Скользящая опора для монтажа трубопровода

Скользящая опора для трубопроводов — применение, виды, размеры

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

Труба ВГП – размеры, формы выпуска, особенности резьбового соединения. На нашем сайте есть отдельная статья посвященная обзору водогазопроводных труб ВГП, сортамент, варианты соединения, монтаж.

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:

• условное наименование с указанием типа;
• ее высоту h в миллиметрах;
• трубный диаметр, на которой она рассчитана;
• указание присутствия отверстий и спутника (выемки в корпусе опоры под трубу);
• приведение настоящего ГОСТ.

Пример обозначения хомутовой опоры под трубопроводы типа ПХ3 высотой 150 мм для диаметра труб 273 мм со всеми монтажными отверстиями (о) и спутником (с):

• ОПХ3-150.273 ос ГОСТ 14911-82

Приварной подпорки конструктивного исполнения ПП3 высотой 100 мм под трубный внешний размер 273 мм с частью сквозных отверстий без спутника:

• ОПП3-100.273 оч ГОСТ 14911-82

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

Оцинкованная изоляция труб ППУ и инженерных коммуникаций — характеристики, монтаж. Возможно, будет интересно почитать про оцинкованную изоляцию труб, применяемых для прокладки систем отопления и ГВС.

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.

Источник

Особенности и специфика скользящих опор для трубопроводов

Тяжеловесность труб, соединительных деталей и прочих элементов трубопровода — проблема, требующая грамотного инженерного решения. Скользящая опора для трубопроводов нужна для промежуточной фиксации магистралей в вертикальной плоскости без ограничения продольного перемещения. Неподвижная, или, как ещё её называют, «мёртвая» опора может стать причиной повреждения конструкций в случае их термического расширения.

Скользящие опоры под трубопроводы бывают четырех типов – хомутовые, приварные, роликовые и бескорпусные. Выбор вида оборудования зависит от проектного решения, а также особенностей технологического процесса.

Область применения

Скользящая опора для трубопроводов получила широкое применение практически во всех жизненно важных инженерных конструкциях:

• нефтепроводах, газопроводах;
• инженерных системах;
• теплоцентралях от ТЭС, ТЭЦ, АЭС;
• производственной инфраструктуре (в первую очередь — на машиностроении и в металлургии);
• жилищно-коммунальной сфере;
• строительной области.

Принцип действия

По большей части, именно установка подвижных скользящих опор помогает компенсировать нагрузки при эксплуатации. Среди наиболее часто встречающихся ситуаций, в которых необходимы такие элементы, можно выделить:

• вспучивание или просадка почвенного горизонта;
• осыпание верхнего слоя грунта;
• метеорологическая нагрузки (ветер, снег);
• сейсмическая активность;
• давление воды или иной жидкости при прокладывании труб под водными объектами.

Полностью избежать использования неподвижных опор нельзя – они необходимы для придания необходимого запаса прочности в стыках и узловых точках. Необходимо максимально точно рассчитать вертикальные нагрузки на подвижные элементы во избежание скорого износа при трении. Показатели силы трения при применении различных материалов в конструировании трубопровода рассчитывается на основании следующих значений:

• сталь на сталь – 0,3;
• на бетон – 0,5.
• на фторопласт – 0,1;

Величина коэффициент трения при взаимодействии стали по стали может при определенных условиях использования увеличиваться до 0,7 единиц. Серьезному увеличению контактных напряжений также способствует процесс перекашивания башмаков конструкции относительно поверхности оборудования.

Для большей части скользящих опор характерен постоянный процесс трения поверхностной части труб об отдельные элементы конкретных сборочных единиц системы.

Преимущества и недостатки

• Легкость фиксации: скользящие опорные элементы под трубопроводы характеризуются быстрой установкой, что позволяет значительно снизить финансовые траты на производство.
• Надежность: как хомутовые, так и приварные скользящие опоры не только функциональнее неподвижных, но и безопаснее. Они позволяют сократить риск повреждения трубопровода при термическом расширении.
• Облегченная конструкция, что позволяет значительно снизить итоговую себестоимость. Его цена снижается, так как «мертвые» крепления более тяжеловесные, требуют больших затрат при монтаже и эксплуатации.
• Долговечность.
• Значительный выбор изделий на рынке.

