Из каких труб строят наружные газопроводы. Полиэтилен

Наружные газопроводы располагаются вне зданий. В отличие от внутренних газопроводов, находящихся под крышей и в большинстве случаев в отапливаемых помещениях, подземные коммуникации прокладываются в грунте, где подвергаются коррозии, воздействию блуждающих токов и подвижкам верхнего слоя почвы.

Да и надземным газопроводам не позавидуешь. Их поливает дождь и жарит солнце. Мороз с ветром ласковыми тоже не назовешь. Кроме того, невозможно исключить нежелательные механические воздействия из-за падения деревьев и наезда транспорта (рис.1).

Рис.1 Повреждение газопровода грузовиком (МАЗ не справился)

По этим причинам газопроводы строят из материалов, устойчивых к внешним воздействиям. Основные — сталь и полиэтилен. Сталь подходит и для подземной, и для надземной прокладки. Полиэтилен — только под землей. Еще допускается медь для газопроводов низкого давления. Но это недешевое удовольствие. Кроме того, использование дорогого металла для прокладки вне зданий — хороший подарок охотникам за цветными металлами. Трубу утащат сразу, как только она останется без присмотра. Все же медь — это для внутренних коммуникаций.

Кстати, в старые, еще в советские времена, наружные газопроводы именовали уличными сетями. А подразделение, занимавшееся обслуживанием и ремонтом, обозначалось аббревиатурой СУС – служба уличных сетей.

Немного истории

До конца ХХ века наружные газопроводы строили из стали. Массовая газификация природным газом на территории Советского Союза была выполнена стальными трубами. Другие материалы не находили широкого применения. Хотя СНиП II — 7 —76 «Газоснабжение. Наружные и внутренние устройства» (рис.2) в далеком 1976 году уже допускал для газопроводов неметаллические трубы: пластмассовые (полиэтилен, винипласт) и асбестоцементные.

Рис.2 СНиП II-37-76

Но при этом оговаривались условия, значительно сужающие область применения. Например, асбестоцементные трубы допускались только для газа низкого и среднего давления, то есть до 0,3 МПа. При этом расстояние от газопровода до зданий и сооружений — не менее 100 м. Сравните со сталью: низкое давление — 2 м, среднее — 4 м. Кроме того, асбестоцементные трубы соединялись между собой чугунными либо асбестоцементными муфтами, что резко снижало надежность газопровода. Сами трубы — хрупкие и пористые. Сварка винипласта в полевых условиях давала некачественное соединение. В следующем нормативном документе — СНиП 2.04.08-87 «Газоснабжение» от асбестоцемента и винипласта отказались. А вот полиэтилен остался, чтобы немного позднее начать свое победное шествие по просторам России в составе водопроводных и газовых сетей. На начало 2025 года протяженность газопроводов из полиэтиленовых труб в России превысила 370 тысяч км, что составляет более 50% протяженности подземных газораспределительных сетей.

Полиэтиленовые газопроводы

Инженерные коммуникации из пластмасс находят все большее применение в современном мире. Полипропиленовые трубы используются во внутренних системах водоснабжения и отопления, полиэтиленовые — для наружных водопроводов и газопроводов. Они имеют ряд преимуществ перед стальными трубами. Пластмассы не подвержены коррозии, долговечны и имеют гладкую внутреннюю поверхность. Их проще монтировать и сваривать. Полипропиленовый паяльник при желании освоит любой неспециалист. А вот качественно сваривать стальные детали дано не каждому.

Полиэтилен не реагирует с растворами солей и неокисляющими кислотами. В органических растворителях при низких температурах (20 °С) нерастворим. Вместе с тем, в ароматических углеводородах может набухать. Разрушается сильными окислителями, такими, как 50 % азотная кислота, а также жидкими и газообразными галогенами: фтором, хлором и бромом. Кстати, из-за этого не допускается прокладка газопроводов из полиэтиленовых труб для транспортирования газов, содержащих ароматические и хлорированные углеводороды (СП 62.13330.2011* п.5.2.4*).

Полиэтиленовые трубы используют для подземных газопроводов в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1

Нормативные документы

Пластиковые газопроводы строят из полиэтиленовых труб и фитингов. Им посвящены три национальных стандарта:

• ГОСТ Р 58121.1 «Пластмассовые трубопроводы для транспортирования газообразного топлива. Полиэтилен (ПЭ). Часть 1. Общие положения»;

• ГОСТ Р 58121.2 «Пластмассовые трубопроводы для транспортирования газообразного топлива. Полиэтилен (ПЭ). Часть 2. Трубы»;

• ГОСТ Р 58121.3 «Пластмассовые трубопроводы для транспортирования газообразного топлива. Полиэтилен (ПЭ). Часть 3. Фитинги».

