Сооружение и ремонт подводных трубопроводов

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 
высшего образования 

«Томский государственный архитектурно-строительный университет» 

 
 

Серия «Учебники ТГАСУ» 

 
 

В.И. Хижняков, Д.Ю. Орлов 

 
 

СООРУЖЕНИЕ И РЕМОНТ  
ПОДВОДНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ 

 
 
 
 

 
 

Рекомендовано Учебно-методическим советом ТГАСУ  
в качестве учебного пособия для бакалавров,  
обучающихся по направлениям подготовки  
21.03.01 «Нефтегазовое дело»  
и 23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы» 

 
 
 
 
 
 
 
 

Томск 

Издательство ТГАСУ 

2019 

УДК 622.692.4 (07) 
ББК 39.7я73 

 

Серия «Учебники ТГАСУ» основана в 2013 году 

 

Хижняков, В.И. Сооружение и ремонт подводных 

трубопроводов [Текст]: учебное пособие / В.И. Хижняков, 
Д.Ю. Орлов. – Томск:  Изд-во Том. гос. архит.-строит. унта, 2019. – 276 с. 

ISBN 978-5-93057-876-8 

 

В учебном пособии изложены современные методики опреде
ления качества трубопроводостроительных материалов при производстве работ по сооружению и ремонту объектов трубопроводного 
транспорта нефти и газа. Рассмотрены основные методы и положения 
по организации и технологии пооперационного контроля качества 
изоляционных покрытий магистральных нефтегазопроводов. Приведены схемы и порядок работы с приборами контроля качества изоляционных материалов. 

Пособие предназначено для бакалавров, обучающихся по на
правлениям подготовки 21.03.01 «Нефтегазовое дело» и 23.03.02 
«Наземные транспортно-технологические комплексы». 

 

УДК 622.692.4 (07)
ББК 39.7я73

 

Рецензенты: 
Ю.А. Власов, докт. техн. наук, декан механико-технологического факультета Томского государственного архитектурно-строительного университета; 
Ю.А. Кудашкин, начальник производственного отдела 
защиты от коррозии ООО «Газпром трансгаз Томск». 

 

ISBN 978-5-93057-876-8
© Томский государственный

архитектурно-строительный
университет, 2019

© Хижняков В.И., Орлов Д.Ю., 2019

Х43

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие ................................................................................. 5 
Глоссарий ..................................................................................... 7 
Часть I ..........................................................................................11 
1. Инженерная подготовка подводных работ при 
сооружении и ремонте подводных переходов 
магистральных нефтегазопроводов .........................................11 

1.1. Сооружение временного водомерного поста ....................12 
1.2. Обозначение зоны подводного перехода на 
местности ..................................................................................15 
1.3. Выбор места строительной площадки ...............................19 
1.4. Методы строительства подводных переходов ..................22 

Контрольные вопросы ..................................................................47 
2. Промер глубин на подводных переходах 
магистральных нефтегазопроводов с использованием 
эхолотов и гидролокаторов .......................................................48 

2.1. Промер глубин дна эхолотами ...........................................48 
2.2. Гидролокация бокового обзора .........................................57 

Контрольные вопросы ..................................................................62 
3. Обследование технического состояния подводного 
перехода магистрального нефтегазопровода ..........................63 

3.1. Определение планово-высотного положения 
подводного перехода ................................................................63 
3.2. Определение состояния изоляции и эффективности 
электрохимической защиты .....................................................66 
3.3. Порядок выполнения работ при обследовании 
подводных переходов с применением внутритрубных 
средств технической диагностики ............................................72 

Контрольные вопросы ................................................................ 115 
4. Ликвидация аварийных повреждений на подводных 
переходах магистральных нефтегазопроводов..................... 117 

4.1. Испытание и засыпка трубопроводов ............................. 125 
4.2. Особенности прокладки морских трубопроводов .......... 128 

Контрольные вопросы ................................................................ 133 

