CSŐVEZETÉK SZAKASZ KIVÁLTÁS,

MISKOLCI EGYETEM

GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR VEGYIPARI GÉPEK TANSZÉKE

CSŐVEZETÉK SZAKASZ KIVÁLTÁS, SZILÁRDSÁGI ELLENŐRZÉS

KÉSZÍTETTE: Szerafi Máté

TERVEZÉSVEZETŐ: Bokros István mérnöktanár

KONZULENS: Nyeste István karbantartás szervező

Miskolc, 2013 1

Tartalomjegyzék TARTALOMJEGYZÉK ..................................................................................................................... 3 JELÖLÉSJEGYZÉK, INDEXEK ...................................................................................................... 4 1. BEVEZETÉS .................................................................................................................................... 6

1.1 A szállított közeg jellemzése ......................................................................... 7 1.1.1 A földgáz keletkezése, összetétele .......................................................... 7 1.1.2 Termelése, szállítása .............................................................................. 8 1.2 A földgázszállító rendszer és elemei ............................................................10 1.2.1 A hazai földgáz-távvezeték rendszer ....................................................10 1.2.2 Vonali létesítmények .............................................................................16 1.2.3 Technológiai állomások .........................................................................17 1.2.4 A csővezeték..........................................................................................22 2. MŰTÁRGY KIVÁLTÁS ............................................................................................................... 25

2.1 Kistokaj - Vargahegy DN 400, PN 64 gázvezeték 2+070 – 2+130 km+m szelvényében, Miskolc-Budapest vasút .............................................................25 2.1.1 Előzmények ...........................................................................................25 2.1.2 Geodézia ................................................................................................26 2.1.3 Műszaki leírás .......................................................................................27 2.1.4 Nyomáspróba előírások .........................................................................39 2.1.5 Hegesztési előírások ..............................................................................43 3. SZILÁRDSÁGI SZÁMÍTÁSOK .................................................................................................. 46

3

3.1 Részlet az FGSZ Zrt. Szakági tervezési irányelvek, általános műszaki tartalom felszíni technológiai létesítmények és tartozékainak tervezéséhez című fejezetéből..................................................................................................46 3.2 Kötelező irányelvek .....................................................................................47 3.2.1 1. számú melléklet ................................................................................47 3.2.2 2. számú melléklet ................................................................................48 3.3 Az L 415 MB jelű anyag jellemzői ...............................................................49 3.4 Szilárdsági ellenőrzés: .................................................................................49 3.4.1 Elméleti falvastagság meghatározása: .................................................49 3.4.2 Ellenőrzés belső túlnyomás és a vasút okozta külső terhelés együttes hatására..........................................................................................................51 3.5 Példák más csővezeték anyag alkalmazására.............................................59 3.5.1 L 290 MB jelű acél szilárdsági ellenőrzése ...........................................59 3.5.2 L 555 MB jelű acél szilárdsági ellenőrzése ...........................................67 4. ÖSSZEFOGLALÁS ....................................................................................................................... 75 5. SUMMARY .................................................................................................................................... 76 6. IRODALOMJEGYZÉK ................................................................................................................ 77

MELLÉKLETEK

1. SZÁMÚ RAJZMELLÉKLET: KISTOKAJ-VARGAHEGY GÁZVEZETÉK ÉS A BUDAPEST-MISKOLC VASÚT KERESZTEZÉS HOSSZ-SZELVÉNY RAJZA

2. SZÁMÚ RAJZMELLÉKLET: KISTOKAJ-VARGAHEGY GÁZVEZETÉK EREDETI NYOMVONALA ÉS A KIVÁLTÁS HELYE

4

Jelölésjegyzék, indexek Latin betűvel jelöltek: a

talaj jellemző

[mm]

A

jármű osztály, közúti hídszabályzat szerint

[kN]

D

cső külső átmérő, EN 10208-2 szerint

[mm]

E

rugalmassági modulus

[GPa]

f

talaj szilárdsági tényező

[-]

f0

tervezési tényező

[-]

f0t

tényleges tervezési tényező

[-]

h

talajlazulási boltozat

[m]

Kb

kihajlási paraméter

[-]

Kz

alakváltozási paraméter

[-]

m

vezetéktakarási mélység

[m]

n

tervezési biztonsági tényező

[-]

nb

tényleges biztonsági tényező

[-]

neredő

eredő biztonsági tényező

[-]

pa

geosztatikus nyomás

[kN/m2]

Pa

állandó terhelés

[kN/m2]

pm

mozgó terhelés nyomása

[kN/m2]

Pm

mozgó terhelés

[kN/m2]

ReH

folyáshatár

[MPa] 4

Rt0,5

min. folyáshatár környezeti hőmérsékleten

[MPa]

r

cső sugár

[mm]

s

szükséges falvastagság

[mm]

s’

számított falvastagság

[mm]

s0

szabványos falvastagság

[mm]

Tmin

elméleti falvastagság

[mm]

Wa Wm

belső nyomásból származó mértékadó terhelés mozgó külső terhelésből származó mértékadó terhelés

[kN/m] [kN/m]

Görög betűvel jelöltek:

γ

talaj térfogat súlya

[kN/m3]

σa

talajterhelés hatására ébredő feszültség

[MPa]

σb

belső túlnyomás hatására ébredő feszültség

[MPa]

σd

dinamikus feszültség

[MPa]

σm

mozgó terhelés hatására ébredő feszültség

[MPa]

σp

gyűrűfeszültség

[MPa]

σs

statikus feszültség

[MPa]

σM

ébredő összes feszültség

[MPa]

σ meg

megengedett feszültség

[MPa]

µ

dinamikus tényező

[-]

5

1. Bevezetés A szakdolgozatomban a földgáz szállító távvezeték műtárgy keresztezési csőszakasz kiváltásával fogok foglalkozni, valamint az érintett vezeték szakasz szilárdsági ellenőrzésével. A műtárgy jelen esetben egy vasúti töltés és a rajta található két sínpár. A kiváltás oka, hogy a védőcsőben található csőszakasz állapota nem megfelelő, a katódpotenciál mérés hibát mutatott ki, és ebből kifolyólag a hosszabb távú

biztonságos

üzem

nem

biztosítható.

Magyarországon

a

védőcsöves

műtárgykeresztezés terjedt el, amely rengeteg hibaforrást rejt magában, ezt bizonyítják az intelligens csőgörényes és a katódvédelmi vizsgálatok során mért eredmények. A védőcsöves megoldás helyett, egy gyárilag kemény PE bevonattal ellátott és epoxigyantával impregnált üvegszál szövet erősítéssel bevont csődarabot alkalmaznak. A munkálatok során az élő vezeték mellett történik az átsajtolás, és az egyéb előkészítési munkák, ezáltal az átkötéshez szükséges idő minimálisra csökkenthető. A vizsgált csőszakasz szilárdsági számítását több terhelési tényező figyelembe vételével kellett elvégezni, ugyanis a belső nyomásból származó terhelésen kívül számolni kellett még a talajterheléssel és a vasúti forgalom okozta dinamikus terhelésekkel is.

6

1.1 A szállított közeg jellemzése 1.1.1 A földgáz keletkezése, összetétele

A földgázképződés kiinduló anyaga, a kőolajhoz hasonlóan az elhalt élőlények szerves anyaga. A folyamat során az élőlényeket felépítő fehérje-, zsír-, és szénhidrát-molekulák elemeikre (C, H, N, O) bomlanak, hogy a megnövekedett hőmérséklet és nyomásviszonyok mellett szénhidrogén-molekulákká épüljenek fel. A fentiekből kitűnik, hogy kiindulási anyagként a magas fehérjetartalmú szerves anyagok alkalmasak szénhidrogén-képződésre. A

szerves

oxigénszegény

anyag

felhalmozódása

környezetben

történhet.

a

kőszénképződéshez

Ilyen

feltételek

hasonlóan

kialakulhatnak

beltengerekben valamint elzárt lagúnákban. A reduktív üledékképződési környezet kedvez a szerves anyag megmaradásának, ugyanis nem oxidálódik el, és az oxigénhiány miatt nincsenek bentosz1 formák, amelyek elfogyasztanák. A szerves anyag betemetődésével rothadó iszap (szapropél) jön létre, amely további betemetődéssel sötétszürke bitumenes kőzetté, a földgáz és kőolaj anyakőzetévé alakul.

Az anyakőzetből elkülönült kőolaj és földgáz a rétegterhelő nyomás hatására migrálni (vándorolni) kezd. Ez a vándorlás két részre osztható, elsődleges migráció és másodlagos migráció. Elsődleges migráció: az anyakőzetben való vándorlás, amely a tároló kőzetben való eljutásig tart. Rétegterhelés (kompakció) hatására történik. Másodlagos migráció: a tároló kőzetben való vándorlás, amely a felhalmozódásig (csapdázódásig) tart.

1

bentosz: A vízfenéken (aljzat) található élőlények, és élőlénytársulások összessége, a vízfenék és az

üledék élővilága.

7

Felhalmozódás

akkor

következik

be,

ha

az

impermeábilis2

fedőkőzet

megakadályozza a további migrációt, és a szénhidrogének a tároló kőzetben (rezervoár) létrejött csapdákban rekednek. Az éghető földgázok elsősorban kőolajtelepekhez kapcsolódva fordulnak elő, a nedves gázok jelentős mennyiségű cseppfolyósítható szénhidrogént (propánt, butánt és pentánt) tartalmaznak. A száraz gázok több mint 90% -a metán. Mindkét földgáz típusra jellemző, hogy főként rövid láncú szénhidrogénekből (metán, propán, bután, és pentán) állnak.

A földgáz % -os összetételét az 1.1. táblázat mutatja:

Részarány (%)

Fűtőérték [MJ/m3]

Földgáz

100

31..36

Metán (CH4)

97

35,8

Etán (C2H6)

0,919

60

Propán (C3H8)

0,363

93,7

Bután (C4H10)

0,162

118

Szén-dioxid (CO2)

0,527

Oxigén (O2)

0…0,08

Nátrium (N2)

0,936

Nemesgázok (Ar ,He, Ne, Xe)

nyomelemként

1.1. táblázat

1.1.2 Termelése, szállítása

A szénhidrogén-kutatás feladata a tároló csapdák felkutatása és feltárása. Négy csapda típust lehet megkülönböztetni: - szerkezeti csapda: deformáció, gyűrődés, törés eredménye. Leggyakoribb változata az antiklinális.3 2

impermeábilis: áthatolhatatlan, át nem eresztő

3

antiklinális: boltozat; a gyűrődést szenvedett földkéregrész feldomborodó része

8

- litológiai csapda: a kőzet keletkezése vagy a diagenezis során keletkezik. A tároló kőzet rétegeinek függőleges és oldalirányú záródása hozza létre. - sztratigráfiai csapda: litológiai (kőzettani) vagy rétegtani változás eredménye. - kombinált csapda: szerkezeti és sztratigráfiai esetek együtt vannak jelen.

Hazánkban a szénhidrogéntelep készletét meghatározó csapdák kiterjedése 0,5…50 km2, leggyakrabban 5…10 km2. Mindegyik esetben a szénhidrogéntelep a csapda legmagasabb részén helyezkedik el, a gravitációs elkülönülés miatt. A gázkút feladata a nagy mélységben (500…6000 m) elhelyezkedő földgáztelepből a földgáz felszínre szállítása a földgáz saját nyomásával. A hazánkban alkalmazott tipikus kútszerkezet jellemzői: a nagynyomású (50…500 bar) gáz 0,07…0,1 m átmérőjű termelőcsövön kerül a felszínre. A biztonsági béléscső feladata a felszíni (100…500 m) laza rétegek kitámasztása és izolálása4. A termelési béléscső és a termelő cső közti gyűrűstér, az ún. packer, folyadékkal van feltöltve a tömítés és a korrózió elkerülése miatt. A cementpalást az egyes rétegeket egymástól elszigeteli, és a béléscsöveket rögzíti. A kútfejen lévő elzáró szerelvények különböző termelési, kútelfojtási manipulációra adnak lehetőséget.

A földgáz-szállító csővezetékek feladatuktól függően osztályozhatók:

a.) a termelő mezők gázt gyűjtő vezetékei a kutak és a szeparátorok között, ezek az ún. folyóvezetékek, melyen át a termelt gázt minőségétől függően száraz vagy nedves állapotban szállítják, azaz az áramlás lehet egy- vagy többfázisú.

b.) a szeparátorok és a gázelőkészítő telep közötti gázgyűjtő-vezetékek: jellemzően

kis

folyadéktartalmú

gázt

szállítanak

egymástól

független

csővezetékeken vagy egymással összekapcsolt, de általában nem hurkolt vezetékrendszeren át.

4

izolálás: elszigetelés, elkülönítés

9

c.) nagynyomású gázszállító távvezetékek a gázelőkészítő telep és a felhasználási körzetek között. A szakdolgozatomban tárgyalt csővezeték szakasz is ebbe a csoportba tartozik.

d.) középnyomású gázelosztó vezetékrendszer a távvezeték végpontja és a kisnyomású gázelosztó hálózat átvevőpontja között;

e.) kisnyomású gázelosztó hálózat a középnyomású gázátvevő pontok és a felhasználási helyek között.

1.2 A földgázszállító rendszer és elemei

1.2.1 A hazai földgáz-távvezeték rendszer

A hazai földgázszállítási rendszer fejlődését vizsgálva több jelentős korszakot is elkülöníthetünk egymástól: - 1960-ig a helyi jellegű földgázfelhasználás korszaka, - 1960-1970-ig a céltávvezetékek korszaka, - 1970-1980-ig a gázszállító rendszer kialakulása, - 1980-1990-ig a gázgazdálkodás korszaka, - 1990-2003-ig a piacgazdaságra való áttérés korszaka, - 2004-től a liberalizált földgázpiac kialakulása.

A magyarországi földgáz-távvezeték rendszer hosszának növekedését nagymértékben elősegítette a földgázimport bekapcsolása a hazai rendszerbe.

10

A távvezeték rendszer hosszának növekedését az idő függvényében, a 2.1. ábra mutatja be:

A

hazai

földgáz-távvezeték

rendszer

hossza

5225

km,

amely

a

földgázforrásokat (hazai és külföldi) köti össze jelentős energia felhasználó fogyasztói körzetekkel, ezt mutatja be a 2.2. ábra. A gázszállító rendszer tartalmaz kiszolgáló létesítményeket is. A gázátadó állomások száma 374, a hazai termelésű földgáz 12, az import 2 állomáson lépet be a rendszerbe, valamint a szállításhoz szükséges nyomásfokozást öt kompresszorállomás szolgáltatja, a 2000. év végi adatok szerint.

