Магистрали из стальных труб, проходящие по поверхности земли — один из наиболее распространенных методов транспортировки жидких и газообразных рабочих сред в народном хозяйстве. При их монтаже чаще других используется скользящая опора для трубопроводов, имеющая различные конструктивные исполнения.
Проектировщикам, инженерным работникам и прочим специалистам, занимающимся разработкой и прокладкой наружных трубопроводных магистралей, полезно знание основных видов подвижных опорных конструкций, их габаритных размеров и материалов изготовления.
Также, в зависимости от размерных параметров, массы и условий прокладки трубопроводов, выбирают наиболее подходящую конструкцию из нескольких типов опор, регламентируемых госстандартами.
Рис. 1 Примеры использования опорных элементов
Назначение и особенности опор
Особенности наружной прокладки стальных промышленных трубопроводов — высокая протяженность магистрали и эксплуатация ее в различных климатических условиях со значительными температурами перепадами окружающей среды. При этом основная проблема, несмотря на низкий коэффициент теплового расширения стали — существенное температурное удлинение линии большой протяженности.
Когда магистраль удерживается жестко зафиксированными опорами, возможно их повреждение из-за возникающих продольной и поперечной деформации стальной трубы. Если трубный участок скользит по опорной поверхности, этих проблем при установке можно избежать.
Также из-за значительного веса стальных трубопроводных магистралей, которые обычно имеют большие диаметры, скользячки для труб должны иметь высокую жесткость, прочность и устойчивость к воздействию атмосферных осадков. То есть, если укладывать линию на чисто бетонные подпорки, их пористая цементная структура со временем начнет разрушаться от нагрузок, многочисленных циклов замерзания и оттаивания воды.
Наземные стальные трубопроводы при укладке из-за высокого веса оказывают значительное давление на опору, обеспечивая тем самым надежную фиксацию и удержание. В результате необходимость в дополнительном жестком крепеже отпадает.
Данные факторы играют решающую роль при выборе скользящих элементов в качестве основных опорных конструкций для стальных промышленных трубопроводов.
Рис. 2 Разновидности опорных узлов: приварные, бескорпусные, хомутовые
Скользящая опора для трубопроводов — разновидности и размеры
Конструктивное исполнение, типоразмеры подвижных опор, по которым может скользить трубопровод, регламентированы ГОСТ 14911-82. Документ распространяется на опорные элементы из стали, предназначенные для удержания стальных технологических трубопроводных магистралей с наружными диаметрами (dn) от 18 до 1620 мм. Температурные параметры рабочей среды не должны выходить за границы 0 — 450 °С, а ее давление за показатель в 100 бар (10 МПа).
Стоит отметить, что нормы, прописанные в ГОСТ 14911-82, не действуют на магистральные, транспортирующие хладагенты, внутренние электростанций и теплосетей трубопроводы.
Также стандарт не распространяется на трубопроводные линии, прокладываемые в сейсмоопасных и районах вечной мерзлоты.
Рис. 3 Типоразмеры и конструкция ОПП1, ОПХ1
В ГОСТ 14911-82 приведены массы опорных элементов различных конструкций и расчетные значения предельных нагрузок по вертикали на их корпуса для разных температур транспортируемый среды в диапазоне от 0 до 150 °С, от 150 до 300 °С, и от 300 до 450 °С.
Следует отметить, что любая скользящая опора для труб может быть применена (и широко используется) для удержания трубопроводов, выполненных в пенополиуретановой изоляции ППУ. ППУ-трубы имеют снаружи защиту в виде спирально навитой оцинкованный стальной ленты с ребрами жесткости.
Рис. 4 Конструктивное устройство ОПП2 и ОПП3
Читайте также: Труборез для стальных труб — виды и конструкция, способы работы
Приварные
Опоры подвижные приварные (ОПП) состоят из металлического П-образного корпуса с ребрами, на которые просто ложится труба без какой-либо дополнительной фиксации. Их выпускают в различных исполнениях (ОПП1, ОПП2 и ОПП3) с небольшими конструктивными отличиями.
Опоры для труб в исполнении ОПП1 (их высота 70 и 100 мм) рассчитаны на эксплуатацию с трубными диаметрами от 18 до 48 мм. Конструкция ОПП2 и ОПП3 высотой 100 и 150 мм позволяет применять их с трубопроводами размеров в окружности от 57 до 1620 мм.
Рис. 5 Типоразмеры ОПП2 и ОПП3
Хомутовые
Основными элементами хомутовых опор являются: корпус, в проушины которого вставляют U-образный хомут и прикручивают его накидной гайкой. Также для диаметров трубопроводов больше 377 мм в конструкции используется дополнительный упор, а для снижения нагрузки на корпус укладывается подушка.
Хомутовые скользящие опоры выпускают трех разновидностей — ОПХ1, ОПХ2 и ОПХ3. ОПХ1 с двумя хомутами и высотой корпуса 70 и 100 мм рассчитана на удержание трубопроводов диаметрами от 18 до 48 мм. Однохомутный ОПХ2 и двуххомутный ОПХ3 держатели с высотой корпуса 100 и 150 мм предназначены для использования с трубными типоразмерами 57 — 630 мм.