Часть II ....................................................................................... 134 
Лабораторная работа № 1. Определение переходного 
сопротивления изолированных трубопроводов на основе 
электрохимических измерений .................................................. 134 
Лабораторная работа № 2. Определение температуры 
размягчения нефтяных битумов, применяемых для 
изоляции трубопроводов ............................................................ 142 
Лабораторная работа № 3. Определение пенетрации 
нефтяного битума (глубины проникновения иглы) .................. 147 
Лабораторная работа № 4. Определение дуктильности 
(растяжимости) нефтяного битума ............................................ 167 
Лабораторная работа № 5. Определение адгезии 
мастичной и полимерной изоляции к стальной 
поверхности трубопровода ........................................................ 187 
Лабораторная работа № 6. Определение толщины 
изоляционного покрытия на трубопроводе 
с использованием магнитного толщиномера ............................ 197 
Лабораторная работа № 7. Определение сплошности 
изоляционного покрытия трубопровода с использованием 
искрового дефектоскопа ............................................................. 206 
Лабораторная работа № 8. Обнаружение дефектов 
в изоляционном покрытии подземных трубопроводов 
с использованием искателя повреждений изоляции  
ИПИ-95 ....................................................................................... 219 
Лабораторная работа № 9. Испытание на плотность 
(герметичность) сварных соединений керосином ..................... 231 
Лабораторная работа № 10. Определение температуры 
хрупкости нефтебитумов для изоляции подземных 
стальных трубопроводов ............................................................ 237 
Список рекомендуемой литературы ...................................... 270 
Приложение 1. Техника безопасности при выполнении 
работ ............................................................................................ 271 
Приложение 2. Оформление лабораторных работ ................... 273 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Цель курса «Сооружение и ремонт подводных трубопроводов», имеющего производственно-практическую направленность, – научить студентов правильно применять многообразие 
существующих технологий и материалов в системе трубопроводного транспорта нефти и газа. Учебное пособие по изучению 
свойств трубных и резервуарных сталей, изоляционных покрытий трубопроводов и резервуаров является необходимой и обязательной составляющей учебного процесса при изучении курса. 

Книга состоит из двух частей. 
Первая часть содержит теоретический материал по подготовке и строительству подводных переходов, обследованию их 
технического состояния и ликвидации возможных аварий и состоит из четырех разделов, а именно: 

1) инженерная подготовка подводных работ при сооружении и ремонте подводных переходов магистральных нефтегазопроводов; 

2) промер глубин на подводных переходах магистральных 
нефтегазопроводов с помощью эхолотов и гидролокаторов; 

3) обследование технического состояния подводного перехода магистрального нефтегазопровода; 

4) ликвидация аварийных повреждений на подводных переходах магистральных нефтегазопроводов. 

Вторая часть – лабораторные работы. При выполнении лабораторных работ учащиеся осваивают приборы, принадлежности, оборудование и материалы, технику обращения с ними, 
способы их применения. Осваивают методы обработки опытных 
данных, учатся сопоставлять, обрабатывать и анализировать результаты экспериментов, делать выводы по следующим лабораторным работам: 

1) определение температуры размягчения нефтяных битумов, применяемых для изоляции трубопроводов; 

Сооружение и ремонт подводных трубопроводов 

6 

2) определение пенетрации нефтяного битума (глубины 
проникновения иглы); 

3) определение дуктильности (растяжимости) нефтяного 
битума; 

4) определение переходного сопротивления изолированных трубопроводов на основе результатов электрохимических 
измерений; 

5) определение адгезии мастичной и полимерной изоляции 
к стальной поверхности трубопровода; 

6) определение толщины изоляционного покрытия на трубопроводе с помощью магнитного толщиномера; 

7) определение сплошности изоляционного покрытия трубопровода с помощью искрового дефектоскопа; 

8) обнаружение дефектов в изоляционном покрытии подземных трубопроводов с помощью искателей повреждений изоляции ИПИ-95; 

9) испытание на плотность (герметичность) сварных соединений керосином; 

10) определение температуры хрупкости нефтяных битумов для изоляции подземных стальных трубопроводов. 

В приложениях 1 и 2 изложены соответственно требования 
безопасности при выполнении работ и требования к оформлению работ. 

Учебное пособие предназначено для бакалавров по направлениям подготовки 21.03.01 «Нефтегазовое дело» и 23.03.02 
«Наземные транспортно-технологические комплексы». 

 

ГЛОССАРИЙ 

Абсолютная погрешность – разность между отдельными 
измерениями xi и средним x. 

Аддитивность (от лат. additivus – прибавляемый) – свой
ство величин, состоящее в том, что значение величины, соответствующее целому объекту, равно сумме значений величин, соответствующих его частям, в некотором классе возможных разбиений объекта на части. Например, аддитивность объѐма 
означает, что объѐм целого тела равен сумме объѐмов составляющих его частей. 

