|
|
PROBLEMATYKA WYKONAWSTWA, ZASTOSOWANE TECHNOLOGIE I MATERIAŁY PRZY BUDOWIE RUROCIĄGU TRANZYTOWEGO JAMAŁ - EUROPA
Referat na IV Krajowej Konferencji Technicznej: 24- 25 maja 2001 Płock, Zarządzanie Ryzykiem w Eksploatacji Rurociągów "Projektowanie i wykonawstwo rurociągów dalekosiężnych"
Dariusz Chromik, Henryk Jamróz,
Irena Kalbarczyk, Roman Serwiński
WSTĘP
Przedsięwzięcie, zwane kontraktem 100-lecia, zakończone zostało 23.09.1999 r. "Gazobudowa" wykonała 40% długości gazociągu na terenie Polski, tzn. 270 km. Prace rozpoczęto w 1966 r odcinkiem Górzyca - Lwówek.
Charakterystykę zadania przedstawiają następujące dane:
Łącznie Gazobudowa wykonała 269.600 tj. ok. 40% całkowitej długości gazociągu.
Dodatkowo poza ww. zakresem, wykonaliśmy prze-kroczenia trzech wydzielonych przeszkód:
Na swoim odcinku "Gazobudowa" wykonała:
Inwestycja pod względem parametrów tech-nicznych /średnica gazociągu 1420 mm, ciśnienie 8,4 MPa/, jak i nowoczesnych technologii, prowadzona była w Polsce po raz pierwszy. Specjalnie dla potrzeb tej inwestycji opracowano i wdrożono system zapewnienia jakości, co oznaczało w praktyce poddanie wszystkich prac nadzorowi oraz rygorystycznej ocenie pod względem bezpieczeństwa. a wszystkie wprowadzone rozwiązania techniczne oraz kryteria jakościowe oparte zostały na wymaganiach polskich norm PN i przepisów branżowych, a w przypadku braku polskich norm na normach europejskich EN. Budowę części liniowej nadzorowało międzynarodowe Towarzystwo Klasyfikacyjne Bureau Veritas z siedzibą w Paryżu i samodzielnym oddziałem działającym na terenie Polski.
Generalnym projektantem inwestycji było Biuro
Studiów i Projektów Gazownictwa "Gazoprojekt", który pełnił również nadzór autorski nad realizacją robót.
ZASTOSOWANE MATERIAŁY
Rury przewodowe o średnicy 1400 mm na I i II odcinek dostarczyła włoska huta Ilva Lamiere e Tubi. Dostawcą rur na III odcinek była niemiecka firma Mannesmann Handel AG. Polska Huta Ferrum wykonała rury osłonowe o średnicy 1700 mm stosowane jako rury ochronne do przekroczeń terenowych. Zabudowano zawory kulowe francuskiej firmy Cameron z napędami niemieckiej firmy Fahlke Control System.
Kształtki, trójniki oraz łuki dostarczyła niemiecka firma RMA Maschinen und Armaturenbau Faulhaber & Truttenbach KG.
Zamontowano płozy ślizgowe dla rur ochronnych /system RACI/ spółki Franken Plastik GmbH. Materiały izolacyjne, termokurczliwe antykorozyjne zabezpieczyły firmy Raychem z USA oraz Cenusa Systems Limited z Kanady.
Obciążniki siodłowe na rury o średnicy 1400 wyprodukowały lokalne firmy min. Przedsiębiorstwo Drogowe Drogrem z Poznania. Niezależnie od posiadanego certyfikatu, system jakości każdego z producentów poddawany był weryfikacji przez specjalistów EuRoPol Gaz s.a. w czasie wstępnego auditu. Dostawy materiałów i urządzeń do budowy rurociągu podlegały odbiorom jakościowym przez przedstawicieli Inwestora i otrzymywały odpowiedni certyfikat niezależnej organizacji inspekcyjnej nadzorującą realizację dostaw.