11

A távvezetékek átmérő szerinti megoszlása két tartományra osztható: a fővezetékekre a DN 600...DN 800, a regionális szállítási feladatokat ellátó távvezetékeknél a DN 200…DN 400 átmérő tartomány a jellemző. Az elmúlt évtizedekben a források és a fogyasztók folyamatosan változó területi megoszlása, alapvetően ez határozta meg a szállító rendszer fejlesztését és üzemeltetési stratégiáját. A fejlődés során három ellátási körzet alakult ki. A 70-es évek közepéig az ország egész területe hazai termelésű földgázzal volt ellátva. Két nagy forráspont alakult ki: Hajdúszoboszlón és Algyőn. Hajdúszoboszlóról látták el a közép-alföldi és az észak-magyarországi területet. Az algyői és más dél-alföldi mezők gázát a városföldi távvezetéki csomópontban gyűjtötték össze, innen szállították tovább a budapesti és a dunántúli fogyasztási helyekre. Az egyre több ponton összekapcsolt, és együttműködő távvezetékek nem jelentettek szükségképpen olyan üzemmódot, hogy minden csomópontban minden vezeték egymással össze volt kötve. Már ebben az időben is különböző csomóponti üzemmódokkal kellett biztosítani a szükséges mennyiségek megfelelő irányú áramlását.

12

Az orosz import földgáz szállításának megindulása után az északmagyarországi és a budapesti fogyasztói körzet - beleértve a DHE-t is – fokozatosan az import földgáz ellátási területévé vált. A hazai és az import ellátási terület között több távvezetéki összeköttetés is létezett, például a Városföld-Vecsés és az AdonyDHE összeköttetés, amelyeken az igényektől függően szabályozott mennyiségeket kellett szállítani. A hazai termelésű, és az import földgáz részarányának változásával az ellátási területek határai időben folyamatosan változtak. Az orosz import földgázt szállító távvezetéki részrendszer betáplálási pontja a beregdaróci átvételi ponton van. A 90-es években ez a részrendszer magába foglalta a Beregdróc-TiszaújvárosZsámbok-Vecsés

nyomvonalú

"Testvériség",

valamint

a

Beregdaróc-

Hajdúszoboszló-Városföld nyomvonalú "Összefogás" DN 800-as névleges átmérőjű távvezetékeket, továbbá a beregdaróci és a nemesbikki kompresszorállomásokat, illetve a hajdúszoboszlói földalatti tárolót. A nyomások a beregdaróci betáplálási ponttól a Duna vonala felé haladva fokozatosan csökkentek. Budapest térségébe esett ennek a körzetnek a forrásoktól legtávolabb eső része, ezért itt alakultak ki a legkisebb nyomások. A 90-es évek közepén a HAG vezeték üzembe állításával kialakult egy harmadik ellátási terület, amely a Dunántúl egy részét fedi le, de érinti a budapesti fogyasztói

körzetet

is.

A

HAG

vezeték

üzembeállításával

hidraulikailag

kiegyensúlyozottabbá vált a hazai gázszállító rendszer. Az előző strukturális jellegzetesség miatt a hazai és az import földgázzal ellátott területeken nem azonos nyomásszintek alakultak ki, ezért a kapcsolódási pontokban szabályozni kellett az áramlást, azaz korlátozni kellett a részrendszerek együttműködését. A 90-es évek közepéig - a forrásoldalhoz hasonlóan - a szállítórendszerre is az “egyoldalúság” volt jellemző. Az ország keleti felében a legnagyobb kapacitású forráspontokhoz nagy átmérőjű szállítóvezetékek kapcsolódtak, és itt üzemeltek a nyomásfokozó kompresszorállomások is. Az orosz-jugoszláv tranzitszállító kapacitás is a beregdaróci és a horgosi állomások között épült ki. Egy gázszállító rendszer általános jellegzetessége, hogy a forráspontoktól távolodva – a fogyasztás miatt – egyre kisebb mennyiségeket, és általában egyre több irányba kell szállítani. Az előzőek miatt a forráspontoktól távolodva egyre kisebb átmérőjű távvezetékekre van szükség. A Dunántúlon például hosszú ideig az Adony-Mezőszentgyörgy-Papkeszi 13

DN 600-as névleges átmérőjű távvezeték volt a legnagyobb szállítókapacitású létesítmény, a többi távvezeték DN 400, vagy annál is kisebb átmérőjű volt. A kis átmérőjű vezetékek és a nagy szállítási távolságok a Dunántúl jelentős fogyasztású településeinél pl. Nagykanizsánál, Zalaegerszegnél, Szombathelynél, Győrnél, a fejlődés egyes szakasziban korlátozták a földgázfogyasztás növekedését. A

távvezetéki

fejlesztések

mellett

bővíteni

kellett

a

szezonális

tárolókapacitást is. 1993-ban helyezték üzembe a Maros-I. földalatti tárolót, majd ezt követte 1996-ban a nagy mobil készletű zsanai földalatti tároló létesítése. Ez utóbbi, kedvező földrajzi elhelyezkedése révén lehetőséget teremtett a Városföldtől kiépített nagy szállítókapacitások jó kihasználására. A zsanai tárolóhoz kapcsolódva épült meg a Városföld-Szank és a Szank-Zsana DN 700 névleges átmérőjű távvezeték is. Az 1996 őszén üzembe helyezték a DN 700 névleges átmérőjű HAG vezetéket, amely a hazai gázszállító rendszert fizikailag is összekapcsolta a nyugateurópai rendszerrel (Pallaghy, 1996.). A távvezeték ausztriai szakasza 48 km, magyarországi szakasza pedig 71 km. Névleges üzemnyomása 75 bar, tervezett szállítókapacitása 4,5 Mrd m3/a. Az új távvezeték orosz, és nyugat-európai gáztársaságoktól vásárolt földgáz beszállítására egyaránt lehetőséget biztosít. A HAG vezeték belépése, és a nyugati import lehetősége kedvező irányba befolyásolta a gázszállító rendszer üzemviszonyait, mivel kétoldali betáplálásúvá tette az országot, és ezáltal csökkentette a szállítási távolságokat. Elsősorban a Dunántúlon nagyobb nyomásokat eredményezett, így megszűnt ennek a területnek az évtizedes hátrányos helyzete, ami a forráspontoktól való nagy távolságából adódott. Az elmúlt évek fővezetéki és regionális fejlesztései részben a lokális kapacitáskorlátokat oldották, részben a gázszállító rendszer globális kapacitását bővítették. 1998-ban üzembe helyezték a Mosonszentmiklós-Kapuvár-Répcelak, majd 1999-ben a Hajdúszoboszló-Endrőd új párhuzamos távvezetéket. A gázszállító rendszer flexibilitását és szállítókapacitását növelte a 2001-ben üzembe helyezett mosonmagyaróvári kompresszorállomás (3 gépegység/4,4 MW teljesítmény), majd 2002-ben

a

hajdúszoboszlói

kompresszorállomás

(3

gépegység/3,7

MW

teljesítmény). Az

elmúlt

évtizedekben

végrehajtott

távvezetéki

fejlesztések

több

általánosítható tapasztalattal gazdagították a hazai mérnökök ismereteit. Elsőként az orosz

import

földgázhoz

kapcsolódó

fővezetéki

fejlesztéseket

tanulságos 14

részletesebben is elemezni. Ezek a fejlesztések kettős célt szolgáltak: egyidejűleg tették lehetővé a növekvő import mennyiségnek és a növekvő nagyságú tárolt gáz mennyiségnek a szállítását. A “Testvériség” távvezeték esetén első lépésben megépítették a Beregdaróc-Zsámbok közötti szakaszt olyan nyomvonalon, amely nem tér el lényegesen a Beregdaróc-Budapest tengelyvonaltól. A fejlesztés második lépéseként a távvezetéket a nemesbikki kompresszor állomás létesítésével intenzifikálták. Ennek eredményeként 7 Mrd m3/a-es a névleges szállítókapacitású fővezeték alakult ki. A Beregdaróc-Hajdúszoboszló-Városföld “Összefogás” távvezeték már hármas célt szolgált, és kompromisszumos megoldást jelentett. Egyrészt lehetővé tette a hazai célú többlet importnak, továbbá a 80-as évek első felében gyorsan növekvő jugoszláv tranzitszállításnak a realizálását, másrészt a legnagyobb kapacitású hajdúszoboszlói földalatti tárolóhoz kapcsolódott, lehetővé téve annak közvetlen töltését és kitárolását. A távvezeték és a földalatti tároló együttműködése azonban hátrányokkal is járt, mivel a tároló az év egyik felében nyelőként, a másik felében pedig forrásként üzemelt. A besajtolás időszakában előnyös, hogy az import földgáz az országhatártól közvetlenül a tárolóhoz áramlik. A tárolóba azonban a Beregdaróc-Hajdúszoboszló távvezetéken szállított földgáz jelentős részét besajtolják, így a távvezeték Hajdúszoboszló-Városföld szakasza ennyivel kevesebbet szállít. A kisütés időszakában fordított helyzet alakul ki. A nagymennyiségű tárolt gázt Városföld irányába kell elszállítani, és ehhez nagy hajdúszoboszlói Beregdaróc-

indítónyomás

Hajdúszoboszló

szükséges, távvezetéki

ami

viszont

szakasz

megakadályozza

kapacitásának

a

megfelelő

kihasználását. A tároló miatt tehát ciklikusan változik a távvezeték egyik, illetve másik szakaszának a terhelése, ami megakadályozza a névleges szállítókapacitás kihasználását. A fővezetéki fejlesztések megváltoztatták a korábbi fő áramlási irányokat, és ezáltal megváltozott a szállítókapacitások területi megoszlása is. Példaként említhető, hogy az “Összefogás” távvezeték üzembe helyezése óta a Városföld-Vecsés DN 600as és a DN 700-as párhuzamos vezetékek kapacitása nincs kihasználva. Vecsés és Városföld ugyanis egy-egy nagy kapacitású távvezeték végpontja, ahol a nyomások viszonylag alacsonyak és közel azonosak. Jelentős áramlás a gázigények kiegyensúlyozott területi megoszlása miatt sem alakul ki. A Testvériség vezeték a 15

borsodi és a budapesti fogyasztói körzetet, valamint a THE-t és a DHE-t, az “Összefogás” távvezeték pedig a tranzitszállítási igényeket elégíti ki, illetve felfűzi a hajduszoboszlói és a zsanai földalatti gáztárolót. A Vecsés-Városföld párhuzamos vezetékek csak kiegyenlítő szerepet játszanak, és az áramlási irány a terhelési viszonyoktól függően változik a két nagy végponti csomópont között. A 80-as évek második felében a legkritikusabb fejlesztési feladatnak a dunántúli szállítókapacitás bővítése látszott. Figyelembe véve a domborzati adottságokat, három lehetséges alternatív megoldással számoltak. A “déli” változatnál a Városföld-Szank-Pécs-Nagykanizsa szállítási útvonal fejlesztése merült fel. A “középső” változat a meglévő Városföld-Adony-Ajka-Jánosháza távvezetékek kapacitás-bővítésével számolt. Végül az “északi” változatot valósították meg a Pilisvörösvár-Győr DN 600 névleges átmérőjű távvezeték megépítésével. Ez a változat növelte a dunántúli betáplálások számát és a hurkolással üzemzavar esetén körszállításra is lehetőséget adott. Később ehhez a távvezetékhez kapcsolódhatott a HAG vezeték.

1.2.2 Vonali létesítmények

Különböző céllal állomásokat létesítenek a nagynyomású csőtávvezetékrendszer nyomvonalában, a távvezeték tartozéka ként.

Szakaszolóállomás A vonali szakaszolóállomás feladata, hogy a távvezeték meghibásodásakor kizárják a sérült szakaszt, megakadályozva a földgáz kiáramlását. Az állomáshoz csatlakozó lefúvatókon keresztül a sérült szakasz leüríthető. Szakaszolóállomások elhelyezése max. 30 km-enként kötelező, valamint hajózható folyók keresztezésének mindkét partján, és gázátadó állomásokon.

16

Csőgörény indító és –fogadó állomás A földgáz-távvezetékeket az üzembe helyezést megelőzően a lerakódott szennyeződésektől, a súrlódási nyomásveszteség csökkentése érdekében is tisztítani kell. Tisztítás szükséges az üzemeltetés során is. A csőtisztító berendezések behelyezésére, indítására, ill. fogadására és kivételére valók ezek az állomások. A fenti funkciókat legtöbbször közös objektumon belül helyezik el.

1.2.3 Technológiai állomások

Kompresszorállomás A távvezetéki nyomásfokozó kompresszorállomások feladata, hogy a súrlódástól elvesztett energia mennyiséget pótolja. Ez a probléma elég sajátos, ugyanis nagy gázáramokat kell 1,3…1,6 nyomásaránnyal komprimálni. Erre a feladatra

a

turbókompresszor

a

legalkalmasabb

berendezés.

Mivel

a

turbókompresszor fordulatszám igénye nagy, meghajtó motorként legtöbbször gázturbinát alkalmaznak. Egy távvezetéki kompresszorállomásnak az alábbi elemekből kell felépülnie: -

földgáz szűrő, és folyadékleválasztó,

-

kompresszor,

-

földgáz hűtő,

-

fűtőgáz előkészítő,

-

a fűtőgáz és a szállított gáz mérését biztosító modul.

17

Földgázkeverő állomás A különböző földgázmezőkből termelt földgáz összetétele és ennek következtében a fűtőértéke jelentősen eltérhet egymástól. Előadódhat olyan eset is, hogy valamely technológiai folyamatnál nagy pontosságú hőmérsékletszabályozásra van szükség, ami miatt a gáz összetétele és fűtőértéke nem változhat. Ha nem engedhető meg, vagy nem kívánatos az, hogy területenként más-más fűtőértékű gázt kapjanak a fogyasztók, akkor földgázkeverő állomást kell létesíteni, amelyen a fűtőértéket meghatározott értékre állítják be.

Gázátadó állomás A 79/2005 GKM rendelet szerint: „Gázátadó állomás az a létesítmény, amely a gázszállító vezeték vagy az abból leágazó vezetékek végén, a szállított gázt az átvevőnek meghatározott nyomáson (nagy- vagy nagyközép-nyomáson) mérve és szagosítva átadja.” Ezen állomási funkciók is legtöbbször közös objektumon belül kerülnek elhelyezésre.