Ареометр – прибор, который представляет собой стеклянную полую трубку, зауженную в верхней части и герметично 
запаянную с обоих концов. В нижней части ареометра находится груз (как правило, металлическая дробь), вверху – шкала 
плотности. Предназначен для измерения плотности жидкости. 

Бензин – фракция нефти плотностью 700–780 кг/м3. Смесь 
лѐгких углеводородов с температурой кипения 30–160 °С, получаемая перегонкой или крекингом. 

Битумы – твѐрдые или жидкие чѐрного цвета водонерастворимые смеси углеводородов и их кислородных, сернистых 
и азотистых производных. Содержат масла, смолы и асфальтены. Битумы искусственные – продукты, получаемые из остатков 
перегонки нефти, крекинга и очистки масел. Битумы природные – продукты природного преобразования нефти, подвергшейся выветриванию. В зависимости от условий формирования 
различают мальты, асфальты, кериты и другие разновидности 
битумов. 

Деформация (от лат. deformatio – искажение) – изменение 

взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет собой 
результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается измене

Сооружение и ремонт подводных трубопроводов 

8 

нием величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение. 

Доверительный интервал – это интервал значений измеря
емой физической величины, в который попадает еѐ истинное 
значение, но не точно, а с некоторой вероятностью α. 

Косвенные измерения – исследуемая величина не может 

быть получена непосредственно, а находится путѐм расчѐтов по 
результатам измерений других величин. 

Коэффициент теплового объѐмного расширения μ – это 

относительное изменение объѐма жидкости при изменении температуры на 1 градус. 

Магистральный трубопровод – трубопроводная система 

с давлением более 1,2 МПа, позволяющая транспортировать углеводороды с промысла на нефтегазоперерабатывающие заводы 
и другим потребителям. 

Мазут – густая жидкость тѐмно-коричневого цвета плот
ностью 890–1000 кг/м3, остаток после отгона от нефти бензина, 
лигроина, керосина и фракций дизельного топлива. Применяют 
как жидкое котельное топливо (удельная теплота сгорания 
38 МДж/кг), а также как сырьѐ для производства моторных топлив, битума и кокса. 

Нафта (лигроин) – фракция нефти, выкипающая в преде
лах 105–160 °С. Плотность 780–790 кг/м3. Путѐм риформинга 
перерабатывается в высокооктановый бензин. 

Нефтепровод – сооружение для транспортировки нефти, 

в состав которого входят трубопровод, насосные станции 
и хранилища. Различают нефтепроводы промысловые и магистральные. 

Нефтепродукты – смеси углеводородов, а также индивиду
альные химические соединения, получаемые из нефти и нефтяных газов. Используются в качестве топлив, смазочных материалов, электроизоляционных сред, растворителей и нефтехимического сырья. 

Глоссарий 

9 

Нефтехимия – 1) раздел химии, изучающий химизм пре
вращений углеводородов нефти и природного газа в полезные 
продукты и сырьевые материалы; 2) раздел химической технологии (второе название – нефтехимический синтез), описывающий технологические процессы, применяемые в промышленности при переработке нефти и природного газа, – ректификация, 
крекинг, риформинг, алкилирование, изомеризация, коксование, 
пиролиз, дегидрирование (в том числе окислительное), гидрирование, гидратация, аммонолиз, окисление, нитрование и др.; 
3) отрасль химической промышленности, включающая производства, общей чертой которых является глубокая химическая 
переработка углеводородного сырья (фракций нефти, природного и попутного газа). 

Нефть (из тур. neft) – природная маслянистая горючая 

жидкость со специфическим запахом, состоящая в основном из 
сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы 
и некоторых других химических соединений. 

Плотность – скалярная физическая величина, определяе
мая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объѐму или площади. 

Прямые измерения дают непосредственно значения исследу
емой величины, которые могут быть отсчитаны на шкале прибора. 

Систематическая погрешность является либо постоянной, 

либо изменяется по какому-либо закону в процессе измерений. 

Случайными погрешностями называют погрешности, воз
никающие из-за многих причин, действующих в каждом отдельном измерении различным образом. 

Трубопровод – устройство или сооружение из плотно со
единѐнных труб, предназначенное для транспортировки жидких, 
газообразных или сыпучих веществ. В зависимости от транспортируемой среды для трубопроводов используются термины: водопроводы, газопроводы, паропроводы, нефтепроводы, воздухопроводы, маслопроводы, молокопроводы и т. д. 