SPAWANIE
Budowa gazociągu tranzytowego w każdym zakresie wykonawstwa postawiła przed budowniczymi poprzeczkę bardzo wysoko. Tyczy się to również podstawowej technologii czyli spawania. Wymogi określone w warunkach technicznych dla procesu spawania, na każdym etapie prowadzenia prac - od kwalifikowania technologii (WPS-y) aż po ocenę jakości spoin w terenie, były określone na bardzo wysokim, można powiedzieć, że najwyższym dla tego rodzaju prac w skali światowej. Już na wstępie firma musiała spełnić warunki wstępne jeśli chodzi o kwalifikacje zakładu, kadry technicznej oraz spawaczy (uprawnienia wg EN 287-1).
Decydując się na technologię, którą chcieliśmy zastosować dla prac liniowych, musieliśmy przeanalizować na bazie WTWiO wszelkie za i przeciw poszczególnych metod spawania i wybrać naszym zdaniem optymalną ze względu na przewidziany materiał podstawowy, ekonomię procesu jak i wymaganą jakość prac. Jeśli chodzi o rury, to projekt określił je w gatunku L480MB wg EN102082 (L485MB wg nowej wersji tej normy),średnica zewnętrzna 1422mm, natomiast grubości ścianek to 19,2; 22,9 oraz 24,5mm. Producentami były huty włoskie i niemieckie. Z takimi średnicami, mimo wykonania w latach wcześniejszych setek kilometrów gazociągów, Gazobu-dowa nie miała jeszcze do czynienia. Także rur wytwarzanych z blach walcowanych w regulowanej temperaturze (obrabianych termomechanicznie) o granicy plastyczności powyżej 480 N/mm2 i wytrzymałościach dużo powyżej 600 N/mm2 w kraju na gazociągi dotychczas nie stosowano. Powyższe wymusiło na nas dobranie odpowiednich materiałów dodatkowych do spawania oraz opracowania sposobu wykonywania prac (montaż styków, liczba spawaczy itd.). Jako podstawową technologię do wykonywania prac spawalniczych na linii, wybraliśmy metodę łączoną: przetop i druga warstwa tzw. gorąca spawane ręcznie elektrodami celulozowymi, natomiast wypełnienie i lico wykonywane półautomatycznie drutem rdzeniowym samoosłonowym. Procedura spawania (WPS) była kwalifikowana wg projektu normy euro-pejskiej pr EN 288-9 (warto podkreślić iż projekt EN był z 1994 r. w formie jeszcze nie zatwierdzonej a kwalifikacja odbywała się w roku 1996 - było to więc działanie pionierskie). Badania nieniszczące i niszczące złączy kwalifikacyjnych wykonano w Laboratorium Badawczym Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach. Zakwalifikowana przez niezależny nadzór inwestorski (BV) i Inwestora, instrukcja technologiczna spawania (WPS) narzucała rygory wykonawcze, które bezwzględnie były egzekwowane w czasie prac liniowych. Należy podkreślić, że oprócz klasycznych parametrów spawalniczych jak np. wartość natężenia prądu spawania, obejmowały one również takie jak : ilość spawaczy wykonujących jednocześnie dane złącze (w naszym przypadku czterech na obwodzie prawie 4,5 m); maksymalna dopuszczalna przerwa między ściegiem pierwszym i drugim (gorącym); możliwość przerwania spawania po wykonaniu określonej liczby ściegów - w naszym przypadku było to sześć ściegów i szereg innych. Gazobudowa zastosowała materiały spawalnicze firmy LINCOLN ELECTRIC : elektrody celulozowe Fleetweld 5P+ Ø4,0 ; Shield Arc 90 Ø4,0 oraz drut rdzeniowy Innershield 208H Ø2,0 (należy podkreślić że jest to drut dający stopiwo niskowodorowe o max zawartości wodoru : 8ml/100g stopiwa). Odnośnie materiałów spawalniczych warto dodać, że każda ich partia musiała posiadać atest 3.1B z określonym kompletem aktualnych własności wytrzymałościowych. Technologia nasza gwarantowała odpowiednie własności wytrzymałościowe złączy, "czystość" spoin, odporność na zimne i gorące pękanie oraz dobrą ochronę przed wpływem warunków atmosferycznych, a konkretnie wiatru. Namioty spawalnicze przy stosowaniu tej metody nie muszą być szczelne - drut samoosłonowy odporny jest na podmuchy wiatru o prędkościach do 50km/h.