Требования к композиции

ГОСТ Р 58121.1 устанавливает общие характеристики композиций из полиэтилена для изготовления труб и фитингов для газопроводов. Композиции производят, вводя в базовый полимер полиэтилена добавки (антиоксиданты, светостабилизаторы и др.) и пигменты или технический углерод – сажу (рис.3).

Рис.3 Технический углерод

Сразу после производства полимера в нем начинают идти процессы «старения». В них участвует кислород и другие вещества, присутствующие в окружающей среде. В результате теряется эластичность, увеличивается жесткость и хрупкость, снижается механическая прочность. Старение ускоряется при повышении температуры, под действием света, ионизирующих излучений и механических нагрузок. Антиоксиданты и светостабилизаторы, а также сажа, замедляют этот процесс.

Рис.4 Полиэтиленовые трубы для газопровода

Для газовых труб цвет композиции должен быть желтым (ПЭ 80). оранжевым (ПЭ 100) или черным (ПЭ 80 и ПЭ 100). Самыми привычными являются черные трубы с продольными желтыми полосами (рис.4). Полос должно быть не меньше трех, они равномерно располагаются по окружности. Важно: использование вторичного полиэтилена (вторсырья) для изготовления труб и фитингов для газопроводов не допускается.

Требования к трубам

ГОСТ Р 58121.2 устанавливает характеристики труб, изготовленных из полиэтилена и предназначенных для транспортирования газообразного топлива. Стандарт распространяется на:

• трубы из полиэтилена, в том числе с маркировочными полосами;

• трубы из полиэтилена с соэкструзионными слоями, изготовленные из материалов с одинаковым MRS;

• трубы из полиэтилена с удаляемым слоем.

Рис.5 Растрескивание обычной полиэтиленовой трубы

Трубы с соэкструзионными слоями состоят из нескольких слоев полиэтилена с неодинаковыми характеристиками. Они обладают стойкостью к растрескиванию при точечных нагрузках. Их применяют в сложных условиях, когда возможен непосредственный контакт с остроугольными камнями. Давление грунта передаются такими включениями неравномерно. Возникают точечные нагрузки, максимальные напряжения от которых развиваются вблизи внутренней поверхности трубы. Совместное действие точечной нагрузки и давления среды в трубе приводят к появлению трещин (рис.5).

Рис.6 Многослойная полиэтиленовая труба

Изготовление внутреннего слоя трубы из ПЭ 100-RC (Resistant to Crack) предотвращает появление трещин. ПЭ-100RC имеет повышенную стойкость к процессу трещинообразования. При точечной нагрузке на трубу внутренний слой предотвращает разрушение (рис.6).

Рис.7 Полиэтиленовая труба с удаляемым слоем

Трубы из полиэтилена с удаляемым слоем из термопласта на наружной поверхности (рис.7) используют при бестраншейной прокладке и в случаях открытой прокладки без замены грунта обратной засыпки. Наружный и внутренний слой трубы изготавливается из ПЭ 100-RC, средний – из ПЭ 100. Внутренний слой из ПЭ 100-RC придает трубам стойкость к внешним точечным нагрузкам. Внешний удаляемый слой выполнен из полиэтилена желтого цвета. Он обеспечивает защиту как от УФ-излучения, так и от повреждений поверхности труб при неправильном хранении, транспортировке, монтаже. Наличие защитной оболочки позволяет прокладывать трубы в узких траншеях на спланированное дно без замены грунта обратной засыпки.

Требования к фитингам

ГОСТ Р 58121.3 устанавливает характеристики фитингов, изготовленных из полиэтилена и предназначенных для транспортирования газообразного топлива.

Стандарт распространяется на электросварные раструбные и седловые фитинги, фитинги с трубным концом (для сварки встык с использованием нагретого инструмента и электросварки с использованием раструба), фитинги для раструбной сварки.

Рис.8 Фитинги с открытой спиралью

Электросварные фитинги с раструбным концом имеют закладные нагревательные элементы (рис.8). В раструб вставляется труба или фитинг с трубным концом, что позволяет получать сварное соединение. Раструбные фитинги чаще других применяются при строительстве полиэтиленовых газопроводов.

Рис. 9 Электросварной Т-образный отвод

Электросварной Т-образный отвод (рис.9) имеет прижим сверху или же охватывающий трубу по окружности. В него встроен режущий инструмент для прорезания отверстия в стенке газопровода.

Рис.10 Тройник с трубными концами

У фитингов с трубным концом его наружный диаметр равен наружному диаметру присоединяемой трубы (рис.10). Привариваются к газопроводу сваркой встык, возможно соединение с электросварным фитингом с раструбным концом.

Полиэтиленовых газопроводов строится все больше. Но их нельзя применять при надземной прокладке. Так что большая часть газораспределительных сетей построена из стальных труб, о которых расскажем в следующей статье.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь