Главная › Новости

Нормы проектирования и строительства морского газопровода

Опубликовано: 02.09.2018

ВЕДОМСТВЕННЫЕ НОРМЫ

НОРМЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА

МОРСКОГО ГАЗОПРОВОДА

ВН 39-1.9-005-98

Москва 1998

 

"Нормы проектирования и строительства морского газопровода" содержат основные требования к проектированию и строительству морских газопроводов диаметром до 720 мм с рабочим давлением до 25 МПа, прокладываемых по дну моря и соединяющих береговые компрессорные станции.

РАЗРАБОТАНЫ: Инжиниринговой научно-исследовательской компанией - Всероссийский научно-исследовательский институт по строительству и эксплуатации трубопроводов и объектов ТЭК (АО ВНИИСТ) Минтопэнерго Российской Федерации (канд. техн. наук М.А.Камышев - руководитель работы), кандидаты технических наук В.И.Хоменко, Н.Г.Фигаров, А.С.Болотов, С.В.Головин, доктор техн. наук Н.П.Глазов, инж. А.М.Камышев) при участии институтов ДАО Гипроспецгаз (канд. техн. наук А.К.Дерцакян, инж. А.М.Серебряков); ДП ВНИИГАЗ (докт. техн. наук В.П.Черний) и специалистов ОАО "Газпром" М.С.Федорова и А.И.Рыбакова.

СОГЛАСОВАНЫ:                       Госгортехнадзор РФ

(письмо за№ 10-03/398 от 23.07.1998 г.).

УТВЕРЖДЕНЫ:                          ОАО "Газпром"

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Открытое АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГАЗПРОМ"	Ведомственные строительные нормы
Нормы проектирования и строительства морского газопровода

Настоящие ведомственные строительные нормы (ВСН) предназначены для проектирования и строительства морских магистральных газопроводов.

В ВСН приведены основные требования к проектированию и строительству морских газопроводов на континентальном шельфе России диаметром до 720 мм и внутреннем рабочем давлении не более 25 МПа. При конкретизации региона строительства настоящие ВСН должны быть дополнены требованиями, учитывающими специфику данного региона.

Обозначения и единицы измерения, используемые в настоящих нормах и правилах, приведены в Приложении 1 .

Технические термины и определения, принятые в настоящих нормах и правилах, приведены в Приложении 2.

Перечень нормативных документов, использованных при разработке настоящих норм и правил, приведен в Приложении 3.

Разработаны и внесены АО ВНИИСТ ДОАО Гипроспецгаз ВНИИГАЗ

Утверждены ОАО "Газпром"

Срок введения в действие 1 декабря 1998 г.

1.1. Морские магистральные газопроводы должны обладать повышенной надежностью при строительстве и эксплуатации с учетом особых условий (большие глубины моря, повышенная протяженность без промежуточных компрессорных станций, морские штормы, подводные течения, сейсмичность и другие факторы).

Проектные решения по прокладке морских газопроводов должны быть согласованы с Государственным Комитетом РФ по охране окружающей среды, Госгортехнадзором России и местными органами надзора.

1.2. По трассе морского газопровода устанавливаются охранные зоны, которые включают участки магистрального газопровода от компрессорных станций до уреза воды и далее по дну моря в пределах континентального шельфа, на расстояние не менее 500 м.

1.3. Диаметр морского газопровода и величина рабочего давления определяются из условий поставки природного газа Потребителю на основании гидравлического анализа.

1.4. Срок службы морского газопровода устанавливается Заказчиком проекта. На весь срок службы газопроводной системы должна быть рассчитана надежность и безопасность сооружения и такие воздействия, как коррозия металла и усталость применяемых материалов.

1.5. Границами морского участка магистрального газопровода является запорная арматура, установленная на противоположных берегах моря. Запорная арматура должна быть оснащена автоматикой аварийного закрытия.

1.6. На концах каждой нитки морского газопровода должны быть предусмотрены узлы пуска и приема очистных устройств и снарядов-дефектоскопов. Расположение и конструкция этих узлов определяются проектом.

1.7. Морской газопровод должен быть свободен от препятствий потоку транспортируемого продукта. В случае применения кривых искусственного гнутья или фитинговых изделий, их радиус должен быть достаточным для прохождения очистных и контрольных устройств, но не менее 10 диаметров трубопровода.

1.8. Расстояние между параллельными нитками морских газопроводов следует принимать из условий обеспечения надежности в процессе их эксплуатации, сохранности действующей нитки при строительстве новой нитки газопровода и безопасности при производстве строительно-монтажных работ.

1.9. Защита морского трубопровода от коррозии осуществляется комплексно: защитным наружным и внутренним покрытием и средствами катодной защиты.

Противокоррозионная защита должна способствовать безаварийной работе морского трубопровода на протяжении всего срока его эксплуатации.

1.10. Морской трубопровод должен иметь изолирующее соединение (фланец или муфту) с системой защиты от коррозии сухопутных участков магистрального газопровода.

1.11. Выбор трассы морского трубопровода должен производиться по критериям оптимальности и основываться на следующих данных:

·        грунтовые условия морского дна;

·        батиметрия морского дна;

·        морфология морского дна;

·        исходные сведения об окружающей среде;

·        сейсмическая активность;

·        районы рыболовства;

·        судовые фарватеры и места заякоривания судов;

·        районы сброса грунта;

·        акватории с повышенным экологическим риском;

·        характер и протяженность тектонических разломов. В качестве основных критериев оптимальности следует принимать техническую и экологическую безопасность сооружения.

1.12. В проекте необходимо представить данные о физическом и химическом составе транспортируемого продукта, его плотности, а также указать расчетное внутреннее давление и расчетную температуру вдоль всей трассы трубопровода. Приводятся также сведения о предельных значениях температуры и давления в трубопроводе.

Следует указать допустимые концентрации коррозионных компонентов в транспортируемом газе: сернистых соединений, воды, хлоридов, кислорода, двуокиси углерода и сероводорода.

1.13. Разработка проекта производится на основе анализа следующих основных факторов:

·        направление и скорость ветра;

·        высота, период и направление морских волн;

·        скорость и направление морских течений;

·        уровень астрономического прилива и отлива;

·        штормовой нагон воды;

·        свойства морской воды;

·        температура воздуха и воды;

·        рост морского обрастания на трубопроводе;

·        сейсмическая обстановка;

·        распространение промысловых и охраняемых видов морской флоры и фауны.

1.14. В проекте должен быть представлен анализ допустимых пролетов и устойчивости трубопровода на дне моря, а также расчет патрубков - ограничителей лавинного смятия трубопровода в процессе его укладки на больших глубинах моря.

1.15. Газопровод должен заглубляться в дно на участках его выхода на берег. Проектная отметка верха заглубленного в грунт трубопровода (по утяжеляющему покрытию) должна назначаться ниже прогнозируемой глубины размыва дна акватории или берегового участка на весь период эксплуатации морского трубопровода.

1.16. На глубоководных участках газопровод можно прокладывать по поверхности дна моря при условии обеспечения его проектного положения в процессе всего периода эксплуатации. При этом необходимо обоснование исключения всплытия или подвижек трубопровода под воздействием внешних нагрузок и его повреждения рыболовецкими тралами или якорями судов.

1.17. При проектировании морской трубопроводной системы должны быть учтены все виды воздействия на трубопровод, которые могут потребовать дополнительной защиты:

·        возникновение и распространение растрескивания или смятия труб и сварных швов в процессе монтажа или эксплуатации;

·        потеря устойчивости положения трубопровода на дне моря;

·        потеря механических и служебных свойств трубной стали в процессе эксплуатации;

·        недопустимо большие пролеты трубопровода на дне;

·        эрозия морского дна;

·        удары по трубопроводу якорями судов или рыболовецких тралов;

·        землетрясения;

·        нарушение технологического режима транспортировки газа. Выбор способа защиты принимается в проекте в зависимости от местных условий окружающей среды и степени потенциальной угрозы морскому газопроводу.