Szűrők

A szűrők feladata a földgázzal áramló szilárd szennyeződések leválasztása. Ha a szállítás során a csővezetékben jelentősebb mennyiségű cseppfolyós anyaggal is kell számolni (kondenzátum, víz), ezek leválasztásáról is gondoskodni kell. Megfelelőnek minősíthető az a szűrőberendezés, amelyik az 5 µm feletti szennyeződéseket 100%-kal, a 0,5..5 µm közöttieket 98…99%-kal választja le. Különösen nagy mennyiségű, finom szemcséjű porszennyeződések esetén kerülni kell a bronzbetétes szűrők alkalmazását.

18

Hőcserélő

A gázmelegítő berendezések lehetnek vízközvetítésű, indirekt és elektromos melegítők. A hagyományos vízközvetítésű földgázmelegítő egy fekvő hengeres tartály, két végén bontható kötésű záró lemezzel. Az egyik záró lemezbe a földgáz áramlására szolgáló csőkígyó, a másikba pedig a füstcső van behegesztve. A hengeres tartályban atmoszférikus vízfürdő van, amely közvetíti az égő által termelt hőt az áramló gáz felé. A vízfürdő állandó hőmérsékletre történő szabályozása, továbbá az egység szabadtéri telepítése miatt nagyok a hő veszteségek, emiatt az energetikai hatásfok kicsi. Az ilyen berendezések a gázáram hőmérsékletének kellő pontosságú szabályozására nagy hőtehetetlenségük miatt nem alkalmasak. Az indirekt gázmelegítők hagyományos csőköteges gáz-víz, vagy gáz-gőz hőcserélők. Korszerű, épületbe telepített gázátadó állomásoknál áttértek a hőcserélős rendszerre és a meleg víz előállítására szolgáló kazánt is az épületben helyezik el. Az elektromos fűtőkábelek kisebb teljesítményűek az előzőeknél, ezért alkalmazásuk ott ajánlott, ahol nincs szükség a fő gázáram melegítésére, hanem elegendő a vezérlő szelep és/vagy az impulzus vezeték temperálása.

Biztonsági gyorszárak

A biztonsági gyorszárak nyomásfeltételhez kötött automatikus elzáró elemek, amelyek segítségével a gázáramlás pillanatszerűen megszüntethető. A beállítható alsó- és felső nyomásérték segítségével egyrészt a szekunder oldalon kialakuló gázhiány, másrészt túlnyomás ellen nyújt hatékony védelmet.

Nyomásszabályzó

A nyomásszabályozó a nagynyomású gázszállító rendszerből szabályozza az átáramlást egy kisebb nyomású vezetékbe, vagy hálózatba oly módon, hogy a kisebb nyomású oldal indítónyomását változó terhelés esetén is állandó értéken tartja. A jelenleg

kereskedelmi

forgalomban

lévő

nyomásszabályozók

pneumatikus

berendezések, amelyeknek a munkaközege maga a földgáz. A szabályozott nyomás 19

egy kis átmérőjű, ún. impulzus vezetéken keresztül hat vissza a pneumatikus vezérlő szervre, amely a munkaközeg nyomásának változtatásával változtatja az átömlési keresztmetszetet. Ha a kisebb nyomású oldalon nő a gázfogyasztás, akkor a nyomáscsökkenés hatására a szabályozó növeli az átömlési keresztmetszetet és ezáltal több gázt enged át. Ha a gázfogyasztás csökken, ellentétes folyamat játszódik le, vagyis az átömlési keresztmetszet csökkentésével csökkenti az átáramló mennyiséget. Ily módon a szabályozott nyomás egy névleges érték körül ingadozik. A

nyomásszabályozóval

szemben

fontos

követelmény,

hogy

a

beállított

nyomásértéket terheléstől függetlenül tartani tudja, továbbá időben változó gázigények esetén működése stabil legyen és lehetőleg kis holtidővel kövesse a változásokat.

Biztonsági lefúvató szelepek

A gázszállító rendszer síkállomásainál teljes vagy nagy emelkedésű, közvetlen rugóterhelésű biztonsági szelepet alkalmaztak. A biztonsági szelep lefúvató teljesítményét úgy kellett megválasztani, hogy a meg nem engedhető terhelés biztonságos levezetésére az engedélyezési nyomás 1,1-szerese mellett alkalmas legyen. A biztonsági szelepet a csővezeték vagy az állomás engedélyezési nyomásánál nagyobb nyomásra beállítani nem szabad.

Lefúvatók, fáklyák

A nagynyomású csővezetékekből és tartozékaikból a földgáz üzemszerű, veszélytelen leürítése a légkörbe lefúvatókon, fáklyákon valósítható meg. Lefúvatónak nevezik azt a berendezést, amelyen keresztül a földgáz a légtérbe áramlik. Ha a kilépés helyén a földgázt elégetik, fáklya képződik. A lefúvatók és fáklyák a gáztávvezeték-rendszer biztonsági berendezései közé sorolhatók.

Mennyiségmérés

Gázátadó

állomásokon

a

nagy

gázáramok

mérése

mérőperemes

mérőberendezéssel történik. Egy mérőperemes mennyiségmérő berendezés fő 20

egységei: a mérőszakasz, a nyomás-, nyomáskülönbség-, és hőmérséklet-távadók, valamint a számítómű. A mérőszakasz feladata, hogy a mérőperemnél biztosítsa a zavartalan áramlást. Korszerű állomásokon a gázmennyiség mérésre mérőturbinát használnak. A mérőturbinák beépítésére vonatkozó követelményeket az AGA Report No. 7. és az ISO 9951 szabvány tartalmazza. A mérőturbina előtti egyenes szakasz ajánlott hossza a csőátmérő tízszerese, a turbinát követő egyenes szakasz hossza pedig a csőátmérő ötszöröse. Ajánlott továbbá áramlásrendező beépítése a turbina előtt öt csőátmérő távolságra. Az előzőek szerinti mérőszakasznak és a mérőturbinának az átmérője legyen azonos. A szabványok más beépítési változatot is megengednek: elegendő, ha a befutó egyenes szakasz hossza négy csőátmérő, az elfutó egyenes szakasz el is maradhat, de ilyen beépítés a mérési pontosság csökkenését eredményezheti.

A gázátadó állomás egyéb berendezései

Szagosítás A hazai gázátadó állomásoknál a 90-es években végrehajtott rekonstrukciók során az állomási szagosításról áttértek a körzeti szagosításra, zárt rendszereket alakítottak ki, és Lewa gyártmányú szivattyúkat építettek be. A szagosító berendezés két részegységből, a vezérlőegységből és az injektálóműből áll. Az injektálómű a gázvezeték közvetlen közelébe van telepítve, a vezérlőegység a biztonsági távolságon kívül, épületben vagy műszerszekrényben van elhelyezve.

Kézi üzemeltetésű szabályzóág A normál szabályzó ágak javítása, átépítése stb. esetén legyen lehetőség kézi üzemmódban működtetni az állomást.

Primer és szekunder oldali biztonsági elzáró szerelvények Az

állomás

biztonságos

kizárására

szolgálnak

a

gázrendszerből

robbanásveszélyes övezeten kívül, balesetek esetén.

21

Műszerhelyiség Az állomás elektronikus távfelügyeletének, vezérlő, mérő, hírközlő egységeinek elhelyezésére szolgáló helyiség.

1.2.4 A csővezeték

Csöveket minden műszaki területen használnak gazdaságos előállíthatóságuk és az optimális feszültségeloszlásuk által lehetővé tett kedvező anyagkihasználás miatt. A csővezetékek rendeltetésszerű működéséhez a csövön kívül számos egyéb alkatrész szükséges. Irányváltoztatásokhoz ívekre, átmérő változtatáshoz szűkítőre, az áramlás befolyásolására, szerelvényekre, bontható összeköttetések létesítéséhez összekötő elemekre (karimák, tömítések, csavarok, stb.), elágazáshoz elágazó idomokra van szükség.

A csővezetékek legfontosabb jellemzői Névleges átmérő (DN): Nemzetközileg elismert fogalom, amelyet a csővezeték átmérőjének jellemzésére vezettek be. A névleges átmérő számértéke megközelítőleg azonos a csővezeték belső átmérőjével.

Névleges nyomás (PN): A névleges átmérő mellett a csővezetékek egy másik alapvető jellemzője. A névleges nyomás számos csővezetékelem szabványának felépítési alapja (pl.: acélkarimák), míg néhány csőelemet (pl.: acélcsöveket) nem névlegesnyomás-fokozat szerint szabványosították. A névleges nyomás az a legnagyobb belső túlnyomás, amelyre a PN-nel jellemzett csővezeték vagy csőelem tartósan igénybe vehető a termékszabványban előírt anyagminőségek figyelembe vételével 20 °C hőmérsékleten.

22

Megengedett üzemi nyomás és hőmérséklet: A névleges nyomás vonatkoztatási hőmérséklete 20 °C, a megengedett üzemi nyomásé ettől eltérő. A megengedett üzemi nyomás az a legnagyobb külső vagy belső nyomás, amellyel a csővezeték vagy csővezetékelem egy adott hőmérsékleten tartós üzemben terhelhető. A megengedett üzemi nyomás értékéhez az előzők értelmében a vonatkoztatási hőmérséklet is hozzá tartozik. A

megengedett

üzemi

nyomás

egy

meghatározott

névleges

nyomású

csővezetékelemnél az alkalmazott szerkezeti anyag szilárdsági jellemzőitől függ a számításba veendő hőmérsékleten. Ha a csővezetékelem szabványa nem a névlegesnyomás-fokozatok

szerint

épül

fel,

akkor a

vonatkozó

számítási

szabványokat, előírt vagy elfogadott számítási eljárásokat kell követni.

Üzemi nyomás és hőmérséklet: Míg a névleges nyomás és megengedett üzemi nyomás a csővezeték vagy csővezetékelem adott körülmények közötti terhelhetőségét, addig az üzemi nyomás és hőmérséklet az áramló közeget és a csővezetékre ható igénybevételt jellemzi. Az üzemi nyomásnak és üzemi hőmérsékletnek a normál üzemvitel során fellépő legnagyobb nyomást, ill. hőmérsékletet kell tekinteni.

Tervezési nyomás és hőmérséklet: A tervezési nyomás az a belső vagy külső nyomás, amelyre a csővezetéket szilárdságilag méretezik a szerkezeti anyagok fizikai-mechanikai tulajdonságainak és a megengedett feszültségeknek a tervezési hőmérsékleten való figyelembevételével.

Próbanyomás: A csővezetékelem próbanyomása az a nyomás, amellyel a gyártó - az üzemi nyomástól függetlenül – a csővezeték elemeinek szilárdságát, tömörségét, ill. tömör zárását ellenőrzi, általában környezeti hőmérsékleten. A próbanyomás értékéről a termékszabványok intézkednek. Névleges nyomással jellemzett termékeknél a próbanyomás általában a névleges nyomás 1,5-szerese, nagy nyomásoknál a szorzószám ennél kisebb.

23

Csövek méretezése A szilárdsági számításhoz a vékonyfalú héjak elméletét alkalmazzuk. Vastagfalú csövekhez is d k / d b =2-ig ezt a modellt használjuk, megfelelő módosító és biztonsági tényezőkkel. Görbületénél fogva a héj a folytonosan megoszló terhelést tisztán membránerőkkel, azaz hajlító nyomatékok és nyíróerők nélkül veszi fel.

A szakdolgozatomban tárgyalt műtárgy kiváltás során a csővezetékek szilárdsági méretezése és a többi csővezeték építéssel kapcsolatos számítás az MSZ EN 1594:2001 (Gázellátó rendszerek. 16 bar -nál nagyobb üzemi nyomású csővezetékek. Műszaki követelmények.) szerint történik. Valamint biztonsági szempontból figyelembe veszi a 79/2005 GKM rendeletet.

24

2. Műtárgy kiváltás A műtárgy kiváltás célja, hogy az FGSZ Földgázszállító Zártkörűen működő Részvénytársaság (továbbiakban FGSZ Zrt.) vezetékrendszerén belül a vasút és folyó keresztezéseknél található és különböző szempontok szerint veszélyesnek ítélt – jellemzően zárlatos és fémveszteségi hibával terhelt – védőcsöves műtárgyak megszüntetése, védőcső nélküli kialakítása. A szakdolgozat témája: műtárgy kiváltás a Kistokaj - Vargahegy DN 400, PN 64 szállítóvezeték Miskolc-Budapest vasút keresztezésében. A vasút keresztezése során a kiváltás átfúrás-sajtolás technológiával történik.

2.1 Kistokaj - Vargahegy DN 400, PN 64 gázvezeték 2+070 – 2+130 km+m szelvényében, Miskolc-Budapest vasút

2.1.1 Előzmények

A műtárgy kiváltására azért van szükség, mert a meglévő védőcsőben a haszoncső állapota nem megfelelő, a katódpotenciál mérés hibát mutatott ki, így a biztonságos üzemmenet hosszú távon nem biztosítható.

25

Az

FGSZ

Zrt.

szénhidrogén

szállító

vezetékrendszerén

a

műtárgykeresztezések általában védőcsöves kivitelben készültek. Ez az intelligens csőgörényes és katódvédelmi vizsgálatok szerint több hibaforrást rejt magában, melyet a FGSZ Zrt. javaslatára a műtárgy védőcső nélküli módszerrel történő kiváltásával lehet biztonságosan megszüntetni. A kiváltás nem érinti a bányaüzemi hírközlő kábelt, a katódvédelmi rendszert pedig csak a bontás utáni helyreállítás mértékéig. Az élőre kötés az érintett távvezeték szakasz leállásával jár, amit a FGSZ Zrt. egyeztet a gázszolgáltató helyi szervezetével.

A keresztezett létesítmények: 2+068,6 km+m 2+083,4 km+m 2+091,5 km+m 2+096,8 km+m 2+100,2 km+m 2+105,1 km+m 2+126 km+m 2+131,6 km+m

Vízvezeték Földút MÁV kábel MÁV vágány és elektromos légvezeték MÁV vágány és elektromos légvezeték MÁV kábel Földút ÉMÁSZ légvezeték

2.1.2 Geodézia

A műszaki tartalom alapján az új műtárgy a régi műtárgy mellett 1 m palásttávolság építésével történik. A régi vezeték nyomvonalát az eredeti helyszínrajz (2. számú rajzmelléklet) tartalmazza. Az új vezeték nyomvonala a hossz szelvény és az árok keresztmetszeti rajzokon látható (1. számú rajzmelléklet). Az új vezetéket f0 < 0,5 tervezési tényezővel úgy tervezték meg, hogy a biztonsági övezete a régi övezetnél kisebb legyen, így a szolgalmi joggal fedett terület csökkenthető. Ennek ügyében a vezeték tulajdonosa jár el az illetékes földhivatal felé. A vasút mindkét oldalán a vasúthoz közelebbi ív kezdőpontjára, vagy az élőre kötési pontokra új, KFÜ-2000 típusú nyomvonaljelzőket kell beépíteni a vezeték nyomvonalának biztonságos megjelölésére a KFÜ-MÜFO-G-J-7/99 sz. Műszaki

26

előírás szerint. A jelzők mellé TELCON FIX típusú jeladót kell telepíteni, amit GPSszel is be kell mérni. Az új vezeték káros értékű elmozdulására, talajerózióra a viszonylag sík terep és a talajvíz szintje alapján nem kell számítani, de a befejező földmunkáknál a talaj visszatöltésnél az előírt mértékűre kell tömöríteni. A munkák befejeztével, de még a betakarás előtt el kell végezni az új vezeték nyíltárkos geodéziai bemérését az FGSZ Zrt. Nyomvonali Információs Rendszere „D” tervi előírásának megfelelően, beleértve a jeladókat is. Hasonlóan be kell mérni az új jelzőzászlókat és a keresztező közműveket is. Az új vezetéket a nyomvonali részeken min. 1 m -es, a műtárgy alatt pedig min. 2,0 m -es takarással kell megépíteni.