Сооружение и ремонт подводных трубопроводов 

10 

Трубопровод-лупинг – трубопровод на отдельных участках 

газопровода, проложенный параллельно ему для увеличения 
производительности. 

Трубопроводная арматура – устройство, устанавливаемое 

на трубопроводах, агрегатах, сосудах и предназначенное для 
управления (отключения, распределения, сброса, смешивания, 
фазоразделения) потоками рабочих сред (жидкой, газообразной, 
газожидкостной, порошкообразной, суспензии и т. п.) путѐм изменения площади проходного сечения. Трубопроводная арматура характеризуется двумя главными параметрами: условным 
проходом (номинальным размером) и условным (номинальным) 
давлением. 

Трубопроводный транспорт – нефтепровод, продуктопро
вод, газопровод, по которому производится перекачка от одного 
пункта до другого. 

Углеводороды – органические соединения, молекулы кото
рых построены только из углерода и водорода. Важнейшие компоненты нефти и природного газа. 

 

ЧАСТЬ I 

11 

1. ИНЖЕНЕРНАЯ ПОДГОТОВКА ПОДВОДНЫХ РАБОТ 
ПРИ СООРУЖЕНИИ И РЕМОНТЕ  
ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ  
МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕГАЗОПРОВОДОВ 

Перед началом строительства подводных переходов трубопроводов проводят геодезические и гидрометрические работы, связанные с промерами глубин в створе перехода и определением скоростей потока и планового положения разрабатываемой подводной траншеи. Наиболее важными являются работы 
по составлению фактического профиля и планового положения 
подводной траншеи. Промеры глубин для составления продольного профиля достаточно делать 3 раза: 

1) перед началом разработки траншеи для выявления соответствия фактического профиля дна реки проектному; 

2) перед укладкой трубопровода в подготовленную траншею; 
3) после укладки трубопровода с целью определения его 
фактического положения. 

При выполнении промеров необходимо установить высотное положение измеряемой точки, еѐ положение по пикетажу 
и отметку уровня воды в момент промера. Правильное определение отметки уровня воды очень важно, т. к. измеренные глубины без отнесения их к известной отметке уровня не имеют 
никакой ценности. Уровень воды определяется по показаниям 
водомерных постов, имеющих привязку к абсолютным отметкам, которыми обязательно должна быть оборудована площадка 
строительства подводного перехода еще до начала основных работ. Водомерные посты оборудуют в местах, исключающих их 
повреждение, и привязывают к государственной геодезической 
сети. Реперы устанавливают в зоне, ограниченной горизонтом 
высоких вод (ГВВ), не ниже отметок 10 % обеспеченности. При 
ширине водной преграды до 100 м устанавливают не менее двух 
постоянных геодезических пунктов, свыше 100 м – не менее 

Сооружение и ремонт подводных трубопроводов 

12 

трех. Их устанавливают за пределами зоны строительных работ 
и подъездных путей, а также зоны интенсивного обрушения 
и подмыва береговой линии. 

 
 
1.1. Сооружение временного водомерного поста 

Временный водомерный пост оборудуют на время выпол
нения подводно-технических работ с целью измерения характеристик гидрологического режима (уровня и температуры воды, 
скорости течения, толщины льда) в том случае, если невозможно использовать данные постоянных водомерных постов в связи 
с отдаленностью их от района строительства. 

Временный водомерный пост устраивается вблизи объекта 

строящегося подводного сооружения вне зоны работ. При наличии гидротехнических сооружений и мостов в районе строительства пост может быть оборудован на элементах гидросооружения (сваях, вертикальных стенках, ряжах, устоях мостов 
и др.), что сокращает затраты труда на его устройство. 

Наблюдения за уровнями воды на водомерных постах 

необходимо организовывать таким образом, чтобы материалы 
наблюдений по одному посту были сравнимы за весь период его 
действия и допускали возможность сопоставления результатов 
наблюдений по ряду постов, расположенных на одном водном 
объекте. Эти требования могут быть выполнены при условии, 
что на всех постах будут действовать единые подходы и будет 
использована единая система наблюдений за состоянием водного объекта. 

Для получения более точных результатов измерений каж
дый водомерный пост должен состоять: 

1) из водомерных устройств-приспособлений для измере
ния уровней воды (реек, свай и т. д.); 

2) постоянных высотных знаков (реперов).