таблиця 4), тому доцільність переводу газопроводу на вищий тиск газу очевидна. 

Таблиця 4. Зміна прохідного перерізу газопроводу після реновації 

alt 

У даному розділі детально описано виконання проектних та організаційних робіт. Особлива увага звертається на підготовку самого проекту, врахування можливих змін тиску газу, внутрішньої поверхні сталевих труб, безперебійного постачання газу споживачам на час реконструкції газопроводу. В підрозділі 8.2. Організаційні роботи  велика увага сконцентрована на послідовності виконання робіт з реновації сталевого газопроводу та облаштування території після закінчення будівельно-монтажних робіт. 

Чатина ІІ. Будівництво 

Дев’ятий розділ присвячений безпосередньо будівництву газопроводів із поліетиленових труб. Будь-яке будівництво трубопроводів починається із вхідного контролю труб та зєднувальних деталей. 

Документ з якості партії елементів поліетиленового газопроводу (труб, з'єднувальних деталей, переходів "поліетилен-сталь", запірної арматури тощо), що надається їх виробником будівельно-монтажній організації, повинен містити: найменування й (або) товарний знак заводу-виробника; номер партії й дату виготовлення; умовну позначку елемента газопроводу; розмір партії, (м, шт.); тип, марку поліетилену та реквізити (на вимогу споживача – копію) чинного технічного свідоцтва Мінрегіонбуду України щодо можливості застосування поліетилену цієї марки для будівництва газопроводів; результати приймально-здавальних випробувань цієї партії елементів газопроводів (на вимогу споживача – копію відповідного протоколу); результати періодичних та (або) кваліфікаційних випробувань елементів газопроводу (на вимогу споживача – копії протоколів періодичних та (або) кваліфікаційних випробувань); реквізити (на вимогу споживача – копії) сертифіката відповідності вимогам чинного в Україні нормативного документа на елемент газопроводу, включно із протоколами сертифікаційних випробувань, або у разі відсутності чинного в Україні нормативного документа на виріб – технічного свідоцтва Мінрегіонбуду України щодо можливості застосування виробу при будівництві газопроводів; реквізити (на вимогу споживача – копію) чинного дозволу та (або) експертного висновку органів Держгірпромнагляду України на елементи газопроводу підвищеної небезпеки (деталі з'єднувальні, переходи "поліетилен-сталь" тощо); дату випуску партії; підпис і штамп ВТК виробника або (для імпортної продукції) печатку організації, що є офіційно уповноваженим представником виробника в Україні. Як бачимо, - перелік документів величенький, однак у цьому переліку є документ, який у попередніх нормативах при вхідному контролі не фігурував: марку поліетилену та реквізити (на вимогу споживача – копію) чинного технічного свідоцтва Мінрегіонбуду України щодо можливості застосування поліетилену цієї марки для будівництва газопроводів.  Тобто українські виробники поліетиленових труб та зєднувальних деталей  повинні підтвердити, що використовують сертифіковану сировину! 

Стосовно подальшого візуального та вимірювального контролю труб та зєднувальних деталей, що відбуваються при вхідному контролі, а також їх транспортування – особливих змін немає. Вони були описані в ДСТУ Б В.2.7-73-98 «Труби поліетиленові для подачі горючих газів. Технічні умови». 

Далі в дев’ятому розділі  детально описується «зварювання газопроводів з поліетиленових труб». Як вже відомо читачам, легітимними є тільки два способи зварювання газових труб: нагрітим інструментом встик та за допомогою деталей із закладним нагрівальним елементом (терморезисторне зварювання). 

З моменту виходу Нормативного документу РСН-358 -91 «Сварка полиэтиленовых труб при строительстве газопроводов» сплило багато часу. Стикові механічні зварювальні апарати, які описані в даному Нормативному документі, використовувались добрих два десяток років, і подекуди, вони ще вірою і правдою служать при будівництві поліетиленових трубопроводів. Однак новий ДБН чітко і однозначно заборонив використовувати при будівництві газопроводів стикові механічні апарати з ручним управлінням. Основною причиною заборони даних зварювальних апаратів є людський фактор. Ймовірно ця сама причина стала основною перешкодою при забороні зварювати труби розтрубним методом. Згідно п. 9.4.5.2. при складанні та зварюванні поліетиленових труб встик «допускається використовувати машини з середнім ступенем автоматизації (переважно із протоколюванням процесу зварювання)». Це означає, що і стикові зварювальні машини з гідравлічним підсиленням, але без програмування режиму зварювання та протоколювання режиму зварювання, теж попадають під заборону зварювати поліетиленові газопроводи. 

У зв’язку із різними властивостями класів поліетиленів ПЕ 80 і ПЕ 100 змінилися також параметри режиму зварювання встик (таблиця 5). 

Незважаючи на можливість зварювати поліетиленові труби при від’ємних температурах у п. 9.4.2. сказано, що «… Монтажні й зварювальні роботи при температурах зовнішнього повітря нижче мінус 10 °С повинні проводитись у спеціальних кабінах, у яких температура повітря в зоні зварювання повинна підтримуватися не нижче 0 °С. При зварюванні вільний кінець труби повинен бути закритий для запобігання протягам усередині труб, що зварюються.». Тобто температура повітря в зоні зварювання повинна бути вище 0 °С. З власного досвіду можу додати, що стикове зварювання бажано проводити тільки при плюсових температурах. 

Таблиця 5.  Параметри режиму зварювання нагрітим інструментом встик

alt 

Детально в п. 9.4.5 описано технологію складання та зварювання поліетиленових труб встик. Однак, на нашу думку, в п. 9.4.5.5. вкралася неточність після фрази «…максимальна величина зсуву зовнішніх кромок не перевищувала 10 % товщини стінок труб і деталей…» слід було би додати , «але не більше 1,0 мм», бо при товщині стінки труби чи деталі в 50-60 мм зміщення кромок буде «допустимим» відповідно на 5-6 мм, а це суттєво вплине на якість зварного з’єднання. 

П. 9.4.6 присвячений технології складання та зварювання за допомого деталей із закладним нагрівальним елементом (різноманітні розтрубні та сідельні деталі). 

Важлива інформація приведена в п.  9.4.6.3: «..для труб діаметром більше 75 мм, а також для труб, виготовлених з ПЕ 100, незалежно від діаметра, рекомендується використовувати механічний інструмент (торцювальна оправка)…». Незважаючи на рекомендаційний характер даного пункту європейський досвід довів, що використання ручного шкребка (циклі) при механічній зачистці труб діаметром понад 75 мм брак зварних з’єднань сягає 25 %!  Тому нехтувати цим пунктом я би не радив. 

Приварювання сідельних деталей до труби починається від діаметра 63 мм з SDR 11 (додаток 1). У цьому додатку випробування сідельних з’єднань починається від труби діаметром 63 мм з SDR 11. Тобто неприпустимо приварювати сідельця, наприклад фірми Trans Quadro, з коротшим терміном прогріву до труби діаметром 63 мм з SDR 17,6. 

Пп. 9.5-9.9 присвячені відповідно «з'єднанню поліетиленових труб зі сталевими», «правилам проведення монтажних робіт» та «будівництву переходів газопроводів із поліетиленових труб через штучні та природні перешкоди», «баластуванню труб». 

Десятий розділ  (Контролювання  якості будівельно-монтажних робіт при будівництві газопроводів із поліетиленових труб) відкривається п. 10.1 Основні заходи при контролюванні якості, в якому наведені перелік та послідовність виконання робіт та перевірок під час будівництва та реконструкції газопроводів. Під час будівництва та реконструкції газопроводів із використанням поліетиленових труб для забезпечення необхідного рівня якості слід проводити:

а)       перевірку кваліфікації зварників;

б)       вхідний контроль елементів поліетиленового газопроводу та супроводжувальних документів виробника щодо їх якості згідно з п. 9.1.3 цих Норм;

в)       технічний огляд зварювальних пристроїв (нагрівального інструмента, зварювального центратора, торцівки, блока живлення, програмного пристрою, допоміжного інструмента), а також іншого технологічного устаткування (реверс-машини, швидкісного парогенератора тощо);

г)        систематичний операційний контроль якості складання для зварювання й режимів зварювання;

д)       візуальний контроль (зовнішній огляд) зварних з'єднань та  інструментальний контроль їхніх геометричних параметрів;

е)       механічні випробування зварних з'єднань;

ж)       вибіркові механічні випробування зварних з'єднань, що виготовлені в заводських умовах, відповідно до вимог ДСТУ Б В.2.7-179;

з)       контроль якості виконаних робіт за допомогою відеокамери;

і) пневматичні випробування змонтованого газопроводу при його здачі в експлуатацію. 

В п. 10.3, присвяченому методам контролювання зварних з'єднань,  поряд із

вже відомими методиками контролю якості при візуальному контролі введено поняття «симетричність шва» (відношення ширини зовнішніх валиків ґрату до його загальної ширини), яка «…повинна бути в межах 0,3-0,7 у будь-якій точці шва. При зварюванні труб зі з'єднувальними деталями це відношення допускається в межах 0,2-0,8». Даний пункт зумовлений різними показниками текучості розплаву поліетилену різних партій труб чи деталей. Також вказано, що розміри валиків зовнішнього ґрату швів труб чи деталей залежать не тільки від товщими стінки, але й від класу поліетилену – для ПЕ100 розміри валиків можуть бути менші на 15 %. 

У наступних підрозділах детально описані методи відбору зразків зварних з’єднань та їх випробування. 

Одинадцятий розділ присвячений  випробуванню та прийманню газопроводів із поліетиленових труб та сталевих труб після реконструкції з використанням поліетиленових труб. 

У дванадцятому розділі наведено перелік нормативних документів, якими необхідно керуватись при будівництві та реконструкції сталевих трубопроводів з використанням поліетиленових труб з метою дотримання вимог безпеки та охорони довкілля. 

В розділі Додатки міститься інформація, яка доповнює відповідні розділи даного Нормативного документу.  

Ось екскурс по сторінках ДБН В.2.5-41:2009 «ГАЗОПРОВОДИ З ПОЛІЕТИЛЕНОВИХ ТРУБ» підійшов до кінця. Звичайно, що частка читачів буде розчарована певними пунктами цього нормативного документу, хтось чекав чогось більшого. Разом з тим на сьогодні це є ЗАКОН і його потрібно дотримуватися. Час покаже котрі норми приживуться, а що потрібно буде змінити.



Анализ качества терморезисторной сварки при аттестации сварщиков пластмасс. – Полимерные трубы – Украина, № 4, 2008, с. 24-31.

Автор: Ігор Крупак

 

ЖУРНАЛ ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ - УКРАИНА