Единственный недостаток скользящих опор — высокая рыночная стоимость.

Классификация

Скользящие опорные элементы по ряду параметров идентичны «мертвым» по конструкции. Отличаются же они тем, что основание последних намертво закрепляется анкерами или приваривается к инженерному сооружению, а подвижные опоры располагаются на траверсе таким образом, чтобы их линейному передвижению ничто не мешало. Диапазон диаметров труб, закрепляемых такими опорами от 18 до 1620 мм.

Вид опоры	Обозначение, способ монтажа
Хомутовая	ОПХ – подвижная хомутовая, крепится гнутым хомутом круглого или плоского типа
Бескорпусная	ОПБ – подвижная бескорпусная на подушке, соединяется П-образным хомутом
Роликовая (катковая)	КН – Катковая направляющая, основание катается на роликах вдоль оси в продольном направлении
Приварная	ОПП – П-образный гнутый профиль. Имеет 1-2 ввариваемых ребра для придания конструкции жесткости

Самой простой в монтаже и эксплуатации является бескорпусная опора. Для ее установки требуется минимум материалов. Она представляет собой листовой стальной держатель, сформованный под диаметр трубопровода. Такая «подушка» часто дополнительно снабжена хомутом (ленточным или круглым) и опорной пластиной.

Для улучшения вида и износостойкости скользящая опора проходит через окрашивание грунтом или эмалью. Специальные защитные цинковые и порошковые покрытия также повышают уровень надежности детали.

Основной материал для изготовления подвижных опор – углеродистая сталь. При необходимости их использования в условиях низких температур применяется низколегированный вид металла. Отдельно можно упомянуть про диэлектрические опоры. Они востребованы в областях, связанных с высоким напряжением и присутствием электрического тока.

Основные виды скользящих опор исходя из назначения

• Жесткие.
  1. Направляющие — применяются для ограничения перемещений трубопровода вертикально и горизонтально в нежелательном направлении.
  2. Подвески — для подвижной фиксации труб.
  3. Опоры скольжения — необходимы для предотвращения вертикального движения.
• Упругие. Ограничивают только колебательные перемещения конструкции, при увеличении нагрузки смещение усиливается.
• Опоры постоянного усилия. Выдерживают нагрузку в обоих направлениях движения.

Конструкция

• Основание. Швеллер или стальной уголок, фиксирующийся при помощи заливки бетоном или анкерных болтов.

• Стойка. Служит для выставления высоты линейного положения трубы для монтажа надземного трубопровода. Подвижные элементы, регулирующие уровень подъема, фиксируются с помощью болтов и цанговых соединений.

• Полукруглый держатель или ложемент. Данный элемент фиксирует трубопроводную конструкцию в проектном положении. Плотное закрепление трубы в держателе не обязательно – для некоторых конструкций возможно свободное расположение трубы для возможности ее перемещения вдоль оси. Части, соприкасающиеся с трубопроводом, обрабатываются специальным демпфирующим покрытием.

• Хомуты для скользящих опорных элементов. Хомут надежно фиксирует трубы, удерживая конструкцию в нужном положении. Прокладки диэлектрического и антифрикционного типов дополнительно защищают металл, предотвращая его преждевременную усталость. Также хомутовое крепление дает возможность движения труб вдоль оси. Обычно используются U- и П-образные хомуты, опционально – с рёбрами жёсткости.
  Данный метод монтажа применяется для трубопроводов с диаметром сечения в 57–370 мм. Существует несколько типов хомутов:
  • Прутковые;
  • Полосные;
  • Ленточные;
  • Плоские;
  • Бугельные
  • Хомуты с креплением на корпусе;
  • Для бескорпусных конструкций;
  • Направляющие.

• Скользящие шариковые опорные элементы. Для обеспечения свободного перемещения труб в местах изгибов, на них устанавливаются шариковые опорные элементы. Чаще всего, подобные элементы используют для трубопроводов больших диаметров. Пята опоры крепится на корпус, заполненный шариками от 30 мм в диаметре. Таким образом, каретка трубопровода всегда будет расположена параллельно плоскости нахождения шариков. Деформации, происходящие из-за изменений температуры и погодных условий, не влияют на расположение опоры.