Рис. 6 Конструктивное устройство ОХП2 и ОХП3
Бескорпусные
Бескорпусные разновидности подвижных опор выпускают двух исполнений — ОБП1 и ОБП2. Они имеют простое конструктивное исполнение и состоят из плоской пластины с приваренным дугообразным сегментом, на который ложится труба. В конструкцию ОБП2 входит дополнительный хомут с гайкой для удержания трубопровода. Бескорпусные модели рассчитаны на поддержание труб с типоразмерами от 18 до 530 мм.
ГОСТ 14911-82 не устанавливает обязательное наличие, размеры и расстояния между отверстиями под хомутовый крепеж в корпусах подвижных опор. Они выполняются по согласованию с заказчиком и установленному им расстояниям и диаметрам.
Рис. 7 Типоразмеры ОПХ2 и ОПХ3
Блоки катковые
Также в качестве подвижных опор стальных трубопроводов разного назначения (кроме магистральных, транспортирующих хладагенты и внутренних электростанций) используют катки (блоки Бл), виды и типоразмеры которых приведены в ГОСТ 14097-77. При этом в магистралях с катковыми опорами должна находиться рабочая среда под давлением не более 100 бар, температура которой не превышает + 450 °С.
Катковая скользячка под трубу может быть двух конструктивных исполнений: однокатковая (БлОК) и двухкатковая (БлДК). Их главными деталями являются опорная плита и один — два катка. Основные размерные параметры блоков — ширина, длина плиты и катка, последний показатель является более важным и указывается в условном обозначении. Для однокатковых опор длина катка лежит в диапазоне от 200 до 700 мм, у двухкатковых моделей их длина составляет 320 — 720 мм.
Рис. 8 ОБП1, ОБП2 — конструкция и типоразмеры
Условные обозначения
Обозначение опоры скольжения должно включать в себя:
Читайте также: Затвор дисковый — разновидность, конструкции, правила эксплуатации и монтажа
Пример обозначения хомутовой опоры под трубопроводы типа ПХ3 высотой 150 мм для диаметра труб 273 мм со всеми монтажными отверстиями (о) и спутником (с):
Приварной подпорки конструктивного исполнения ПП3 высотой 100 мм под трубный внешний размер 273 мм с частью сквозных отверстий без спутника:
Бескорпусной опоры без отверстий и без спутника для трубных типоразмеров 159 мм:
Для катковых блоков условное обозначение включает их конструктивное исполнение (однокатковые БлОК или двухкатковые БлДК), протяженность катка и соответствующий госстандарт, например:
Рис. 9 Скользящая опора для трубопроводов. Конструкции катков БлОК и их типовые размеры
Опоры трубопроводов скользящие — материалы изготовления
Марки сталей, из которых делают подвижные опоры для труб, указаны в ГОСТ 22130-86.
Для приварных, хомутовых и бескорпусных видов основными элементами конструкции являются: сборный (сварной) корпус с проушинами или подушкой, хомут и фиксирующие его крепежные гайки.
Для катковых блоков основные конструктивные элементы — это опорная плита, каток и угольник.
Для производства опорных узлов используется марка стали ВСт3 всех трех существующих степеней раскисления: спокойная (сп), полуспокойная (пс) и кипящая (кп).
Ст3 — углеродистая сталь обыкновенного качества, с содержанием углерода С около 0,14 — 0,22 %. В ее состав входят кремний, марганец, никель, хром в содержании не более 0,6% (суммарное число всех добавок не превышает 2,5%). Литера В указывает на ее предел прочности, он 20 — 30 МПа меньше, чем у сталей с редко встречающимся показателем А.
Рис. 10 Конструкции катков БлДК и их типовые размеры
Второй вид применяемой для опорных узлов стали — конструкционная низколегированная 09Г2С, используемая в сварных конструкциях. В ее состав в соответствии с маркировкой входит около 0,9% углерода, 2% марганца и менее 1% кремния.
Для изготовления крепежных деталей и хомутов используют марки Ст20, Ст30, Ст35Х и Ст40Х. Это углеродистые качественные стали (цифра означает процентное содержание углерода в десятых долях, для Ст30 — 0,27 — 0,35%), обладающие высокими жесткостью, твердостью и прочностью на излом. Они не подходят для сваривания, но из них, помимо отличных прочностных характеристик самих изделий, выходит высокопрочный резьбовой профиль хомутов и гаек.
Литера Х конце марки указывает на повышенное содержание хрома до 1% в отличие от обычной стали с 0,3%. Это придает стальному сплаву повышенную температурную стойкость.
Рис. 11 Примеры конструктивного исполнения катковых опор
Монтаж скользящих опор трубопроводов позволяет избежать негативных явлений, связанных с разрушением крепежа, в случае температурного расширения или линейного удлинения труб, различных видов деформаций. Основными опорными конструкциями трубопроводов служат приварные П-образные и дуговые плиты без дополнительного крепежа, платформы, оснащенные хомутами, а также катки на прочных стальных основаниях.