1.18. В проектной документации должны быть отражены следующие данные: размеры труб, вид транспортируемого продукта, срок службы трубопроводной системы, глубина воды по трассе газопровода, тип и класс стали, необходимость термообработки после сварки кольцевых монтажных сварных стыков, система противокоррозионной защиты, планы будущего развития регионов вдоль трассы трубопроводной системы, объёмы работ и графики строительства.

На чертежах необходимо указать местоположение трубопроводной системы относительно близлежащих населенных пунктов и гаваней, курсов следования кораблей, а также других видов сооружений, способных оказать влияние на надежность трубопроводной системы.

В проекте учитываются все виды нагрузок, возникающих при изготовлении, укладке и эксплуатации трубопроводной системы, которые могут повлиять на выбор проектного решения. Выполняются все необходимые расчеты трубопроводной системы на эти нагрузки, включая: анализ прочности трубопроводной системы при монтаже и эксплуатации, анализ устойчивости положения трубопровода на дне моря, анализ усталостного и хрупкого разрушения трубопровода с учетом сварных кольцевых швов, анализ устойчивости стенки трубы на смятие и избыточных деформаций, анализ вибраций, если это необходимо, анализ стабильности основания морского дна.

1.19. В составе проекта морского газопровода необходимо разработать следующую документацию:

·        технические условия на материал труб;

·        технические условия на сварку труб и неразрушающий контроль с указанием норм допустимых дефектов сварных швов;

·        технические условия на усиленные вставки для ограничения лавинного смятия трубопровода;

·        технические условия на наружное и внутреннее антикоррозионное покрытие труб;

·        технические условия на утяжеляющее покрытие труб;

·        технические условия на материал для изготовления анодов;

·        технические условия на укладку морского участка трубопровода;

·        технические условия на строительство трубопровода при пересечении береговой линии и берегозащитные мероприятия;

·        технические условия на испытания и ввод в эксплуатацию морского трубопровода;

·        технические условия на обслуживание и ремонт морского трубопровода;

·        общую спецификацию материалов;

·        описание строительных плавсредств и другого используемого оборудования.

При разработке "Технических условий" и "Спецификаций" должны быть использованы требования настоящих норм и рекомендации общепризнанных международных стандартов АРI 1111 (1993), DNV (1996) и ВS 8 010 (1993), а также результаты научных исследований по этой проблеме.

1.20. Проектно-конструкторская документация, включая протоколы испытаний, материалы изысканий и исходной диагностики должны быть сохранены в течение всего срока службы морской трубопроводной системы. Необходимо сохранять также отчеты о работе трубопроводной системы, об инспекционном контроле в процессе её эксплуатации, а также данные о техническом обслуживании морской трубопроводной системы.

1.21. Экспертиза проектной документации должна выполняться независимыми организациями, которым проектная организация представляет всю необходимую документацию.

2.1. Критерии прочности в данных нормах основаны на допускаемых напряжениях с учетом остаточных сварочных напряжений. Можно использовать также методы расчета по предельному состоянию, при условии, что эти методы обеспечат надежность морской трубопроводной системы, требуемую настоящими нормами.

2.2. Расчеты морского газопровода необходимо производить на статические и динамические нагрузки и воздействия с учетом работы сварных кольцевых швов в соответствии с требованиями строительной механики, прочности материалов и механики грунтов, а также требованиями настоящих норм.

2.3. Точность методов расчета должна быть обоснована практической и экономической целесообразностью. Результаты аналитических и численных решений, при необходимости, должны быть подтверждены лабораторными или натурными испытаниями.

