Применение пластмассовых труб для транспортировки нефтепродуктов

Пластмассовые трубы.

Опыт и перспективы применения.

Протяженность газораспределительных трубопроводов более чем в три раза превышает протяженность магистральных, а протяженность промысловых нефтепроводов на порядок больше протяженности магистральных. Статистика свидетельствует, что число отказов на указанных трубопроводах значительно выше, чем на магистральных, при этом главной причиной аварийных ситуаций остается внутренняя и наружная коррозия [5]. Поэтому развитие и ремонт таких транспортных систем обусловливает применение высокоэффективных коррозионностойких материалов для изготовления труб. В мировой практике нашли широкое применение пластмассовые трубы, обеспечивающие большой срок службы, повышенную эксплуатационную надежность и уменьшенный срок строительства газораспределительных и промысловых трубопроводов. Техническая возможность и экономическая целесообразность использования пластмассовых труб в отечественной нефтегазовой отрасли не вызывает сомнения, что обусловливает широкое их применение в перспективе.

В связи с развитием нефтегазовой отрасли потребность в эффектив­ных материалах для изготовления труб нефтяного и газового сорта­ментов резко возрастает. Поэто­му в последние годы особенно уси­лилась тенденция более широко­го использования при производстве труб новых коррозионностойких материалов, в частности различ­ных полимеров. Перспективы раз­вития производства труб из пласт­масс в мировом масштабе позволя­ют предположить создание огром­ного рынка сбыта и потребления.

Неуклонный рост использова­ния пластмассовых труб, особенно в трубопроводных системах низко­го давления и газораспределитель­ных системах, характерен для всего мира. Так, например, в США более 90% сооружаемых газораспредели­тельных трубопроводов в послед­ние годы монтируется из пластмас­совых труб. Помимо транспортных целей они нашли широкое приме­нение для цементирования, созда­ния перемычек между платформа­ми и тендерами, в качестве рукавов компенсаторов для поддержания давления пласта, рукавов для подачи топлива на установки, рабо­тающие под водой и т. д.

Материалы и их свойства.

Стойкость к коррозии у пластмасс исключительно высока. Благода­ря высокой химической инертности их можно применять практически в любой среде при заглублении, не опасаясь коррозии. Наиболее зна­чительны преимущества пластмас­совых труб в случае, когда в расчет принимаются затраты на их мон­таж. Установленный срок службы пластмассовых труб составляет не менее 50 лет, а стальных - не более 33 лет. Прочность полиэтиленовых труб в 15 раз ниже, чем стальных, однако под нагрузкой эта величина у них понижается медленнее. Чем ниже испытательное давление, тем дольше не наступает разрушение. Такие трубы могут эксплуатиро­ваться при различных температу­рах, они устойчивы к воздействию различных сред, в том числе сырой нефти, которая оказывает наибольшее влияние на свойства полиэти­лена, при этом стоимость трубопро­вода в среднем на 20% меньше ана­логичного стального; увеличивает­ся скорость монтажа трубопровода, снижается объем сварочных работ, при замерзании с жидкостью трубы не разрушаются. Кроме того, дости­гается высокий экономический эффект за счет большой строитель­ной длины труб и транспортировки их в бухтах.

При производстве пластмассо­вых труб используются эффектив­ные коррозионно-стойкие матери­алы, в частности различные поли­меры, выпускаемые промышленно­стью высокоразвитых стран. К ним относятся: полиэтилен, акрилонитрилбутадиенстирол, полипропи­лен, полибутилен, телефталат, эпоксидные винилэфирные смолы и т. д. (табл. 1) [1].

Основным недостатком пласт­массовых труб является отно­сительно невысокая прочность, причем затраты на достижение того или иного уровня прочност­ных характеристик, как прави­ло, значительно выше затрат на изготовление стальных труб. Ввиду того что пластмассы более гибки и больше деформируются, чем металл, не рекомендуется их совместное использование в кон­струкции при больших напряжени­ях и нагрузках [2]. Все термопла­стики подвержены ползучести при комнатной температуре, т. е. даже при небольших нагрузках будет происходить медленное удлине­ние, в перспективе оканчивающее­ся разрушением. В соответствии с этим материал, предназначенный для изготовления труб ответствен­ного назначения, непременно дол­жен проходить испытания на пол­зучесть.

Наиболее универсальным материалом является полиэтилен (ПЭ): он легко гнется, выдержива­ет деформацию, при этом облада­ет достаточной прочностью (поли­этиленовые трубы могут находить­ся под полной нагрузкой до 80°С и сохраняют свои прочностные свой­ства также и при низких темпера­турах). ПЭ выпускают в трех моди­фикациях: низкой (0,910-0,925 г/ см³ ), средней (0,926-0,940 г/см³ ) и высокой плотности (0,941-0,965 г/ см³ ). Интервал рабочих температур полиэтилена: от -70 до +110°С (при температуре выше +110°С наступает размягчение материала, а ниже -70°С - хрупкое состояние).

Полиэтилен не чувствителен к действию микроорганизмов, находящихся в грунте: под влияни­ем этих бактерий полиэтиленовые трубы изменяют только цвет, на прочностные характеристики мате­риала бактерии никакого действия не оказывают.

В отличие от традиционных материалов, для пластмасс пред­ставляется возможным дальней­шая модификация их свойств с целью расширения области приме­нения. В последнее время достиг­нуты успехи в области модифи­к