W warunkach polowych technologia nasza zdała egzamin - należy podkreślić że nie mieliśmy problemów np. z pęknięciami co byłoby wielce prawdopodobne przy stosowaniu samych elektrod celulozowych od przetopu aż do lica (chodzi o nieusuwalną zawartość wodoru w tych elektrodach). Drut rdzeniowy samoosłonowy zastosowaliśmy na tak dużą skalę jako pierwsi w kraju i zdał on egzamin, zarówno jeśli chodzi o jakość, jak i ekonomię. Dla spoin montażowych, połączeń wstawkowych, spoin gwarancyjnych oraz napraw zakwalifikowaliśmy instrukcje (WPS-y) spawania elektrodami zasadowymi - kwalifikacja również wg pr EN 288-9. Stosowaliśmy elektrody Conarc 51 Ø2,5 oraz Conarc 70G Ø3,2 i Ø4,0 firmy LINCOLN. Są to elektrody gwarantujące uzyskanie stopiwa o zawartości wodoru max 3ml/100g. Jako ciekawostkę można dodać, iż używaliśmy elektrod pakowanych próżniowo. W warunkach polowych było to bardzo wygodne i technicznie uzasadnione - elektrody te nie wymagają bowiem żadnego dodatkowego suszenia przez osiem godzin po otwarciu opakowania. Złącza spawane elektrodami zasadowymi wykonywano po podgrzaniu wstępnym do min 80oC, przetop wykonywano na centrowniku zewnętrznym, a max energia liniowa nie mogła przekraczać 2,5 kJ/mm. Przy spawaniu metodą elektroda celulozowa + drut rdzeniowy wymagana temperatura podgrzania wstępnego wynosiła 150oC, przetop i gorącą warstwę wykony-wano używając pneumatycznego centrownika wewnętrznego. W czasie pracy kontrolowano temperaturę międzyściegową, która nie mogła przekroczyć 250oC. Zakwalifikowane WPS-y pozwalały nam na wykonywanie prac spawalniczych do temperatury - 10°C.
Jeśli chodzi o spawaczy, to wszyscy pracujący na budowie gazociągu posiadali świadectwa wg EN 287-1 dla danej metody spawania i ponadto byli kwalifikowani do prac przez wykonanie złącza kontrolnego w obecności inspektora Nadzoru Inwestorskiego. W czasie spawania, co należy podkreślić - bardzo ważne było zgranie i wspólne zaangażowanie wszystkich spawaczy. Na końcowy efekt pracował bowiem zespół 16 spawaczy w czterech namiotach praco-wało jednocześnie po czterech spawaczy. Każda czwórka wykonywała średnio po trzy ściegi. W skład takich czołówek wchodzili jeszcze monterzy, szlifierze i operatorzy. Spawacze pracowali na czterystu amperowych spawar-kach elektrycznych zestawionych w cztero stanowiskowe spawalnice. Spawano również spawarkami spalinowymi. Każda czołówka miała swojego kierownika, a inspektorzy nadzoru regularnie (dzień po dniu) kontrolowali prawidłowość prowadzonych prac. Jedna spoina to kilkanaście ściegów wykonanych na obwodzie rzędu 4,5 m przez kilkunastu wykonawców. Przy takim układzie możliwość powstania potencjalnych błędów była więc duża, stąd wielka rola odpowiedniego zaangażowania całego zespołu. Praca spawacza to umiejętności manualne, ale i głowa. Chwila rozprężenia mogła niweczyć wysiłek całej grupy, a często jeden błąd powodował, że spoina trafiała do poprawki i w statystyce widniała jako wadliwa, a poziom jakości dla wykonywanych spoin był określony bardzo wysoko. Przykładowo przyklejenie między- warstwowe (niezgodność numer 4012 wg EN 25817) o długości 11 mm kwalifikowało się już do naprawy - amerykańska norma API jest dużo bardziej liberalna. Jeśli chodzi o badania nieniszczące spoin to podstawową metodą było badanie ultradźwiękowe z automatyczną rejestracją wyników. Pierwszym badaniem, niejako wstępnym, lecz bardzo istotnym było oczywiście badanie wizualne spoin. Wykonywano również badania radiologiczne, które obejmowały min: sprawdzanie spoin czołowych przy montażu armatury, spoin nie podlegających próbie ciśnieniowej, spoin naprawianych oraz wszystkich spoin przebadanych ultradźwiękami których ocena była niejednoznaczna. Stosowano również badania ultradźwiękowe ręczne np. przy sprawdzaniu połączeń z elementami ar-matury oraz do sprawdzania rozwarstwień. Podstawowym urządzeniem wykorzystywanym do przeprowadzania zautomatyzowanych badań ultradźwiękowych spoin obwodowych był system ROTOSCAN firmy RTD. System wykorzystywał dwa jednakowe zespoły głowic ultradźwiękowych umieszczonych symetrycznie po obu stronach badanej spoiny. W każdym zespole pracowało po siedem głowic. Wyniki badań były prezentowane w czasie rzeczywistym na ekranie monitora, były również drukowane na czarno-białym wydruku obejmującym cały obwód zbadanej spoiny. Pełny zapis wyników był umieszczany na twardym dysku. Z doświadczenia można powiedzieć, że ROTOSCAN był bardzo czułym urządzeniem badawczym i nie pozwalał naszym spawaczom na żadne chwile słabości.
Odnośnie stosowanych procedur spawania (WPS-y) należy dodać, iż kwalifikowaliśmy je również dla szeregu innych średnic i materiałów różnych od rury podstawowej zastosowanej na budowie. Przykładowo, przy zespołach zaporowo-upustowych mieliśmy do czynienia z różnymi stalami produkowanymi wg różnych norm np. niemieckimi stalami StE480.7M od ; WIST420 i szeregiem innych. Grubości ścianek dochodziły maksymalnie do 45,8 mm. Stosowaliśmy przede wszystkim spawanie ręczne elektrodami zasadowymi oraz spawanie metodą TIG (w osłonie argonu).
Podsumowując temat spawania gazociągu tranzytowego należy podkreślić, iż wymogi stawiane wykonawcy były określone przez Inwestora na bardzo wysokim poziomie. Jakościowe wymagania europejskich norm przywołanych w warunkach technicznych, które na każdym etapie prac musieliśmy spełniać, pozwoliły pospawać gazociąg na światowym poziomie.
ODWODNIENIE
Odwodnienie - dział wykonawstwa, który pośrednio ma duży wpływ, a w niektórych przypadkach wręcz decyduje o jakości, efektywności i ekonomice wykonawstwa. Na gazociągu tranzytowym również przed wykonawcami robót ziemnych i układkowych, postawione były szczególne wymagania: układanie i zasyp gazociągu musiał odbywać się w suchym wykopie i przy bezwzględnym zachowaniu odpowiedniej głębokości posadowienia. Biorąc powyższe pod uwagę oraz wcześniejsze doświadczenia w budowie gazociągów w gruntach nawodnionych, Gazobudowa jako w pierwsze w Polsce przedsiębiorstwo wykonujące rurociągi, do swojego wykonawstwa wprowadziła obowią-zujące odwadnianie. Z wyprzedzeniem na wszystkich gruntach nawodnionych na których układany jest rurociąg. W związku z tym został zorganizowany dział odwodnienia i w chwili obecnej posiada największy potencjał sprzętowy w Polsce. Może jednorazowo odwodnić ok. 4 km wykopu i prepompować ok.4,5 tys. m3/h wody z rzek, rowów itp. Regularne, z wyprzedzeniem wykonywane odwodnienie na gazociągu tranzytowym pozwoliło Gazobudowie:
Bardzo istotnym aspektem wprowadzenia odwodnienia, jako obowiązującego w wykonawstwie Gazobudowy jest dostosowywanie polskiego wykonawstwa do obowiązujących norm w Europie. Nie może być wykonywany jakikolwiek wykop w gruntach nawodnionych bez wcześniejszego odwodnienia minimum 0,5 m poniżej dna planowanego wykopu. Ta norma ma znaczenie nie tylko dla:
Na zakończenie omawianej problematyki odwodnieniowej warto przytoczyć kilka cyfr dla zobrazowania wielkości robót.