2.1.3 Műszaki leírás

A műtárgyat a 79/2005 GKM rendelet értelmében acél védőcső nélkül terveztük meg, figyelembe véve a MÁV Zrt. által P-8964/2007.PMLF jóváhagyási számon kiadott „Kötelező irányelvek”-ben előírtakat.

A vezetéképítés főbb munkafázisai:

-

Kiértesítések, bejelentések

-

Munkaterület, nyomvonal előkészítése

-

Kitűzések, közmű feltárások

-

Csőszállítás, deponálás

-

Munkaárok kialakítása, víztelenítések

-

Csőszakasz kiépítése, árokba helyezése

-

Varratvizsgálatok

-

Nyomáspróba vasút alatti részre

-

Vasút alatti átsajtolás

-

Teljes nyomvonal összeépítés, további varratvizsgálatok

-

Teljes szakasz nyomáspróbái

-

Csőszakasz tisztítása, kalibrálása 27

-

Varratszigetelések Részműszaki átadás

-

Élőre kötés

-

Katódvédelmi munkák

-

Betakarások, helyreállítások

A meglevő régi csővezeték adatai: A csővezeték mérete:

∅ 406x8 mm

Anyaga:

St52.0 (becsült anyag)

Biztonsági övezet:

28 m nyomvonalon és 14 m a védőcsöves

(diagnosztikai jkv. alapján)

szakaszon Szigetelés:

fólia

Tervezési nyomás:

64 bar

Engedélyezési nyomás:

64 bar

A keresztezés szöge:

660 a vasúthoz képest (nem változik)

A régi védőcső mérete:

508x10 mm

A tervezett új vezeték adatai: A csővezeték méretei:

∅ 406,4x8 mm

A kiváltás hossza:

67 m

Anyagminősége:

L 415 MB MSZ EN 10208-2

A vezeték űrtartalma:

7,3 m3

Gyári szigetelés:

2.5 mm PE DIN 30670 N-v

Varratszigetelés :

Raychem, v. Canusa zsugorfólia

Vonali szigetelés javítások:

szigetelő fólia

Műtárgy alatti pótlólagos szigetelés :

3 mm vastag üvegszálas műgyanta

DP, tervezési nyomás

63 bar

MOP, maximális üzemi nyomás

63 bar

Takarási mélység a keresztezésben:

min. 2 m

Biztonsági övezet:

5-5 m-re csökkenthető az új vezetéknél

A keresztezés szöge:

660 a vasúthoz képest (nem változik)

28

A

műtárgy

alá

és

a

megelőző

illetve

követő

csőszakaszokba

többletvizsgálattal rendelkező – 100 %-os palástvizsgálat - csőanyag épül be. A szilárdsági számítások a 3. fejezetben találhatóak. Ezek szerint az új csőszakasz tervezési tényezője f0 < 0,5 ezért az előírt szilárdsági paramétereket kielégíti, a választott csőanyag megfelelő. A tervezett és meglévő cső paraméterei hegeszthetőségi szempontból szintén megfelelőek.

Feltárás, földmunkák, talajvédelem A régi vezetéket a vasút két oldalán a földmunkák megkezdése előtt a Földgázszállító Zrt. Miskolci Üzeme kitűzi a kivitelező megrendelésére. Ezután a régi vezetéket a szaglóknál, a közműkeresztezéseknél, a tervezett sajtolási kezdő és végponton, valamint az élőre kötési pontokon kézzel fel kell tárni a nyomvonal pontosítása érdekében. Az új vezeték nyomvonalát a kivitelező tűzi ki. Az új vezeték nyomvonala a meglévővel párhuzamosan, attól 1 m palásttávolságra halad. A katódvédelmi kábeleket ki kell tűzetni az elvágások elkerülése érdekében a Miskolci Fgsz. Üzemmel. A keresztezett közműveket feltárás után elmozdulás és mechanikai sérülés ellen szükség szerint a kivitelezés teljes időtartamára védőburkolattal kell ellátni. Feltáráskor a vasút töltését nem lehet megbontani. A régi gázvezeték biztonságos üzemét a feltárási és előkészítési munkák alatt biztosítani kell. Kiemelt figyelmet kell fordítani a vezetékkel párhuzamos, a helyszínrajz szerinti helyen üzemelő bányaüzemi hírközlő kábel védelmére. A kábelnyomvonalat 20 m-enként ki kell tűzetni. Ezeket 1 m-nél nagyobb mértékben munkaárokkal nem lehet megközelíteni. A szomszédos létesítmények nyomvonal pontosítását kitűzetés után a tervezett kiváltási végpontok közelében kézi feltárásokkal kell elvégezni. Ezután a feltárásoknál ideiglenes karókkal kell megjelölni a nyomvonalukat, melyen a munkavégzés tilos. 29

Ezen feltárások után a tervezett új vezeték munkaárkának ásása folytatható munkagéppel az üzemeltető munkavégzési engedélye alapján. A gépi feltáráskor különösen ügyelni kell arra, hogy a munkagép kanala az élő gázvezetéket 30 cm-nél jobban ne közelítse meg annak védelme érdekében. Ezt a földet kézi erővel kell eltávolítani a vezeték körül szakaszosan, amikor a gépi ásás szünetel. Meg kell hagyni min. 15 m-enként egy 2 m hosszú eredeti földprizmát az üzemelő régi vezeték oldalirányú elmozdulásának megakadályozására és alátámasztására, vagy stafnis megtámasztást kell építeni erre a célra. Ezeket csak az élőre kötés előtt lehet eltávolítani. A vezetéket az élőre kötési pontokon túl (DN 400-nál 35-35 m-rel) is fel kell tárni. A talaj termőképességének megóvása érdekében a földmunkákat az alábbiak betartásával kell elvégezni az MSZ 21476:1998 szabvány illetve az 1994. évi LV. törvény szerint.

Gépészeti munkák A műtárgy alatt az új cső ütve sajtolással lesz átvezetve védőcső nélküli kivitelben. A vezeték szilárdsági méretezése megfelel a keresztezés többlet igénybevételének. El kell készíteni a műtárgy alatti hosszban a csővezeték vonalba hegesztését a hegesztési terv szerint, majd szilárdsági nyomáspróbát kell tartani a műtárgy alá eső csőszakaszon a nyomáspróba terv szerint. El kell végezni ezen csőszakasz szigeteléseit és a műgyantás védelmét valamint a minősítő méréseket a katódvédelmi és a szigetelési fejezetek előírásai szerint. Ezután a vasút alatti átsajtolás következik, amit a hossz-szelvény rajz (1. sz. rajzmelléklet) szerinti oldalról kell indítani, ezen az oldalon kell kialakítani a szükséges méretű indítógödröt. A vasút túloldalán pedig a fogadógödör alakítandó ki. Ki kell jelölni a sajtolás irányát a régi vezetékkel párhuzamosan, attól 1 m palásttávolságra, min. 2 m takarási mélységen a hossz szelvényrajz szerint. A sajtolófej átmérője – figyelemmel a 3 mm gyári szigetelésre és a 3 mm műgyantás védelemre- 418 mm legyen. 30

A csőátsajtolás VERMEER ütve sajtoló géppel történik, amely az acélcsöveket sajtolótámasz nélkül dinamikusan ütve sajtolja át a talajon. Az új csőszakaszt úgy kell besajtolni, hogy a vasúti pályatestek alá hegesztési varrat ne essen. Amennyiben a keresztezés hossza miatt mégis esik ide varrat – úgy az javított varrat nem lehet, a hibás varratot ki kell vágni. Az út alá kerülő cső hosszát a töltés és a rézsű nagyságától függően úgy kell megválasztani, hogy mind a fogadó mind pedig a indító gödörben min. 0,5 m-es benyúlása legyen az új csőnek. Az átsajtolás befejeztével a gép leállítása után a nyomást le kell engedni, és az illesztő kúpokat le kell szerelni. A csőben lévő földmag a sajtolás befejeztével kerül kinyomásra levegővel vagy vízzel mechanikus érintkezés (pl. szállítócsiga) nélkül. A sajtolófej átérését követően azt le kell vágni és a csőhöz hegesztéssel rögzíteni kell a további új csőszakaszokat. A sajtolás megfelelő, ha a tervezett iránytól legfeljebb ±30 cm-rel tér el. Ennél nagyobb eltérés esetén az üzemeltető és a tervező együtt határozza meg a munkavégzés további menetét. Ezután a régi nyomvonalhoz csatlakozó ívcsöveket - a fúrási irányeltérésnek megfelelően - a hossz szelvény szerinti szögméretek helyszíni méréssel történő korrigálásával kell hidegen lehajlítani. A méréseket a kivitelező munkavezetője végzi. Ez alapján a tervező határozza meg a tényleges hajlítási szögértéket. A PE bevonatos acélcső hajlítás mértéke max. 1,50 / D mm lehet. A horpadás gátló alkalmazása kötelező. Ezzel biztosítható, hogy az ívek görényezhető kivitelűek lesznek. Az ívcsövet hajlítás után bizonylatolni kell az MSZ EN 134805:2007 szerint. Az ovalitás mértéke max. 4% lehet – redőzött vagy horpadt csőív nem megfelelő. A hosszvarratos cső varrata a hajlítás semleges zónájában a keresztmetszeti képen 450os helyzetben legyen. Az előre összehegesztett többi csőszakaszt ezután kell vonalba hegeszteni a műtárgy alá behúzott csőhöz az indító ill. fogadógödörben. Az élőre kötési helyeknél az új vezeték végeit a régi vezeték mellé való fektetéssel, irányba illesztve kell elkészíteni.

31

Az élőre kötési varrat helyén a kivitelezőnek meg kell vizsgálni a régi vezetéket UH méréssel, hogy tartalmaz-e anyaghibát, rétegességet. Ha található anyaghiba, akkor a varratot el kell tolni egy ép csőrészre. A vizsgálatot még a teljes új csőszakasz összehegesztése előtt kell elvégezni. A régi vezetékből a műszaki tartalom előírása alapján minimum 35 m-nyit az élőre kötési ponttól fel kell tárni azért, hogy a régi és új cső összeillesztésekor a maradó feszültség minimális legyen. Amennyiben a gyári csőszálak vágása válik szükségessé a hosszméretek miatt, úgy a vágott végeken illesztéskor az esetleges ovalitást állítható csőbilinccsel kell kiküszöbölni. A gyári PE szigetelést a csővégtől 20 cm-es szakaszon le kell fejteni úgy, hogy az 300-os rézsűvel végződjön a további varratszigetelés megfelelő csatlakoztatása érdekében. A gyári szigetelés esetleges sérüléseit ki kell javítani olvadó ceruzával vagy hőre zsugorodó fóliával a DIN 30670 szerint. El kell végezni minden varraton a penetrációs, radiográfiai és UH varratvizsgálatokat a műszaki előírások szerint. A hegesztések és a sikeres varratvizsgálatok után kell tartani a teljes új vezetékszakasz tisztító – kalibráló görényezését a belső csőátmérő 96 %-ának megfelelő átmérőjű kalibráló tárcsával. A tárcsa mérete ∅ 374,8 mm x 2 mm, anyaga alumínium, a kerület mentén 20 mmenként sugár irányban befűrészelve. A kalibráló görényezés megfelelő, ha a tárcsán 1 mm-nél mélyebb sérülés és behajlás nincs. A tisztítást és a kalibrálást az üzemeltető jelenlétében kell végrehajtani és dokumentálni. A görényezés levegős kompresszorral 1-2 bar nyomáson történjen az élő vezeték homokzsákos védelme mellett. A görényezett vezetékszakaszt elmozdulás ellen fésűs földleterheléssel biztosítani kell. Ezt követően lehet elvégezni a teljes csőszakasz nyomáspróbáit majd a varratszigeteléseit. Az új vezetékszakasz szárítását vízkinyomó és tisztító görényezéssel kell elvégezni. A nyomáspróbához felhegesztett csőidomokat, illetve minden kieső körvarratot – a varrattól 50 mm-re kell kivágni, hogy a varratok hőhatás övezete is kiessen. 32

Az élőre kötendő vezetéken semmilyen leágazás vagy csonk nem maradhat. Az új vezetékvégeket az élőre kötésig le kell zárni úgy, hogy abba semmilyen szennyeződés ne kerülhessen.

Az élő vezetéki rákötés: Fogyasztói

gázszünettel

járó

munkavégzés

esetén

az

eredetileg

meghatározott időponttól eltérni nem lehet. Az élőre kötési munkák megkezdéséhez a kivitelező Rb-s dokumentációt készít, valamint tűzveszélyes munkavégzési engedélyt állít ki, amit az FGSZ. Zrt. ellenjegyez. Az élőre kötés előtt min. 3 nappal részműszaki átadást kell tartani, ahol a Földgázszállító Zrt. a feltételek megfelelősége esetén engedélyezi az élőre kötést.