2.4. Расчет морского газопровода производится на наиболее неблагоприятное сочетание реально ожидаемых нагрузок.

2.5. Для морского газопровода расчеты следует выполнять отдельно на нагрузки и воздействия, возникающие при его строительстве, включая гидростатические испытания, и на нагрузки и воздействия, возникающие при эксплуатации морской трубопроводной системы.

2.6. При расчетах на прочность и деформативность основные физические характеристики стали следует принимать по "Техническим условиям на материал труб".

3.1. В данных нормах приняты следующие сочетания нагрузок при расчетах морского газопровода:

·        постоянно действующие нагрузки;

·        постоянно действующие нагрузки совместно с нагрузками окружающей среды;

·        постоянно действующие нагрузки в комбинации со случайными нагрузками.

3.2. К постоянно действующим нагрузкам на морской трубопровод в процессе его строительства и последующей эксплуатации относятся:

·        вес конструкции трубопровода, включая утяжеляющее покрытие, морское обрастание и прочее;

·        наружное гидростатическое давление морской воды;

·        выталкивающая сила водной среды;

·        внутреннее давление транспортируемого продукта;

·        температурные воздействия;

·        давление грунта засыпки.

3.3. К воздействиям окружающей среды на морской трубопровод относятся:

·        нагрузки, вызванные подводными течениями;

·        нагрузки, вызванные морским волнением.

При расчетах морского трубопровода на период строительства следует учитывать также нагрузки от строительных механизмов и нагрузки, возникающие в процессе гидростатических испытаний.

3.4. К случайным нагрузкам относятся: сейсмическая активность, деформация грунтов морского дна и оползневые процессы.

3.5. При определении нагрузок и воздействий на морской трубопровод следует основываться на данных инженерных изысканий, проводимых в зоне прохождения трассы трубопровода, включая инженерно-геологические, метеорологические, сейсмические и другие виды изысканий.

Нагрузки и воздействия должны подбираться с учетом прогнозного изменения условий окружающей среды и технологического режима транспортировки газа.

4.1. Допустимые напряжения при расчетах на прочность и устойчивость морских трубопроводов устанавливаются в зависимости от предела текучести металла применяемых труб с использованием расчетного коэффициента "К", значения которого приведены в Таблице 1.

s доп £ K × s Т                                                                                                        (1 )

Таблица 1 .

Значения расчетных коэффициентов надежности "К" для морских газопроводов.

Кольцевые растягивающие напряжения при постоянно действующих нагрузках	Суммарные напряжения при постоянных нагрузках в комбинации с нагрузками окружающей среды или случайными нагрузками	Суммарные напряжения в процессе строительства или проведения гидростатических испытаний
Морской газопровод	Береговые и прибрежные участки газопровода в охранной зоне	Морской газопровод, включая береговые и прибрежные участки в охранной зоне	Морской газопровод, включая береговые и прибрежные участки в охранной зоне
0,72	0,60	0,80	0,96

4.2. Максимальные суммарные напряжения, вызванные внутренним и наружным давлением, продольными усилиями с учетом овальности труб, не должны превышать допускаемые значения:

,                                      ( 2)

4.3. Трубопроводы следует проверять на прочность и местную устойчивость сечения трубы от наружного гидростатического давления. В этом случае внутреннее давление в трубопроводе принимают равным 0,1 МПа.

4.4. Значение овальности труб устанавливается по формуле:

                                                          ( 3)

Допустимая суммарная овальность, включая начальную овальность труб (заводские допуски), не должна превышать 1,0 % (0,01).

4.5. Остаточная деформация в морском трубопроводе должна быть не более 0,2 % (0,002).

4.6. На участках возможных просадок морского трубопровода необходимо производить расчет прогнозируемого искривления оси трубопровода от собственного веса с учетом внешних нагрузок.

4.7. В проекте следует дать анализ всем возможным колебаниям напряжений в трубопроводе по интенсивности и частоте, способных вызвать усталостные разрушения в процессе строительства или при дальнейшей эксплуатации морской трубопроводной системы (гидродинамические воздействия на трубопровод, колебания рабочего давления и температуры и другие). Особое внимание следует уделять участкам трубопроводной системы, предрасположенным к концентрации напряжений.

4.8. Для расчета усталостных явлений можно использовать методики, основанные на механике разрушений при испытании труб на малоцикловую усталость.

5.1. Для морского газопровода толщину стенки труб следует рассчитывать для двух ситуаций, определяемых действующими нагрузками:

- на внутреннее давление в трубопроводе для мелководных, береговых и прибрежных участков газопровода, расположенных в охранной зоне;

- на смятие газопровода под воздействием наружного давления, растяжения и изгиба для глубоководных участков по трассе трубопровода.

5.2. Расчет минимальной толщины стенки морского газопровода под воздействием внутреннего давления следует производить по формуле:

                                                           ( 4)

Примечание:

Приведенная зависимость применима для диапазона расчетных температур транспортируемого газа между - 15°С и + 120°С при условии обеспечения равнопрочности сварных соединений с основным металлом труб и обеспечения необходимой твердости сварных кольцевых соединений и их стойкости против сероводородного растрескивания.

5.3. Номинальная толщина стенки труб устанавливается по минимальной толщине, полученной по формуле ( 4), с округлением до ближайшего большего значения, предусмотренного государственными стандартами или техническими условиями.

5.4. Толщина стенки трубопровода должна быть достаточной с учетом нагрузок, возникающих при монтаже, укладке, гидравлических испытаниях трубопровода и при его эксплуатации.

5.5. При необходимости возможно добавлять к расчетной номинальной толщине стенки трубопровода допуски на внутреннюю коррозию.

Если предусматривается программа мониторинга коррозии или закачки ингибиторов, добавление допусков на коррозию не требуется.

5.6. Для предотвращения смятия стенки трубопровода на глубоководных участках трассы под воздействием наружного давления, растяжения и изгиба необходимо выполнение условия:

                                                                   ( 5)

5.7. При определении толщины стенки труб в условиях совместного воздействия изгиба и сжатия в расчетах следует принимать значение предела текучести на сжатие, равное 0,9 от предела текучести материала труб.

5.8. При использовании методов укладки с полным контролем деформации изгиба трубопровода допустимая деформация изгиба при укладке трубопровода на глубинах моря более 1000 м не должна превышать 0,15 % (0,0015). При этом критическое значение деформации изгиба трубопровода на таких глубинах составит 0,4 % (0,004).

6.1. Для диапазона соотношений 15D/ t

                                                             ( 6)

                                                          ( 7)

                                                                  ( 8)

При этом, начальная овальность трубы не должна превышать 0,5 % (0,005).

6.2. Наружное гидростатическое давление на трубу при фактической глубине воды определяется по формуле:

                                                             ( 9)

6.3. Следует также учитывать, что при давлении, превышающем критическое значение, местное поперечное смятие трубы может развиться вдоль продольной оси трубопровода.

Наружное гидростатическое давление, при котором может произойти распространение возникшего ранее смятия, устанавливается по формуле:

                                                            ( 10 )

6.4. Для исключения развития смятия по длине трубопровода, на трубопроводе необходимо предусмотреть установку ограничителей смятия в виде колец жесткости или патрубков с увеличенной толщиной стенки.

Длина ограничителей должна быть не менее четырех диаметров трубы.

7.1. Расчеты трубопровода должны проводиться для проверки устойчивости положения трубопровода на дне моря в процессе его строительства и эксплуатации.

Если трубопровод заглублен в непрочном грунте, а его плотность меньше плотности окружающего грунта, следует установить, что сопротивление грунта срезающим усилиям достаточно для предотвращения всплытия трубопровода на поверхность.