Na 270 km gazociągu tranzytowego wykonanego przez Gazobudowę:
WYKOPY-MONTAŻ
Na rurociągu wykonane zostały wszystkie aktualne technologie dla przekroczeń terenowych:
Pomiędzy rurą ochronną a przewodową montowano dodatkowo rurę DN 80 stanowiącą rurę ochronną dla kabla światłowego.
Pas montażowy dla rurociągu wynosił 36 m /5 m na odkład humusu, 13 m na wykop i odkład martwicy, 18 m na spawanie-montaż i transport technologiczny/.
Na terenach leśnych szerokość pasa montażowego zawężała się do 26 m. Dużymi przedsięwzięciami inżynierskimi nie wydzielonymi z projektu były przekroczenia rzek, Wkry i Orzyc. Z powodu wysokich skarp bezpośrednio przy lustrach wody przemieszczono odpowiednio ~ 20 tyś i ~11 tys. m3 ziemi. Wybudowano kilkadziesiąt km dróg lężniowych z powodu trudnych warunków terenowych, przewożonych materiałów i ruchu ciężkiego sprzętu.
Jako przykład obciążeń posłużyć może skład jednej z grup opuszczania rurociągu do wykopu: 7 dźwigów 90 tonowych CAT z ciężarem rur poruszających się w 80 m cyklu opuszczania. Z praktycznego punktu widzenia najlepiej sprawdziły się rzetelnie wykonane drogi na bazie drągowiny z podsypką i nadsypką piasku.
Duży problem dla kierownictwa stanowił transport materiałów na budowę w okresie jesienno-wiosennym. Transport obciążników /1szt ~ 4 tony/, rur /1szt -18m -12,5 ton/ powodował uszkodzenia dróg polnych, leśnych i lokalnych, które naprawiane były na bieżąco i przekazywane protokolarnie po zakończeniu prac. Zebrane doświadczenia są niezwykle przydatne przy realizacji kolejnych inwestycji. Obecnie wszystkie drogi przed rozpoczęciem robót są dokładnie inwentaryzowane i filmowane co pozwala uniknąć wysokich kosztów nie -uzasadnionych napraw i konfliktów z miejscową społecznością, zarządami dróg i administracją.
Głębokość wykopów wynosiła średnio ~ 3.0 m przy szerokości dna ~ 1.70 m i 2.50 m w miejscach zabudowy obciążników. Szerokość korony wykopu narzucała kategoria gruntu Gazobudowa dokonywała wykopów przy pomocy koparek SR20 i SR28 mających profilowane łyżki do 2.5m3. Istotną sprawą dla zakończenia robót ziemnych stanowiła prawidłowo wykonana rekultywacja. Przejeżdżając obecnie trasę rurociągu można stwierdzić, że miała ona efekt pozytywny, gdyż nie można zauważyć zmniejszonego plonowania roślin. Gięcie łuków na zimno wykonano na składowiskach rur, na giętarce hydraulicznej CRC CROSSE.
Operacja technologiczna gięcia polega na mechanicznym gięciu rur izolowanych bez podgrzewania i obróbki cieplnej. Gięcia rur dokonywano przy użyciu mandrela, specjalnie rozprężnego trzpienia wprowadzonego do rury podczas jej gięcia w celu uniknięcia spłaszczenia lub owalizacji. Rury umieszczano w giętarce w taki sposób, by spoina wzdłużna była przesunięta o 45 w stosunku do płaszczyzny gięcia /szew w płaszczyźnie obojętnej/.
Promień gięcia łuków nie mógł być mniejszy niż 40 D tj. 56 m i nie mógł przekroczyć R = 70m.