A részműszaki átadás-átvétel feltételei:

- engedélyes terv szerinti dokumentált kivitelezés, - a beépített anyagok, berendezések bizonylatainak megfelelősége, - jóváhagyott hegesztés technológia és nyomáspróba technológia, - megfelelő varratvizsgálati eredmények, - megfelelő nyomáspróbák, - Rb-s dokumentum bemutatása az üzemeltetőnek, - az érintett közmű üzemeltetők hozzájárulása, - építési napló naprakész bejegyzésekkel, - kivitelezői, tervezői és üzemeltetői nyilatkozatok

Az élőre kötési művelet erőforrás igénye műtárgyanként:

1 db nagy teljesítményű földmunkagép, 2 db min. 7 t autódaru vagy oldaldarus emelőhevederekkel 4 fő kubikus segédmunkás, 2 db vízszivattyú 50 m hegesztő kábel az esetleges lemágnesezéshez 1 db szikramentes csővágógép, kompresszorral (pl: Wachs, v. Rigid) 33

gáz koncentráció-mérő 2 fő hegesztő 2 fő segítővel, teljes hegesztő felszereléssel lángvágó felszerelés, 4 db sarokköszörű stafnik, hévér, olajemelő esővédő sátor, vagy ernyő, csővég előmelegítő, felületi hőmérő, pálca szárító, Állítható csőillesztő bilincs UH vizsgáló készülék 2 db csővég elzáró gumiballon, vagy habdugó (üzemeltetői előírás szerint) Helyszíni varratvizsgáló labor 2 db P 12 tűzoltó készülék mentőkötél, lángálló ruhák, egyéni védőfelszerelések

Az élőre kötés a távvezeték leállásának időpontjában, más távvezetéki munkákkal együtt, az üzemeltető helyszíni irányításával, adott időtartamon belül történik. A műveletek folyamán a kivitelezőnek az üzemeltetővel állandó kapcsolatban kell lenni. A távvezeték vágása csak az üzemeltető engedélyével, nyomásmentes állapotban kezdődhet meg. A vezeték katódvédelmét az élőre kötés idejére az üzemeltető lekapcsolja a katódvédelmi fejezet szerint. Az élő vezetéket csak szikramentes csővágógéppel, vagy kézi vágóval lehet elvágni. Ki kell vágni a régi vezetékből egy akkora szakaszt mindkét élőre kötési helynél, ami az illesztést nem akadályozza (kb. 15-15 m) A kivágandó csődarabot vágás közben daruval meg kell fogni és helyzetében meg kell tartani. Az így kivágott csőszakaszt ki kell emelni a munkagödörből és a további munkát nem akadályozó helyre kell tenni. A Földgázszállító Zrt. Miskolci Földgázszállító Üzem Üzemviteli csoportjának helyszíni munkavezetője a régi csővégen gázkoncentráció méréssel dönt a csőelzáró ballon, vagy habdugó alkalmazásának szükségességéről. Amennyiben a vezeték gravitációs úton kiszellőzik, csővég elzáró alkalmazására nem kerül sor. Gázkiáramlás esetén a szabad csővégekbe legalább 1 m mélyen be kell helyezni a csőelzárót. A gumiballon Halmaji gyártmányú, a habdugó pedig ELASTICO gyártmányú zártcellás, tűzálló végkialakítású legyen. Szikraképződéssel 34

járó tevékenység (köszörülés, csővágás) csak gázmentes vagy lezárt csővég mellett végezhető. A gázmentes állapotot az üzemeltető jelenlétében kell koncentrációméréssel ellenőrizni. Ezután be kell illeszteni az új vezetékszakaszt. A régi vezetéket megfelelő hosszon feltárva és a nyomvonalából legfeljebb az önhajló ívnek megfelelő mértékben kimozdítva végezhető illesztés. Ez 100 D = 40 m feltárt hosszon maximum 0,9 m oldalirányú elmozdítást jelent. Kerülendő a régi vezetékbe fölösleges feszültségek bevitele mozgatással. Figyelembe kell venni a vezeték építésénél kialakított „D” terven nem szereplő önhajló íveket is. Amennyiben a feltárás során ilyen ív a kivitelezés tervtől eltérő módon történő megvalósítását indokolná, úgy azt a tervező és üzemeltető együttes döntésével lehet végrehajtani. Törekedni kell arra, hogy az illesztéskor a régi csőszakasz minél kevesebb mértékben legyen hajlítva, elmozdítást inkább az új vezetéken kell végezni. Az illesztéshez állítható csőbilincset kell alkalmazni. Az illesztésnél figyelembe kell venni a csővezeték esetleges hőtágulásait is. A hegesztés előtt a KFÜ-ID-42-TIP/1997 számú típustechnológia szerint gondoskodni

kell

a

csővezeték

intelligens

görényezés

után

visszamaradt

mágnesesség kioltásáról. A beillesztett csőszakaszt a kivitelező hegesztő műszaki szakembere által készített gyártói hegesztési utasítás alapján kell meghegeszteni. Az élőre kötési varratokon el kell végezni a penetrációs, radiográfiai, UH és szemrevételezéses vizsgálatokat és azok kiértékelését. A vezeték nyomás alá helyezése után tömörségi ellenőrzést kell végezni a bekötő varratokon üzemnyomáson, majd el kell végezni a varratszigeteléseket.

Szigetelések

Az új vezeték szakasz haszoncsövének passzív védelmét a csővezetékre gyárilag felhordott kemény polietilén biztosítja. A hegesztési varratok szigetelése szigetelő mandzsettával történjen. A mandzsetta típusa: CANUSA WLO-450-30 és CLW záró szalag vagy ezzel egyenértékű Raychem zsugorfólia típus.

35

Az előgyártott cső szakaszt behúzás és az üvegfátyolos vagy szövetes felhordás előtt szigetelési vizsgálatnak kell alávetni min. 25 kV-os vizsgáló feszültséggel. Epoxi gyantával impregnált üvegszál szövet erősítéssel kell ellátni a műtárgy alá besajtolt teljes védőcső és haszoncső szakaszt.

Az üvegszálas szigetelés műszaki előírásai:

Alkalmazható alapanyag előírások: Poliészter gyanta: - 0-20 C° közötti szabadtéri felhasználás esetén gyártás során szabályozott kötésgyorsítóval legyen ellátva.

Üvegszálas rendszer: - Az üvegszál paplan bármilyen csőátmérő és kis mennyiség felhasználása esetén megfelelő takarást biztosítson a védendő felületen - Kevés rétegszámmal valósuljon meg a mechanikai szilárdság - Könnyű kezelhetőség a helyszíni munkavégzéshez

Adalék-, és segédanyagok: - Az alkalmazott gyantával összeférhető kötésgyorsító aktivátorok -ketonperoxid ill. színező adalék felhasználása.

Előírásnak megfelelő alapanyag összeállítás:

- VIAPAL VUP 4766 BEMT/66 - 600 g/m2 üvegpaplan - ROWING típ. üvegszövet tekercs - butanox vagy fivenox aktivátorok - Színező RAL1007 krómsárga

36

A kompozit specifikáció 1 mm rétegvastagság esetén:

Tulajdonság

Mértékegység

Vizsgálati módszer

Szakítószilárdság

90-130

MPa

MSZ EN ISO 527:1999

Szakadási nyúlás

0,5

%

MSZ EN ISO 527:1999

Hajlíthatóság

200-230

MPa

MSZ EN ISO 178:2000

Ütésállóság

7

Kj/m2

DIN 53453

Üvegesedési hőmérséklet

110

°C

MSZ EN ISO 6721:1999

Vízfelvétel

44

mg

MSZ EN ISO 62:1999

Az alkalmazott alapanyag-kombináció előnyei: - Könnyen és gyorsan átitatható erősítő anyagok ezáltal nem folyik le függőleges formából sem; - Környezetvédelmi szempontból előnyös az alacsony sztirolemisszió miatt; - A gyári kötésgyorsító homogenitás ragadásmentes kikeményedést biztosít; - A szövet és a gyanta alkotta kompozit kis rétegvastagságnál - 1 mm- is nagyon jó mechanikai tulajdonsággal bír - magas ütésállóság. - 1 réteg üvegszövet (1 mm) biztosítja az előírt követelményeket, azonban fokozott mechanikai védelem előírásakor rétegvastagság növeléssel 1 réteg üvegpaplan + 1 réteg üvegszövet (3mm) ez is biztosítható. Rétegek közötti kötési idő kivárás nem szükséges. A feltárt és üzemben maradó gázvezetéket minden esetben újra kell szigetelni, még akkor is, ha a szigetelés látszólag ép. Régi szigetelésre új szigetelés felvitele nem megengedett, a régi szigetelést minden esetben el kell távolítani és a csőfelületet fémtisztára kell tisztítani. Az újraszigetelést az M-13 műszaki utasítás szerint kell elvégezni min 50% átfedéssel vagy kétrétegű szigetelő fólia alkalmazásával. A szigetelés

ellenőrzést

jegyzőkönyvben

kell

rögzíteni,

az

alkalmazott

szigetelőanyagok megnevezésével és bizonylatolásával. Az új vezeték gyári szigetelésének javítását PE javító ceruzával kell elvégezni az M13 műszaki utasítás szerint. Az élőre kötési varratok szigetelése fóliával szintén az M-13/2004 számú műszaki utasítás szerint történjen. A javítások után a teljes feltárt régi és új vezetékről szigetelés vizsgálat és mérési jegyzőkönyv szükséges. 37

A vezetéktakarás után a szigetelés ellenőrzésére intenzív mérést kell végezni, és azt dokumentálni a katódvédelmi fejezet szerint.

A régi vezeték és védőcső felhagyása Az új csővezeték élőre kötése után kezdhető meg hasonló feltételekkel a régi vezeték elbontása a hossz-szelvény rajz szerinti régi nyomvonalon. Az új vezeték élőre kötésekor ügyelni kell arra, hogy a régi vezeték műtárgy alatti szakaszának végei nyitva maradjanak a benne lévő gáz kiszellőzése céljából. A közvetlen műtárgy alá eső régi védőcsövet minimális hosszban benn kell hagyni a földben. A haszoncsövet a védőcsőből ki kell húzni, amennyiben ez lehetséges. A műtárgy alatt bentmaradó védőcső végeit min. 3 mm vastag acéllemez tárcsa hegesztésével le kell zárni és ki kell önteni hígfolyós betonnal. Az építési és bontási hulladék kezelésére be kell tartania 45/2004 BM-KvVM rendeletet, mely szerint a bontási hulladékok tervezett mennyiségét az űrlapon megadjuk. A 98/2001. (VI.15.) Korm. Rendelet alapján veszélyes hulladéknak minősülő hulladék nem keletkezik az építési tevékenység során.

Befejező munkák, talaj rekultiváció A talaj termőképességének megóvása érdekében a földmunkákat az alábbiak szigorú betartásával kell elvégezni. Visszatemetés előtt a területet meg kell tisztítani az idegen anyagoktól, építési hulladéktól és egyéb szeméttől. A befejező földmunkát az altalaj visszatöltésével kell kezdeni, majd a humusz réteg kerüljön felülre. A taposással terhelt földrészeket szintén fel kell szántani. Kiszáradt talajt locsolni kell a tömörödés kellő mértékének eléréséhez. A nyomvonaljelző zászlók és a katódpotenciál mérőhelyek közvetlen környezetében a talajtömörítés mértéke 85 %, egyéb helyeken pedig 80 % legyen. A tömörítés mértékét méréssel ellenőrizni és bizonylatolni kell. Visszatöltéskor ügyelni kell arra, hogy az acélcső közvetlen környezetébe olyan anyag ne kerüljön –kőzetek, törmelékek – amik a szigetelést megsérthetik. 38

2.1.4 Nyomáspróba előírások

A nyomáspróbák műveleti sorrendje: -A műtárgy alá kerülő csőszakasznál a sajtolás előtt el kell végezni az utasítás szerinti szilárdsági nyomáspróbát. -Az összehegesztett teljes hosszúságú csőszakaszon, amelyen el lett végezve az RTG, UH és penetrációs varratvizsgálat, a munkagödörben kell ismét elvégezni a szilárdsági, majd a tömörségi nyomáspróbát. -A vezeték élőre kötését követően a bekötő varratokon szappanos vizes tömörségi ellenőrzést kell tartani maximális üzemi nyomáson. -A nyomáspróbákat a munkagödörben kell elvégezni, utána a csőszakaszok már nem mozgathatók, kivéve az élőre kötés hajlítási igényeit.

A nyomáspróbákhoz szükséges anyagok:

Regisztráló műszer PTT-4001

1 db 0-100 bar méréshatárú

Ellenőrző manométer

2 db M ∅100-I. 100/0,6

Légtelenítés

magas helyeken elhelyezett 1/2"-os gömbcsapokon, ill. tűszelepeken keresztül

Nyomásfokozás

a vízfeltöltés helyén

Víztelenítés

a vezetékszakasz mélypontján lévő csővégnél, illetve a leürítő szerelvényen keresztül

Edényfenék

2 db DN 400 PN 63

Gömbcsap GOU-1B

2 db DN 1" PN 160 (légtelenítő és víztelentő)

Hőmérő (a PTT-4001műszerben)

1 db a környezeti hőmérséklet mérésére

Hőmérő (a PTT-4001műszerben)

1 db a közeg hőmérséklet mérésére

39

Szilárdsági nyomáspróba: A szilárdsági nyomáspróba a csővezeték szerkezeti egységének és állékonyságának kipróbálása, ill. annak bizonyítása. Ennek érdekében a megépült vezeték a tervezési nyomást meghaladó nagyságú próbanyomásnak kell alávetni, a

következőkben részletezettek szerint:

A nyomáspróba főbb műszaki adatai:

STP értéke (bar)

94,5

Közege

Víz

Ideje (óra)

1

A nyomáspróba elvégzése: A feltöltött és légtelenített rendszer nyomásfokozását a következő nyomáslépcsőkben kell elvégezni :

1. 30 bar 2. 60 bar 3. 94,5 bar

Az egyes fokozatok között legalább 30 perces szünetet kell tartani. - a szilárdsági nyomáspróba érték elérése után a vezetéket le kell ellenőrizni. - Az esetleges tömörtelenségeket meg kell szüntetni. A rendszeren semminemű tömörtelenség beleértve a gyöngyöző átengedést is, - nem lehet. - Meg kell kezdeni a 0,5 óra időtartamú nyomáspróbát. A nyomás és hőmérséklet értékeket 5 percenkén vizuálisan kell ellenőrizni és feljegyezni. A rendszer nyomását és hőmérsékletét és PTT-4001 típusú nyomás és hőmérséklet regisztrálóval is rögzíteni kell. A nyomáspróba jegyzőkönyvben a kezdeti és befejező mért értékeket rögzíteni kell. - A nyomáspróbát sikeresnek kell minősíteni, ha a hőmérsékletváltozással korrigált nyomásesés nem haladja meg a 0,5%-ot, azaz a 0,46 bar értéket. - Ha a nyomáspróba ideje alatt nyomáscsökkenés tapasztalható, úgy meg kell keresni 40

a hibát. Varrathiba, vagy repedés esetén az érintett vezetékszakaszt le kell üríteni és a hibás varratot ki kell javítani ill. a hibás vezetékszakaszt ki kell vágni és ki kell cserélni. A javítások elvégzése után a nyomáspróbát meg kell ismételni.

Nyomásmentesítés:

Az M EBK kiküldöttje által sikeresnek minősített nyomáspróba után a vezetékből a nyomást max. 2 bar/min. sebességgel kell leengedni.

Víztelenítés, vezetéktisztítás: Nyomásmentesítés után - a légtelenítő szerelvények megnyitása mellett- a leeresztő csonkokon keresztül a rendszert vízteleníteni kell. A rendszer víztelenítése után, a mélypontokon esetlegesen visszamaradó víz és egyéb szennyeződés eltávolítása (reve, és az építés során bekerült szennyeződés) kefésgumis görény átnyomásával történik a műszaki leírás szerint.

A nyomáspróba dokumentálása:

A nyomáspróbáról jegyzőkönyvet kell készíteni. A jegyzőkönyvnek a következőket kell tartalmaznia: a, A nyomáspróba időpontját, a nyomáspróbán résztvevők nevét a kiküldő szerv megnevezésével. b, A nyomáspróba terv és technológiai utasítás, valamint a kiviteli terv nyilvántartási számát. c, A nyomáspróbánál alkalmazott nyomásmérők és egyéb műszerek adatait (pontossági osztály, méréshatár, gyári szám, hitelesítés időpontja) d, A nyomáspróba kezdetén és végén leolvasott nyomás és hőmérséklet értékeket. e, A nyomáspróba alatt észlelt rendellenességeket. f, A nyomáspróba eredményét sikeres, vagy sikertelen megjelöléssel feltüntetve a próbanyomás értékét bar túlnyomásban.

41

Tömörségi nyomáspróba: A tömörségi nyomáspróba a sikeres szilárdsági nyomáspróba után végezhető el, tervezési nyomásnak megfelelő 63 bar értéken.

Tömörségi nyomáspróba értékei:

TP értéke:

63 bar

Közege:

levegő, vagy nitrogén

Ideje:

24 óra

A tömörségi nyomáspróba előkészítése: A rendszert fokozatosan kell nyomás alá helyezni az alábbi nyomáslépcsők szerint. Az egyes lépcsők között 10 perc pihentetési időt kell tartani.

fokozat: 20 bar fokozat: 40 bar fokozat: 63 bar

A tömörségi nyomáspróba elvégzése: A tömörségi nyomáspróba időtartama 24 óra a szükséges nyomásérték elérését és a hőmérséklet kiegyenlítődését követően. A nyomáspróbát csak a hőmérséklet kiegyenlítődést követően lehet megkezdeni.

A tömörségi nyomáspróba befejezése: A tömörségi nyomáspróba sikeres, ha időtartama alatt szivárgás, nyomásesés, alakváltozás nem észlelhető, illetve a nyomásváltozás mértéke nem nagyobb a hőmérséklet változásából eredő eltérésnél. A nyomáspróbáról jegyzőkönyvet kell készíteni a szilárdsági nyomáspróbánál meghatározott tartalommal. Az elkészült vezeték két végét vaslemezzel le kell hegeszteni és 2 bar nitrogénnel fel kell tölteni.

42

Tömörségi ellenőrzés: Az új vezeték élőre kötését követően üzemnyomáson, szappanos vizes tömörségi ellenőrzést kell tartani az élőre kötési varratokon.

2.1.5 Hegesztési előírások

Általános előírások

Jelen terv szénhidrogén szállító vezetékek építése, javítása során a kézi elektromos ívhegesztő eljárással készített hegesztési varratok elkészítésére vonatkozik. A terv az MSZ EN ISO 15614-1:2004 előírásai szerint készült. A kivitelező vállalat köteles Hegesztési Technológiai Utasítást kiadni, mely összhangban van ezzel a tervvel.

Hegesztés, előkészítés Alapanyagok

Szállítóvezetékek számára csillapított acélból gyártott csővezetékek és idomok használhatók. Az összehegesztendő acélanyagok kiválasztásakor törekedni kell a lehetőleg azonos kémiai összetételű és folyáshatárú anyagok alkalmazására. A szállítóvezetékek vonali szakaszain csak szigorított csővég tűrésű csövek (idomok) használhatók fel. A csövek mértékadó méretezési hőmérséklete –20 -+80°C.

Hegesztő elektródák (hegesztési hozaganyagok)

A hegesztőelektródákat úgy kell kiválasztani, hogy a varratfém szilárdsága közel egyezzen meg az alapanyag szilárdságával. Így a hegesztett kötés érzékenysége a korrózióra, minimálisra csökkenthető. 43

A bevont elektródák technológiai tulajdonságának ki kell elégíteni a távvezeték építés körülményei által megszabott követelményeket. Ha nem azonos acélfajtákat kell hegeszteni, akkor az elektródát és hegesztési technológiát úgy kell megválasztani, hogy a két acél minősége között átmenetet képezzen.

Alapanyagok előkészítése

Átvétel a csövek minőségének, méretének ellenőrzése a vonatkozó szabványok szerint. Különböző falvastagságú csövek összehegesztésénél a falvastagságot a csövek végein ki kell egyenlíteni, ha a tényleges (átmérő- és falvastagság-eltérésből adódó) él eltolódás a DN 300-400 méretnél a 2 mm értéket meghaladja. A falvastagságok kiegyenlítését a csővég ferde leköszörülésével (kúpos kiképezésével) kell megvalósítani, a levágás csőtengellyel bezárt félkúpszöge maximum 30° lehet. Az összehegesztendő munkadarabok végeinek élfelületét valamint 20 mm szélesen a külső-belső palástfelületét fémtisztára kell letisztítani. A csővégek közötti hézagot 1,5±0,5 mm pontossággal kell beállítani. Spirálhegesztett vagy hosszvarratos csövek esetén a varratvégek az egymáshoz hegesztendő csővégeken legalább 100 mm távolságban legyenek elforgatva egymástól.

Az elkészült hegesztési varratokat korrózió elleni védőbevonattal kell ellátni.

Varratvizsgálat

A hegesztési varratok elkészítésével és minőségének ellenőrzésével kapcsolatos előírásokat a 79/2005. (X.11.) GKM rendelet tartalmazza. A szénhidrogén szállítóvezetéken és tartozékain hegesztési munkát csak olyan technológiával szabad készíteni, amellyel előzetesen próbavarratot készítettek és a próbavarrat az előírt vizsgálatok alapján megfelelt.

44

A kézi elektromos ívhegesztést végzők minősítése feleljen meg az MSZ EN 287-1: 2004 szabvány előírásainak. A hegesztési varratok vizsgálatait a következő előírások szerint kell elvégezni: Vizuális vizsgálat:

MSZ EN 970:1999

Értékelés: MSZ EN ISO 5817:2004

Radiográfiai vizsgálat:

MSZ EN 1435:2004 Értékelés: MSZ 12517:2004

Ultrahangos vizsgálat:

MSZ-EN 1714:2004 Értékelés: MSZ-EN 1712:2004

Penetrációs vizsgálat:

MSZ-EN 571-1:2001 Értékelés: MSZ-EN 1289:2004

Az üzemelő szállítóvezetéken és tartozékain elkészített, nem nyomás próbázható élőre kötési varratokat szappanos – vizes próbával tömörségi ellenőrzésnek is alá kell vetni. A vizsgálatokról jegyzőkönyvet kell készíteni

45

3. Szilárdsági számítások

3.1 Részlet az FGSZ Zrt. Szakági tervezési irányelvek, általános

műszaki

létesítmények

és

tartalom

felszíni

tartozékainak

technológiai

tervezéséhez

című

fejezetéből „ 3.3.1 Cső és csőkészítmények a.) A

szénhidrogén-szállító

rendszer

nagy-

és

nagy-középnyomású

technológiáinak csöveihez ötvözetlen vagy gyengén ötvözött szénacél anyagokat kell alkalmazni és betervezni. A csövek lehetnek melegen hengerelt, hidegen húzott, alkotó mentén hegesztett és spirálhegesztett kivitelűek. Anyagukat tekintve –az igénybevételtől függően- feleljenek meg az MSZ EN 10208-2 szabványnak. A varrat nélküli acélcsövek geometriai méreteit az MSZ EN 10220, MSZ EN 10216-1-4, vagy az ezeknek megfelelő külföldi, nemzetközi szabványoknak megfelelően kell megválasztani. A földbe kerülő egyenes csőszálak csak előszigeteltek lehetnek DIN 30672.”

46

A csőkészítményekkel (ívek, szűkítők, „T” idomok) szemben támasztott követelményekről jelen esetben nem szükséges részletekbe menő leírást adni, mert a szakdolgozatban vizsgált csőszakasz kizárólag egyenes cső elemet tartalmaz.

3.2 Kötelező irányelvek

A MÁV Zrt. által kiadott, a szénhidrogén szállító vezetékek gyűrűstér

nélküli, szálerősítésű polimer kompozit anyagú védőcsöves vasútkeresztezésének kialakításáról szóló dokumentum 1. és 2. számú melléklete tartalmazza az összetett igénybevételre és a minimális falvastagságra vonatkozó utasításokat.

3.2.1 1. számú melléklet

„A keresztezett vasút alatti szállítóvezeték szakasz méretezése összetett igénybevételre

A szénhidrogén szállító vezetékek tervezése során tervező feladata a beépítendő csővezeték anyagának, kiválasztása és falvastagságának meghatározása. Amennyiben tervező a 2. számú Mellékletben megadott anyagminőségű, falvastagságú csővezetéket tervezi be az ott meghatározott minimális beépítési mélységgel, úgy a vezetéket külön méreteznie nem szükséges. Amennyiben tervező a táblázatban megadott értékektől eltér, vagy más anyagminőségű csövet tervez, úgy az MSZ EN 1594 szabvány szerinti méretezési számításokat, és az összetett igénybevételre vonatkozó méretezést is el kell végezni.

A műtárgy alá kerülő haszoncső szakaszt belső statikus túlnyomásra kell méretezni az MSZ EN 1594 szerint, valamint összetett statikus és dinamikus igénybevételre is kell méretezni a Vasúti Hídszabályzat szerinti „U” jelű terhelésre. Az eredő tervezési faktor f0 maximum 0,45 legyen. „

47

3.2.2 2. számú melléklet

„Szállítócső minimális takarási mélysége és minimális falvastagsága

A méretezés a Magyarországon általános maximális üzemnyomású (MOP=63 bar túlnyomás), szénhidrogén szállítóvezetékekre készült, az 1. számú mellékletben hivatkozott szabvány és előírások szerint. Ettől eltérő maximális üzemnyomású, csőanyagú szállítóvezeték tervezése esetén el kell végezni az egyedi számítást és méretezést és azt a vasúti engedélyezési tervhez csatolni kell.”

Anyagminőség: L 415 MB Minimális takarási mélység

Szállítóvezeték névleges 2.0 m

2.5 m

3.0 m

3.5 m

DN150

4.5 mm

4.5 mm

4.5 mm

4.5 mm

DN200

4.5 mm

4.5 mm

4.5 mm

4.5 mm

DN250

6.3 mm

5.6 mm

5.6 mm

5.6 mm

DN300

7.1 mm

7.1 mm

7.1 mm

7.1 mm

DN350

8.0 mm

8.0 mm

8.0 mm

8.0 mm

DN400

8.8 mm

8.8 mm

8.8 mm

8.8 mm

DN500

11.0 mm

11.0 mm

11.0 mm

11.0 mm

DN600

14.2 mm

14.2 mm

14.2 mm

14.2 mm

DN700

16.0 mm

16.0 mm

16.0 mm

16.0 mm

DN800

17,5 mm

17.5 mm

17.5 mm

17.5 mm

DN900

17,5 mm

17,5 mm

17,5 mm

17,5 mm

DN1000

20,0 mm

20,0 mm

20,0 mm

20,0 mm

átmérője

48

3.3 Az L 415 MB jelű anyag jellemzői Szabvány:

EN 10208-2, acél cső, éghető közeget szállító csővezetékekhez,

Sűrűség:

7,85 t/m3,

Vegyi összetétel, %-ban:

C: ≤ 0,16; Si: ≤ 0,45; Mn: ≤ 1,6; Ni: ≤ 0,3; P: ≤ 0,025; S: ≤ 0,02; Cr: ≤ 0,03; Mo: ≤ 0,3; V: ≤ 0,08; N: ≤ 0,012; Nb: ≤ 0,05; Ti: ≤ 0,06; Al: 0,015-0,06; Cu: ≤ 0,25; V+Nb+Ti < 0,15; CEV < 0,42;

Szakító szilárdság:

Rm = 520 [MPa]

3.4 Szilárdsági ellenőrzés:

3.4.1 Elméleti falvastagság meghatározása:

A szilárdságilag szükséges elméleti falvastagság kiszámítása a következő képlet alapján történik: (MSZ EN 1594 : 2001.)

Olyan követelménnyel, hogy:

σ

Tmin =

p

≤ f 0 ⋅ Rt 0,5 ( θ )

pt ⋅ D 6,3 ⋅ 406,4 = = 6,169[mm ] 2 ⋅σ p 2 ⋅ 207,5

σ

p

≤ f 0 ⋅ Rt 0,5 ⇒ σ p = 207,5[MPa ]

49

ahol: pt = 6,3 [MPa]

tervezési nyomás;

D = 406,4 [mm]

a cső külső átmérője, EN 10208-2 szerint;

f0 = 0,5

tervezési tényező;

Rt0,5( θ )

a megadott minimális folyáshatár a tervezési hőmérsékleten, [MPa] 60°C és annál kisebb hőmérsékleten: Rt0,5( θ ) = Rt0,5;

Rt0,5 = 415 [MPa]

a megadott minimális folyáshatár környezeti hőmérsékleten;

σp

gyűrűfeszültség, [MPa];

Tmin

minimális falvastagság, [mm];

Egy adott csővezeték szakasz esetén a tervezési tényező (f0) értékét belső nyomásra az alábbiak szerint kell megválasztani:

- földalatti szakaszok, kivéve állomások

≤ 0,72

- alagútban lévő, folyamatosan alátámasztott szakaszok esetén

≤ 0,72

- állomások esetén

≤ 0,67

A választott falvastagság meghatározásakor, a minimálisan szükséges falvastagsághoz hozzáadandó a cső vonatkozó geometriai szabványában szereplő negatív falvastagság tűrés értéke !

50

3.4.2 Ellenőrzés belső túlnyomás és a vasút okozta külső terhelés együttes hatására

A belső túlnyomás, a külső statikus és a külső dinamikus terhelésekből származó feszültségek hatásának ellenőrzését a közúti hídszabályzat szerint kell elvégezni. Külső statikus terhelés a csővezetéket takaró talajréteg súlyából ered, állandó értéknek tekinthető. Külső dinamikus terhelést az adott csőszakasz fölött áthaladó járművek okozzák, jelen esetben vasúti járművek. A mozgó terhelés mértéke nem állandósult, és nagysága csak is csak közelítőleg ismert, ezért a szabvány három féle jármű osztályt különböztet meg, a vasúti forgalom az A kategóriába tartozik.