7.2. Относительная плотность трубопровода с утяжеляющим покрытием должна быть больше плотности морской воды с учетом наличия в ней взвешенных частиц грунта и растворенных солей.

7.3. Величина отрицательной плавучести трубопровода из условия устойчивости его положения на дне моря определяется по формуле:

                                                ( 11 )

7.4. При определении устойчивости морских трубопроводов на дне моря под воздействием гидродинамических нагрузок расчетные характеристики ветра, уровня воды и элементов волн следует принимать в соответствии с требованиями

СНиП 2.06.04-82 *.

Допускается оценка гидродинамической устойчивости трубопровода с применением методов анализа, учитывающих перемещение трубопровода в процессе самозаглубления в грунт.

7.5. Максимальную горизонтальную ( Р х + Р и) и соответствующую ей вертикальную Р z проекции линейной нагрузки от волн и морских течений, действующих на трубопровод, необходимо определять по формулам СНиП 2.06.04-82 *.

7.6. Расчёты значений скоростей придонных течений и волновых нагрузок следует производить для двух случаев:

·        повторяемостью один раз в 100 лет при расчетах на период эксплуатации морской трубопроводной системы;

·        повторяемостью один раз в год при расчётах на период строительства морской трубопроводной системы.

7.7. Значения коэффициентов трения необходимо принимать по данным инженерных изысканий для соответствующих фунтов по трассе морского трубопровода.

8.1. Материалы и изделия, применяемые в морской трубопроводной системе, должны отвечать требованиям утвержденных стандартов, технических условий и других нормативных документов.

Не допускается применять материалы и изделия, на которые отсутствуют сертификаты, технические свидетельства, паспорта и другие документы, подтверждающие их качество.

8.2. Требования к материалу труб и соединительным деталям, а также к запорной и регулирующей арматуре должны отвечать требованиям "Технических условий" на эти изделия, в которые включают: технологию производства изделия, химический состав, термическую обработку, механические свойства, контроль качества, сопроводительную документацию и маркировку.

При необходимости, в "Технических условиях" приводятся требования к проведению специальных испытаний труб и их сварных соединений, в том числе и в сероводородной среде, с целью получения их положительных результатов до начала производства основной партии труб, предназначенных для строительства морского газопровода.

8.3. В "Технических условиях на сварку труб и неразрушающий контроль" следует указать требования к дефектам сварных швов, при которых разрешено производить ремонт кольцевых сварных соединений трубопровода. Необходимо также привести данные по термообработке сварных соединений или сопутствующем их нагреве после сварки при монтаже трубопровода.

8.4. Для сварочных электродов и других изделий должны быть представлены спецификации на их изготовление.

8.5. Допуски на овальность труб при их изготовлении (заводской допуск) в любом сечении трубы не должны превышать + 0,5 %.

8.6. Соединительные детали, предназначенные для морского трубопровода, должны испытываться в заводских условиях гидравлическим давлением в 1,5 раза большим рабочего давления.

8.7. Для автоматической сварки стыков труб могут применяться следующие сварочные материалы:

·        керамические или плавленые флюсы специальных составов;

·        сварочные проволоки специального химического состава для сварки под флюсом или в защитных газах;

·        аргон газообразный;

·        специальные смеси аргона с углекислым газом;

·        самозащитная порошковая проволока.

Сочетания конкретных марок флюсов и проволок, марки самозащитных порошковых проволок и проволок для сварки в защитных газах, должны выбираться с учетом их стойкости в сероводородной среде и быть аттестованы в соответствии с требованиями "Технических условий на сварку труб и неразрушающий контроль".

8.8. Для ручной дуговой сварки и ремонта морского трубопровода должны использоваться электроды с основным или целлюлозным видом покрытия. Конкретные марки сварочных электродов должны выбираться с учетом их стойкости в сероводородной среде и быть аттестован