Dla zobrazowanie możliwości wykonawczych podajemy przykład realizacji III zadania II odcinka długości 93.080 km:
IZOLACJA
Do izolacji zewnętrznej na Gazociągu Tranzytowym Dn 1400 używane były następujące materiały izolacyjne:
STRESOWA PRÓBA WYTRZYMAŁOŚCI GAZOCIĄGU
Próba ciśnieniowa gazociągu tzw. próba stresowa - była próbą wodną pod ciśnieniem obciążającym rury oraz łuki, aż do zakresu granicy plastyczności materiału. Ciśnienie próbne było na poziomie 1,1 ciśnienia wynikającego z granicy plastyczności rur, powodując dopuszczalne, obwodowe, plastyczne odkształcenia rurociągu. Odpowiada to ciśnieniu 1,65 pr /pn i ciśnienie robocze gazociągu. Woda na. odcinek gazociągu realizowany przez Gazobudowę była pobierana i zrzucana z rzek Wisła, Wkra i Narew. Woda, którą należy użyć do napełnienia gazociągu nie może być agresywna i musi być wolna od organicznych i nieorganicznych zanieczyszczeń. Odczyn pH wody powinien mieścić się w zakresie 6 - 7,5. Zasadniczo przyjmuje się, że woda zrzutowa jest wodą czystą i można ją zrzucać do źródła pierwotnego.
Zakres próby ciśnieniowej obejmował:
Odcinki próbne zostały tak dobrane aby ich objętość nie przekraczała 6000 m3 wody. Gazociąg był ułożony w wykopie z warstwą nakrycia ziemi nie mniejszą niż 1 m. Końce odcinków próbnych, jak również armatura, kształtki na zespołach technologicznych były odkryte i dostępne do oględzin. Przed przystąpieniem do próby niezbędnym było skompletowanie dokumentacji, w tym profil podłużny terenu, w którym ułożony został gazociąg, jak również atesty hutnicze rur z podaniem wartości Rm i Re . Przed próbą sprawdzona została drożność gazociągu za pomocą tłoka kalibracyjnego z aluminiową tarczą o średnicy 0,98 Dw 10 mm. Każdy z badanych odcinków próbnych miał przyspawane dwie komory - śluzy, komorę nadania i komorę odbioru z włożonymi trzema tłokami próbnymi, napełnianie rurociągu wodą odbywało się płynnie i bez przerw. W trakcie napełniania dokonywało się odpowietrzanie poprzez odpowietrzniki zabudowane na komorach, układ w żadnym przypadku nie może być zapowietrzony. Zamknięć zaworów odpowietrzających można było dokonać dopiero w momencie wypływania, przez odpowietrzniki wody. Po napełnieniu odcinka próbnego wodą następowało podnoszenie ciśnienia do ciśnienia próbnego. Pompy wysokociśnieniowe pracowały bez uderzeń aby nie stwarzać obciążeń dynamicznych w układzie. Podczas wtłaczania wody do odcinka próbnego należy śledzić na bieżąco i notować przyrost ciśnienia w zależności od wtłaczanej objętości wody, nanosząc niniejsze parametry na wykres obrazujący linię zadaną przebiegu ciśnienia. Proces wpompowania wody musi zostać przerwany najpóżniej w chwili przekroczenia założonych odchyleń objętości lub gdy wewnętrzne ciśnienie osiągnie wartość 1,1 granicy plastyczności. Przy określaniu dopuszczalnych odchyleń objętości największą rolę odgrywają takie parametry tj: tolerancja grubości ścianek rur, rozrzut granic plastyczności, różnica wysokości na badanym odcinku próbnym oraz materiał rury wraz z jej obróbką. Rozpęczanie rury po przekroczeniu granicy plastyczności nie przebiega w sposób nagły, lecz trwa określony okres czasu. Jeśli w tym czasie nastąpi dostateczne obniżenie ciśnienia to równolegle następuje zatrzymanie się przebiegu rozpęczania w jego początkowym stadium. Normalnie wystarcza przejściowe obniżenie ciśnienia o ok.8%.
Przy następującym po obniżeniu ciśnienia po-nownym dopompowaniu obserwuje się zazwyczaj efekt "przyzwyczajenia", pozwalający na dalszy wzrost ciśnienia bez znaczących lub przy wyrażnie mniejszych zmianach kształtu. Takie "przyzwyczajanie" określane jako kwantyfikowany test szokowy można wielokrotnie powtarzać i zapobiega on przedwczesnemu płynięciu poszczególnych rur. Aby wy-kluczyć ewentualne niestabilne, wadliwe punkty należy dokonać w około 60 - 90 minut po osiągnięciu maksymalnego ciśnienia kontrolnego, zmniejszenia ciśnienia do całkowitego rozprężenia (0-2 bary) i wytrzymać tak około 30 minut. Następnie należało powtórnie przeprowadzić proces podniesienia ciśnienia do wartości prawie równej z poprzedniego przebiegu, a następnie zachować czas postoju około 90 minut i mierzyć ciśnienia jak w trakcie pierwszego cyklu. Po upływie około 48 godzin potrzebnych do ustabilizowania temperatury wody została przeprowadzona próba szczelności przy obniżonym ciśnieniu kontrolnym tak, aby opuścić obszar pełzania materiału. Próba szczelności była przeprowadzona przy ciśnieniu ok.6% niższym od ciśnienia próby wytrzymałości. Ostatnim etapem było odwodnienie i osuszenie gazociągu. Po wypchnięciu tłokami wody użytej do próby nastąpiło połączenie odcinków po próbie w jedną całość poprzez spoiny gwarantowane. Na końcach gazociągu zainstalowane zostały śluzy nadania i odbioru tłoków odwadniających wykonanych z pianki poliuretanowej. Osuszanie było przeprowadzone metodą ciśnieniową wspomaganą nadmuchem suchego powietrza osiągając temperaturę punktu rosy na poziomie - 20C. Stresowe próby wytrzymałości przeprowadza się w budownictwie rurociągów ze szczególnymi wymaganiami bezpieczeństwa np. w rurociągach do przesyłania niebezpiecznych cieczy lub też wysoko-ciśnieniowych. Próby te poprawiają żywotność rurociągu poprzez eliminację wszelkich naprężeń wstępnych np. naprężeń ułożenia, odchyleń kształtu, spawalniczych itp, a także umożliwia, ją lepszą ocenę jego bezpieczeństwa i bezawaryjnego czasu eksploatacji.
OCHRONA KATODOWA
Instalacja ochrony katodowej wykonywana była przy zastosowaniu najnowocześniejszych technologii zarówno w części dotyczącej samego wykonawstwa, jak również w zakresie badań gazociągu wykonywanych po jego ułożeniu w wykopie i zasypaniu. Do wykonywania przyłączy przewodów elektrycznych do powierzchni rury stosowano technologię lutowania twardego przy pomocy łuku elektrycznego wytwarzanego przez przenośne urządzenie Pin Brazing zasilane z baterii akumulatorów kadmowo-niklowych. Metoda ta wymagała opracowania WPS oraz przeprowadzenia kompleksowych badań związanych z jej dopuszczeniem, szczególnie w zakresie penetracji miedzi i srebra w głąb struktury materiału rodzimego rury oraz wytrzymałości mechanicznej połączenia i jego rezystancji skrośnej, które wyko-nywał dla nas Instytut Spawalnictwa w Gliwicach. Na trasie gazociągu tranzytowego wykonaliśmy ok. 370 punktów pomiarowych, czyli około 1500 przyłączy przewodów elektrycznych zużywając do tego celu około 35 km kabli i przewodów, uzyskując pozytywny wynik badań samego połączenia, jak również jego izolacji. Każde przyłącze przewodu elektrycznego do rurociągu zostało precyzyjnie inwentaryzowane geodezyjnie i wniesione do dokumentacji kartograficznej w postaci cyfrowej. Do pomiaru rezystancji skrośnej połączenia wykonanego techniką Pin Brazing stosowaliśmy miernik własnej konstrukcji zaprojektowany przez