Adatok pt = 6,3 [MPa]

tervezési nyomás;

D = 406,4 [mm]

a cső külső átmérője, EN 10208-2 szerint;

s0 = 8,8 [mm]

falvastagság;

ReH = 415 [MPa]

folyáshatár;

n = 2 [-]

biztonsági tényező (tervezési);

f = 0,6 [-]

a talaj szilárdsági tényezője;

m = 3 [m]

a vezeték takarási mélysége;

 kN 

γ = 18  3  m 

talaj térfogat súlya;

A = 800 [kN]

jármű osztály, vasúti járműforgalomnak megfelelően, közúti hídszabályzat szerint;

Kb = 0,138 [-]

kihajlási paraméter;

Kz = 0,089 [-]

alakváltozási paraméter;

E = 210 [GPa]

rugalmassági modulus;

51

Belső túlnyomás hatására ébredő feszültség

Megengedett feszültség:

σ meg =

ReH 415 = = 207,5[ MPa ] n 2

Számított falvastagság:

s' =

D ⋅ pt 406,4 ⋅ 6,3 = = 6,08[mm ] (2 ⋅ σ meg ) + pt ( 2 ⋅ 207,5) + 6,3

Szükséges falvastagság:

s = D ≤ 300{1,1 ⋅ s ' ;1,125 ⋅ s'} mivel D > 300, ezért: s=1,125 ⋅ s’=1,125 ⋅ 6,08=6,84[mm] Tényleges biztonsági tényező:

nb =

n ⋅ s0 2 ⋅ 8,8 = = 2,9[ −] s' 6,08

Ébredő feszültség:

σb =

ReH 415 = = 143,1[ MPa ] nb 2,9

52

Talaj terhelés hatására ébredő feszültség

Sugár:

r=

D − s0 406,4 − 8,8 = = 198,8[mm ] 2 2

talaj jellemző: a=r ⋅ (1+tg30°)=198,8 ⋅ (1+tg30°)=313,58[mm] Talaj lazulási boltozat:

a 313,58 f 0,6 h= = = 0,52[m] 1000 1000

Geosztatikus nyomás: pa=m>h {γ ⋅ h; γ ⋅ m}  kN  mivel m>h, ezért pa= γ ⋅ h =18 ⋅ 0,52=9,36  2  m 

Állandó terhelés:

 kN  Pa=1,1 ⋅ pa=1,1 ⋅ 9,36=10,29  2  m 

Mértékadó terhelés:

W a=

Pa ⋅ D 10,296 ⋅ 406,4  kN  = = 4,18  1000 1000 m 53

Ébredő feszültség:

σa =

3 ⋅ K b ⋅ Wa ⋅ E ⋅ D ⋅ s0 3 ⋅ 0,138 ⋅ 4,18 ⋅ 2,1 ⋅ 1011 ⋅ 406,4 ⋅ 8,8 = 3 11 3 3 E ⋅ s0 + 3 ⋅ K z ⋅ pt ⋅ D 3 2,1 ⋅ 10 ⋅ 8,8 + 3 ⋅ 0,089 ⋅ 6,3 ⋅ 406,4

σ a = 9,08[MPa ]

54

Mozgó külső terhelés hatására ébredő feszültség

Mozgó terhelés nyomása:

pm =

A 800  kN  = = 7,02  2  2 4 ⋅ m + 19 ⋅ m + 21 4 ⋅ 3 + 19 ⋅ 3 + 21 m  2

Dinamikus tényező:

µ = m > 0,5{m > 2{1;1,53 − 0,27 ⋅ m};1,4} mivel m > 0,5 ezért µ = m > 2{1;1,53 − 0,27 ⋅ m} mivel m > 2, ezért µ = 1

Mozgó terhelés:

 kN  Pm = pm ⋅ µ = 7,02 ⋅ 1 = 7,02  2  m 

Mértékadó terhelés:

Wm =

Pm ⋅ D 7,02 ⋅ 406,4  kN  = = 2,85  1000 1000 m

Ébredő feszültség: 3 ⋅ K b ⋅ Wm ⋅ E ⋅ D ⋅ 10 −3 ⋅ s0 ⋅ 10 −3 σm = = E ⋅ ( s0 ⋅ 10 −3 ) 3 + 3 ⋅ K z ⋅ Pm ⋅ ( D ⋅ 10 −3 ) 3 1000 =

3 ⋅ 0,138 ⋅ 2,85 ⋅ 2,1 ⋅ 1011 ⋅ 406,4 ⋅ 10 −3 ⋅ 8,8 ⋅ 10 −3 2,1 ⋅ 1011 (8,8 ⋅ 10 −3 ) 3 + 3 ⋅ 0,089 ⋅ 7,02 ⋅ ( 406,4 ⋅ 10 −3 ) 3 1000

σ m = 6,19[MPa ] 55

Feszültségek összegzése Statikus feszültség:

σ s = σ b + σ a = 143,1 + 9,081 = 152,18[MPa ]

Dinamikus feszültség:

σ d = σ m = 6,19[MPa ]

Ébredő összes feszültség:

σ M = σ d + σ s = 6,192 + 152,18 = 158,37[MPa ]

Eredő biztonsági tényező:

n eredő =

ReH

σM

=

415 = 2,62[− ] 158,372

Tényleges tervezési tényező:

f 0t =

1 n eredő

=

1 = 0,38 [-] 2,62

Szilárdsági nyomáspróbánál ébredő feszültség 212,82 [MPa] ami kisebb, mint a 0,95 ⋅ 415=394,25[MPa] feszültség, tehát a csővezeték szakasz szilárdságilag megfelel!

56

A levezetett számításokból is jól látható, hogy a három féle terhelésből származó feszültségek között nagyságrendi eltérések vannak. A belső túlnyomásból eredő feszültség a legmagasabb 143,1 [MPa], ehhez képest a talajterhelésből eredő feszültség 9,08 [MPa], a dinamikus terhelésből eredő pedig 6,19 [MPa]. Első ránézésre ki lehetne jelenteni, hogy a legkisebb ébredő feszültség elhanyagolható, de ez felelőtlen cselekedet lenne, ugyanis hiába alacsony ez az érték, a periodikussága miatt – különösen igaz ez a jelen helyzetre – fárasztásos szilárdsági igénybevételről beszélhetünk. Károsodást viszont nem okoz, mivel az acéloknál van egy jól meghatározható feszültség érték, ami alatt végtelen ciklusszámú terhelést tudnak elviselni. Ennek, és az alacsony ébredő feszültségnek köszönhető, hogy a szabvány nem tér ki külön a kifáradásra történő mértezésre.

Szélsőséges esetben elérhető lenne az az állapot, hogy a mozgó külső terhelés hatása elhanyagolhatónak tekinthető legyen, azáltal, hogy a csövet megfelelő mélységbe fektetjük, ez a vizsgált csőszakasz esetén – ha csak a takarási mélységen változtatunk - a következő eredményt kapjuk, 25 m-es mélységgel számolva: a σ m = 0,44 [MPa]. Ez az eset a való életben nem alkalmazott módszer, ugyanis gazdasági és technológia problémákat vet fel.

Tovább boncolgatva a külső terhelések hatását – itt már a statikus és dinamikus komponenseket figyelembe véve – ismételten kiemelhetjük, hogy a belső túlnyomás terheléséhez képest, nagyságrendekkel kisebb feszültség növekedést okoznak. Ennek ellenére, hogy a haszoncsövet megóvják a külső terhelésektől, védőcsövet alkalmaztak, mely számos problémát okoz az építés, és az üzemeltetés során: -

a védőcsőben az aktív korrózió védelem teljesen működésképtelenné válik,

-

a haszoncső és a védőcső végei közti hézagot sohasem sikerült megfelelően víz és oxigén záróra kialakítani és így a bejutott nem kívánatos anyagok, jelentős korróziós károkat okoznak.

-

az építés során nehézkes a haszoncső behelyezése a védőcsőbe,

-

távtartó gyűrűket kell alkalmazni a haszoncső központosítására. 57

Napjainkban kezd elterjedté válni a már ismertetett bevonattal erősített cső alkalmazása, olyan helyeken is, ahol eddig szóba sem jöhetett volna a védőcső nélküli keresztezés, a legjobb példa erre a most vizsgált eset is, a vasút. Ezt a szabvány (MSZ EN 1594:2001) is speciális keresztezésként kezeli. A szilárdsági számításból is jól látható, hogy a haszoncső, erősített bevonat nélkül is megfelelne a vizsgált körülményekkel szemben, de a passzív korrózió védelem és az egyéb mechanikai behatások miatt szükséges az alkalmazása.

58

3.5 Példák más csővezeték anyag alkalmazására 3.5.1 L 290 MB jelű acél szilárdsági ellenőrzése

Az első vizsgált acél egy alacsonyabb folyáshatárú anyag, a ténylegesen beépítetthez képest. A szemléletesebb végeredmény érdekében a többi adatban nem történt változtatás.

Elméleti falvastagság meghatározása A szilárdságilag szükséges elméleti falvastagság kiszámítása a következő képlet alapján történik: (MSZ EN 1594 : 2001.)

Olyan követelménnyel, hogy:

σ

Tmin =

p

≤ f 0 ⋅ Rt 0,5 ( θ )

pt ⋅ D 6,3 ⋅ 406,4 = = 8,82[mm] 2 ⋅σ p 2 ⋅ 145

σ

p

≤ f 0 ⋅ Rt 0,5 ⇒ σ p = 145[MPa ]

ahol: pt = 6,3 [MPa]

tervezési nyomás;

D = 406,4 [mm]

a cső külső átmérője, EN 10208-2 szerint;

f0 = 0,5

tervezési tényező;

Rt0,5( θ )

a megadott minimális folyáshatár a tervezési hőmérsékleten, [MPa] 60°C és annál kisebb hőmérsékleten: Rt0,5( θ ) = Rt0,5;

Rt0,5 = 290 [MPa]

a megadott minimális folyáshatár környezeti hőmérsékleten; 59

σp

gyűrűfeszültség, [MPa];

Tmin

minimális falvastagság, [mm];

60

Ellenőrzés belső túlnyomásra, és a külső terhelések együttes hatására Adatok:

pt = 6,3 [MPa]

tervezési nyomás;

D = 406,4 [mm]

a cső külső átmérője, EN 10208-2 szerint;

s0 = 10,0 [mm]

falvastagság;

ReH = 290 [MPa]

folyáshatár;

n = 2 [-]

biztonsági tényező (tervezési);

f = 0,6 [-]

a talaj szilárdsági tényezője;

m = 3 [m]

a vezeték takarási mélysége;

 kN 

γ = 18  3  m 

talaj térfogat súlya;

A = 800 [kN]

jármű osztály, vasúti járműforgalomnak megfelelően, közúti hídszabályzat szerint;

Kb = 0,138 [-]

kihajlási paraméter;

Kz = 0,089 [-]

alakváltozási paraméter;

E = 210 [GPa]

rugalmassági modulus;

61

Belső túlnyomás hatására ébredő feszültség

Megengedett feszültség:

σ meg =

ReH 290 = = 145[ MPa ] n 2

Számított falvastagság:

s' =

D ⋅ pt 406,4 ⋅ 6,3 = = 8,64[mm ] (2 ⋅ σ meg ) + pt ( 2 ⋅ 145) + 6,3

Szükséges falvastagság:

s = D ≤ 300{1,1 ⋅ s ' ;1,125 ⋅ s'} mivel D > 300, ezért: s=1,125 ⋅ s’=1,125 ⋅ 8,64=9,72[mm] Tényleges biztonsági tényező:

nb =

n ⋅ s0 2 ⋅ 10 = = 2,31[ −] s' 8,64

Ébredő feszültség:

σb =

ReH 290 = = 125,5[ MPa ] nb 2,31

62

Talaj terhelés hatására ébredő feszültség

Sugár:

r=

D − s0 406,4 − 10 = = 198,2[mm] 2 2

talaj jellemző: a=r ⋅ (1+tg30°)=198,2 ⋅ (1+tg30°)=312,63[mm] Talaj lazulási boltozat:

a 312,63 f 0,6 h= = = 0,52[m ] 1000 1000

Geosztatikus nyomás: pa=m>h {γ ⋅ h; γ ⋅ m}  kN  mivel m>h, ezért pa= γ ⋅ h =18 ⋅ 0,52=9,36  2  m 

Állandó terhelés:

 kN  Pa=1,1 ⋅ pa=1,1 ⋅ 9,36=10,29  2  m 

Mértékadó terhelés:

W a=

Pa ⋅ D 10,29 ⋅ 406,4  kN  = = 4,18  1000 1000 m

63

Ébredő feszültség:

σa =

3 ⋅ K b ⋅ Wa ⋅ E ⋅ D ⋅ s0 3 ⋅ 0,138 ⋅ 4,18 ⋅ 2,1 ⋅ 1011 ⋅ 406,4 ⋅ 10 = 3 11 3 3 E ⋅ s0 + 3 ⋅ K z ⋅ pt ⋅ D 3 2,1 ⋅ 10 ⋅ 10 + 3 ⋅ 0,089 ⋅ 6,3 ⋅ 406,4

σ a = 7,032[MPa ]

64

Mozgó külső terhelés hatására ébredő feszültség

Mozgó terhelés nyomása:

pm =

A 800  kN  = = 7,02  2  2 4 ⋅ m + 19 ⋅ m + 21 4 ⋅ 3 + 19 ⋅ 3 + 21 m  2

Dinamikus tényező:

µ = m > 0,5{m > 2{1;1,53 − 0,27 ⋅ m};1,4} mivel m > 0,5 ezért µ = m > 2{1;1,53 − 0,27 ⋅ m} mivel m > 2, ezért µ = 1

Mozgó terhelés:

 kN  Pm = pm ⋅ µ = 7,02 ⋅ 1 = 7,02  2  m 

Mértékadó terhelés:

Wm =

Pm ⋅ D 7,02 ⋅ 406,4  kN  = = 2,85  1000 1000 m

Ébredő feszültség: 3 ⋅ K b ⋅ Wm ⋅ E ⋅ D ⋅ 10 −3 ⋅ s0 ⋅ 10 −3 σm = = E ⋅ ( s0 ⋅ 10 −3 ) 3 + 3 ⋅ K z ⋅ Pm ⋅ ( D ⋅ 10 −3 ) 3 1000 =

3 ⋅ 0,138 ⋅ 2,85 ⋅ 2,1 ⋅ 1011 ⋅ 406,4 ⋅ 10 −3 ⋅ 10 ⋅ 10 −3 2,1 ⋅ 1011 (10 ⋅ 10 −3 ) 3 + 3 ⋅ 0,089 ⋅ 7,02 ⋅ (406,4 ⋅ 10 −3 ) 3 1000

σ m = 4,8[MPa ] 65

Feszültségek összegzése Statikus feszültség:

σ s = σ b + σ a = 143,1 + 9,081 = 132,53[MPa ]

Dinamikus feszültség:

σ d = σ m = 4,8[MPa ]

Ébredő összes feszültség:

σ M = σ d + σ s = 4,8 + 132,53 = 137,33[MPa ]

Eredő biztonsági tényező:

neredő =

ReH

σM

=

290 = 2,1[− ] 137,33

Tényleges tervezési tényező:

f 0t =

1 n eredő

=

1 = 0,47 [-] 2,1

Szilárdsági nyomáspróbánál ébredő feszültség 188,3 [MPa] ami kisebb, mint a 0,95 ⋅ 290=275,5[MPa] feszültség, tehát a csővezeték szakasz ebben az esetben is szilárdságilag megfelel!