naszych inżynierów, a dopuszczony do stosowania przez BV, rezystancja ta nie przekracza 0,1 mW. Jako pierwsi i jak dotychczas jedyni w Polsce, wykonaliśmy instalacje ochrony katodowej rurociągu wewnątrz przekroczeń cieków wodnych metodą mikrotunelingu (rzeki: Warta i Skrwa) przy zastosowaniu własnych rozwiązań konstrukcyjnych układów pomiaro-wych do pomiaru stanu zawilgocenia i pasywności betonu, którym wypełniona jest przestrzeń pomiędzy stalową rurą przewodową, a izolacyjną rurą ochronną HOBAS. Elementem doprowadzającym prąd ochrony katodowej w przestrzeń międzyrurową jest taśmowa anoda wykonana ze stali ocynkowanej. Po zakończeniu robót ziemnych wykonaliśmy pełną diagnostykę zasypanego rurociągu, wykorzystując do tego celu nowoczesne techniki i przyrządy pomiarowe takie jak:
Stosując opisane wyżej urządzenia, wykonano następujące badania i pomiary:
Łącznie przeprowadzono ponad 3.000 różnego rodzaju badań i pomiarów uzyskując wynik pozytywny, który warunkował odbiór i dopuszczenie inwestycji do eksploatacji. Dla ochrony części liniowych gazociągu stacje ochrony katodowej wyposażone są w głębokie, pionowe pola anodowe zbudowane z anod wykonanych z tytanu platynowanego, pracujące w trybie automatycznym.
Sygnałem sterującym dla tych stacji jest zadany potencjał ochrony gazociągu mierzony względem stałej, siarczano - miedziowej elektrody odniesienia umieszczonej w pobliżu punktu drenażu, z dodatkową możliwością zdalnego odczytu parametrów polaryzacji katodowej. Wartość potencjału w punkcie drenażu ustawiana jest w taki sposób, aby na krańcach zasięgu ochrony danej stacji kryterium ochrony katodowej rurociągu było zachowane. Jakości wykonania izolacji części liniowej dowodzi wartość prądu polaryzacji katodowej, która jest rzędu 180 mA na 100 km rurociągu, czyli gęstość prądu ochrony jest mniejsza niż 0,003 mA/m2 powierzchni powłoki ochronnej. Dla porównania, gęstość prądu ochrony katodowej gazociągów wykonanych w izolacji bitumicznej dochodzi do 0,32 A/m2, czyli jest ponad 100 razy większa. Jak wynika z przytoczonego przykładu, wartość rezystancji przejścia rurociągu względem ziemi, ma ogromny wpływ na wydatek energetyczny na ochronę katodową, a co za tym idzie - koszty eksploatacji. Na terenie ZPT, dla ochrony rurociągów podziemnych wykonaliśmy niezależne instalacje ochrony katodowej, dla których jako uziom anodowy zastosowano anodę kablową ułożoną w osi rurociągów. Anoda ta podzielona została na kilka części połączonych ze sobą w wyprowadzonych ponad poziom gruntu punktach pomiarowych, dzięki czemu łatwiejsza jest identyfikacja stref o wzmożonym poborze prądu ochrony katodowej. Takie rozwiązanie systemu ochrony zostało zastosowane i wykonane w kraju po raz pierwszy. Jak zobrazowano pokrótce powyżej, przed wykonawcami ochrony katodowej gazociągu tranzytowego postawiono niesłychanie trudne zadanie. Można je scharakteryzować tak: innowacyjne rozwiązania techniczne, niektóre wręcz prototypowe, nowoczesne, stale doskonalone techniki pomiarowe, obwarowania jakościowe, które pociąga za sobą praca w systemie jakości ISO 9001, bardzo wysokie wymagania, określone w WTWiO oraz absolutnie fachowy i rygorystyczny nadzór ze strony BV. Wszystkie te czynniki spowodowały, że gazo-ciąg tranzytowy można śmiało nazwać najlepiej chronionym antykorozyjnie gazociągiem w kraju.
mgr. inż. Dariusz Chromik, mgr. inż. Henryk
Jamróz,
mgr. Irena Kalbarczyk, mgr. inż. Roman Serwiński