66

3.5.2 L 555 MB jelű acél szilárdsági ellenőrzése

A második vizsgált acél egy magasabb folyáshatárú anyag, a ténylegesen beépítetthez képest. A szemléletesebb végeredmény érdekében a többi adatban nem történt változtatás.

Elméleti falvastagság meghatározása A szilárdságilag szükséges elméleti falvastagság kiszámítása a következő képlet alapján történik: (MSZ EN 1594 : 2001.)

Olyan követelménnyel, hogy:

σ

Tmin =

p

≤ f 0 ⋅ Rt 0,5 ( θ )

pt ⋅ D 6,3 ⋅ 406,4 = = 4,61[mm] 2 ⋅σ p 2 ⋅ 277,5

σ

p

≤ f 0 ⋅ Rt 0,5 ⇒ σ p = 277,5[MPa ]

ahol: pt = 6,3 [MPa]

tervezési nyomás;

D = 406,4 [mm]

a cső külső átmérője, EN 10208-2 szerint;

f0 = 0,5

tervezési tényező;

Rt0,5( θ )

a megadott minimális folyáshatár a tervezési hőmérsékleten, [MPa] 60°C és annál kisebb hőmérsékleten: Rt0,5( θ ) = Rt0,5;

Rt0,5 = 555 [MPa]

a megadott minimális folyáshatár környezeti hőmérsékleten;

σp

gyűrűfeszültség, [MPa];

Tmin

minimális falvastagság, [mm]; 67

Ellenőrzés belső túlnyomásra, és a külső terhelések együttes hatására Adatok:

pt = 6,3 [MPa]

tervezési nyomás;

D = 406,4 [mm]

a cső külső átmérője, EN 10208-2 szerint;

s0 = 5,6 [mm]

falvastagság;

ReH = 555 [MPa]

folyáshatár;

n = 2 [-]

biztonsági tényező (tervezési);

f = 0,6 [-]

a talaj szilárdsági tényezője;

m = 3 [m]

a vezeték takarási mélysége;

 kN 

γ = 18  3  m 

talaj térfogat súlya;

A = 800 [kN]

jármű osztály, vasúti járműforgalomnak megfelelően, közúti hídszabályzat szerint;

Kb = 0,138 [-]

kihajlási paraméter;

Kz = 0,089 [-]

alakváltozási paraméter;

E = 210 [GPa]

rugalmassági modulus;

68

Belső túlnyomás hatására ébredő feszültség

Megengedett feszültség:

σ meg =

ReH 555 = = 277,5[ MPa ] n 2

Számított falvastagság:

s' =

D ⋅ pt 406,4 ⋅ 6,3 = = 4,56[mm] (2 ⋅ σ meg ) + pt ( 2 ⋅ 277,5) + 6,3

Szükséges falvastagság:

s = D ≤ 300{1,1 ⋅ s ' ;1,125 ⋅ s'} mivel D > 300, ezért: s=1,125 ⋅ s’=1,125 ⋅ 4,56=5,13[mm] Tényleges biztonsági tényező:

nb =

n ⋅ s0 2 ⋅ 5,6 = = 2,45[− ] s' 4,56

Ébredő feszültség:

σb =

ReH 555 = = 226,53[ MPa ] nb 2,45

69

Talaj terhelés hatására ébredő feszültség

Sugár:

r=

D − s0 406,4 − 5,6 = = 200,4[mm ] 2 2

talaj jellemző: a=r ⋅ (1+tg30°)=200,4 ⋅ (1+tg30°)=316,1[mm] Talaj lazulási boltozat:

a 316,1 f 0,6 h= = = 0,52[m] 1000 1000

Geosztatikus nyomás: pa=m>h {γ ⋅ h; γ ⋅ m}  kN  mivel m>h, ezért pa= γ ⋅ h =18 ⋅ 0,52=9,36  2  m 

Állandó terhelés:

 kN  Pa=1,1 ⋅ pa=1,1 ⋅ 9,36=10,29  2  m 

Mértékadó terhelés:

W a=

Pa ⋅ D 10,29 ⋅ 406,4  kN  = = 4,18  1000 1000 m 70

Ébredő feszültség:

σa =

3 ⋅ K b ⋅ Wa ⋅ E ⋅ D ⋅ s0 3 ⋅ 0,138 ⋅ 4,18 ⋅ 2,1 ⋅ 1011 ⋅ 406,4 ⋅ 5 = 3 11 3 3 E ⋅ s0 + 3 ⋅ K z ⋅ pt ⋅ D 3 2,1 ⋅ 10 ⋅ 5 + 3 ⋅ 0,089 ⋅ 6,3 ⋅ 406,4

σ a = 22,74[MPa ]

71

Mozgó külső terhelés hatására ébredő feszültség

Mozgó terhelés nyomása:

pm =

A 800  kN  = = 7,02  2  2 4 ⋅ m + 19 ⋅ m + 21 4 ⋅ 3 + 19 ⋅ 3 + 21 m  2

Dinamikus tényező:

µ = m > 0,5{m > 2{1;1,53 − 0,27 ⋅ m};1,4} mivel m > 0,5 ezért µ = m > 2{1;1,53 − 0,27 ⋅ m} mivel m > 2, ezért µ = 1

Mozgó terhelés:

 kN  Pm = pm ⋅ µ = 7,02 ⋅ 1 = 7,02  2  m 

Mértékadó terhelés:

Wm =

Pm ⋅ D 7,02 ⋅ 406,4  kN  = = 2,85  1000 1000 m

Ébredő feszültség: 3 ⋅ K b ⋅ Wm ⋅ E ⋅ D ⋅ 10 −3 ⋅ s0 ⋅ 10 −3 σm = = E ⋅ ( s0 ⋅ 10 −3 ) 3 + 3 ⋅ K z ⋅ Pm ⋅ ( D ⋅ 10 −3 ) 3 1000 =

3 ⋅ 0,138 ⋅ 2,85 ⋅ 2,1 ⋅ 1011 ⋅ 406,4 ⋅ 10 −3 ⋅ 5,6 ⋅ 10 −3 2,1 ⋅ 1011 (5,6 ⋅ 10 −3 ) 3 + 3 ⋅ 0,089 ⋅ 7,02 ⋅ ( 406,4 ⋅ 10 −3 ) 3 1000

σ m = 15,3[MPa ] 72

Feszültségek összegzése Statikus feszültség:

σ s = σ b + σ a = 226,53 + 22,74 = 249,27[MPa ]

Dinamikus feszültség:

σ d = σ m = 15,3[MPa ]

Ébredő összes feszültség:

σ M = σ d + σ s = 15,3 + 249,27 = 264,57[MPa ]

Eredő biztonsági tényező:

neredő =

ReH

σM

=

555 = 2,09[−] 264,57

Tényleges tervezési tényező:

f 0t =

1 n eredő

=

1 = 0,47 [-] 2,09

Szilárdsági nyomáspróbánál ébredő feszültség 338,4 [MPa] ami kisebb, mint a 0,95 ⋅ 555=527,25[MPa] feszültség, tehát a csővezeték szakasz ebben az esetben is szilárdságilag megfelel!

73

A három megvizsgált anyag közül nem lehetséges egyszerűen kiválasztani a megfelelőt, ugyanis többféle szempontot kell figyelembe venni, különös képen nehéz ez a feladat, amikor egy már meglévő csővezetékbe kell beépíteni utólagosan egy csőszakaszt. Az megfelelő anyag kiválasztása során kompromisszumokat kell kötni, több szempont alapján: Az anyagminőséget behatárolja egy felől a szabvány, hogy mit lehet alkalmazni, másfelől pedig a szilárdsági számítás, ami a leggyengébb szükséges anyagminőséget és minimális falvastagságot határozza meg. A következő szempont főleg meglévő vezetékbe történő szakasz cserénél vet fel problémákat. Egy meglévő, régi, rosszabb minőségű csőhöz körülményes hozzáhegeszteni az új, jó minőségű csövet. Ezt a helyzetet tovább ronthatja, hogyha a falvastagságban is vannak eltérések. A gazdaságosságot is szem előtt kell tartani, ugyanis meg kell vizsgálni, hogy melyik megoldás az olcsóbb, a rossz minőségű anyag vastagabb fallal, vagy a vékonyabb falú cső jobb minőségű anyagból. Általában a vékonyabb falú cső olcsóbb, hiába van jó minőségű anyagból. Ennek az az oka, hogy kevesebb anyag van benne, ami a két összehasonlított anyagnál is jól látható, hogy a rosszabb minőségű anyag falvastagságához képest a jobb minőségűé csak fele olyan vastag. A gazdasági szemponthoz tartozik még az élettartam figyelembe vétele is. Nem érdemes egy nagyon régi vezetéket kiváltani egy szakaszon drága, jó anyagminőségű csővel, ha előreláthatóan néhány éven belül a teljes vezeték selejtezésre kerül. Konkrétan a vizsgált csőszakasz is ilyen.

Hiába vannak ma már szigorúbb szabványok, követelmények, mint amikor a régi vezetékek épültek, ezek általában csak komplett, új vezetéképítésekre vonatkoznak.

74

4. Összefoglalás

A téma feldolgozása során ismertettem a szállított közeg, azaz a földgáz keletkezését, kitermelését és szállítását, kiemelve a magyarországi földgázszállító távvezeték rendszer felépítését, működését. Az ilyen rendszerek elkerülhetetlen velejárója, hogy más műtárgyakat keresztezzen, pl. más csővezetékek, utak, vasút. Ezekben az esetekben különös figyelmet kell fordítani a csővezeték érintett szakaszának méretezésére, mivel itt a belső nyomáson és a talajterhelésen felül, külső dinamikus terheléssel is számolni kell. Továbbiakban részletesen kifejtettem a csővezeték-vasút keresztezésénél elvégzett műtárgykiváltási munkálatok menetét, szabvány által előírt feladatokat. Műtárgykiváltás esetén elkerülhetetlen, a beépítendő új csővezeték szakasz szilárdsági ellenőrzése. Ez itt olyan szempontból fontos, hogy egy teljesen új technológiai megoldást alkalmaztak. Ennek a lényege, hogy a meglévő védőcsőhaszoncső párosítást cserélték le egy műanyag és üvegszál bevonattal erősített csőre, tehát a haszoncső egyben a külső terhelések viselésére is szolgál. A szilárdsági ellenőrzés során egyértelműen kiderült, hogy a hosszú évtizedeken keresztül alkalmazott védőcsöves műtárgykeresztezés egy fölösleges, és rengeteg hibát magában rejtő megoldás volt. A számításokból jól látszik, hogy az acélcső bármiféle bevonat nélkül is képes ellenállni a belső és külső terheléseknek. Az újabb szabványok és előírások már egyértelműen a védőcső elhagyását preferálják.

75

5. Summary In my thesis I reviewed the formation, exploitation and transportation of natural gas, emphasizing the structure and function of natural gas transmission pipeline system in Hungary. By these systems it is unavoidable to cross other constructional works, eg. other pipelines, roads and railways. In these cases, special attention should be paid to the sizing of the relevant section of the pipeline, because moreover the internal pressure and the soil load, an external dynamic load is present. In the next topics I explained the processes of exchanging the constructional works by the intersection of the pipeline and railway, and the tasks provided by the standards. In these cases it is inevitable to control the endurance of the new pipeline. This is very important because a whole new technological approach has been used. This is about replace the existing protecting tube - pipeline pairing by a fiberglass reinforced pipe with plastic coating, so the pipe is suitable for the external loads as well. The endurance controls clearly showed that the protective tube used in crossing artifical objects over the many decades was an unnecessary, and a lot of error-prone solution. The calculation clearly shows that the steel tube without any coating is able to resist internal and external pressures, The new norms and standards are clearly prefer to leave the protective tube.

76

6. Irodalomjegyzék [1] Dr. Tihanyi László: Szénhidrogén-szállítás I-II, Egyetemi jegyzet, Miskolc 2010 [2] Dr. Hartai Éva: Kőolaj.pdf, Miskolci Egyetem, 2007 [3] MSZ EN 1594 Gázellátó rendszerek. 16 bar-nál nagyobb üzemi nyomású csővezetékek. Műszaki követelmények. 2001. június [4] 79/2005 GKM rendelet [5] Szakági tervezési irányelvek. Általános műszaki tartalom felszíni technológiai létesítmények és tartozékainak tervezéséhez. FGSZ Zrt. 2009. [6] MÁV ZRt. engedélyezési terv. Műtárgy kiváltása, Kistokaj - Vargahegy DN 400, PN 64 gázvezeték 2+070 – 2+130 km+m szelvényében, Miskolc-Budapest. 2010. [7] Gyűrűstér nélküli védelem MÁV engedélye – 1 sz melléklet_ statika. [8] Gyűrűstér nélküli védelem MÁV engedélye – 2 sz melléklet_takarás, falvastagság.

77

Mellékletek 1. SZÁMÚ RAJZMELLÉKLET: KISTOKAJ-VARGAHEGY GÁZVEZETÉK EREDETI NYOMVONALA ÉS A KIVÁLTÁS HELYE

2. SZÁMÚ RAJZMELLÉKLET: KISTOKAJ-VARGAHEGY GÁZVEZETÉK ÉS A BUDAPEST-MISKOLC VASÚT KERESZTEZÉS HOSSZ-SZELVÉNY RAJZA

78

1. számú rajzmelléklet A rajzon az eredeti csővezeték nyomvonala látható, bejelölve a kiváltás helye.

79