Правила выбора

Подбор зависит от условий внешней среды трубопроводной системы, типа транспортируемого продукта (в том числе его физическими характеристиками: воспламеняемость, температура, химический состав), способа монтажа креплений, суммарных нагрузок на инженерные конструкции.

• На стадии проектирования креплением должна выдерживаться совокупная масса трубопровода вместе с перемещаемым агентом на максимальной загрузке;
• Давление на транспортируемое вещество до 16 МПа;
• Температура агента до +450 С.

Габариты оборудования:

• для труб диаметром в сечении от 18 до 48 мм — приобретаются опоры первой серии (ОПХ1);
• для изделий диаметром от 49 до 630 мм потребуются элементы второй или третьей серии (ОПХ2, ОПХ 3);
• если трубопровод имеет диаметр менее 18 мм или свыше 631 мм, то скользящие опоры использоваться не могут.

Монтаж

Узлы трассы и сборочные единицы требуют установки не менее чем на две опорные конструкции. Нужно выверять верхние плоскости оборудования относительно уровня перед началом монтажных работ. Затем делают разметку осей и мест установки заслонок, вентилей, прочих соединительных деталей. После разметки осей выбираются места установки на трубах заслонок вентилей, компенсаторов, прочих деталей соединительной арматуры. Основание крепится на сооружении после окончательного определения расположения опоры.

Правила монтажа оборудования на трубы:

1. Установку необходимо производить как можно ближе к местам наибольшей нагрузки – фланцам, арматуре, фасонным деталям, а также зонам наибольшей фактической или потенциальной поврежденности. Места стыков должны быть изолированы и обработаны специальным антикоррозионным раствором.
2. Соединения закрепляются на ближнем краю опоры.
3. Количество деталей, удерживаемых определенной конструкцией, подбирается индивидуально, с учетом характеристик внешней среды (температура, влажность), а также типа трубопровода.
4. Рекомендуемое расстояние для труб диаметром до 50 мм – 5 см.
5. Отступ от опоры для труб диаметром от 50мм должен составлять 2 см и более.
6. Монтаж должен осуществляться до установки на трубы футляра (необходимо для сохранения изоляционного слоя).

Качественные отличия разные марок

На данный момент существует огромное количество производителей трубопроводных опор, однако прежде, чем довериться изготовителю, стоит удостовериться в соблюдении критериев качества продукции.

• Они должны выдержать несколько этапов термообработки.
• На всей продукции должно быть антикоррозионное покрытие.
• Обязателен тщательный электронный контроль параметров.

Скользящие опорные элементы для трубопровода должны соответствовать ГОСТ 14911-82.

Использование и ремонт

В случае поломки или деформации самих опорных элементов требуется тщательная диагностика состояния деталей, надежности крепления к основной конструкции или оборудованию. Далее осуществляется замена дефектных деталей и восстановление характеристик по стандарту.

• Необходимо очистить от мусора, пыли, грязи. Подвижные детали подвергаются промывке керосином и смазке солидолом; при деформации болтов, гаек, а также срыве резьбы, детали заменяют новыми. Также замена проводится для деформированных шариков в роликовых обоймах.
• При наличии видимых признаков усталости металла или дефектов сварного шва, шероховатостей на подвижных деталях и опорных плоскостях, осуществляется полная замена прохудившихся деталей. У полосовых хомутов должен быть зазор, шириной не менее чем 10-20 мм между крайними частями лапок для натяга. Концы тяг следует заварить.

• Диагностика смещения или сползания опор трассы проводится с помощью репер и индикаторов на стационарных частях оборудования. Для определения величины зазора используется линейка или штангенциркуль. При наличии индикаторов, достаточно сличить их показания с последними записями в ремонтном формуляре. При обнаружении разницы в показаниях диагностируется сползание или перемещение опор трубопровода с базовых поверхностей либо фиксирующих деталей конструкции. Любые прогибы, растяжения или провисания элементов конструкции, скручивания на укреплениях и схожие деформации подлежат немедленному ремонту в соответствии со стандартом.

• В XXI веке получила распространение технология определения дефектов в опорах труб – снятие акустических шумов со стенок. Это позволяет находить повреждения в конструкции и своевременно проводить замену износившихся элементов.

Применение движущихся опор под трубопроводы дает возможность сберечь теплоизоляционное покрытие трубы. С их помощью получится избежать деформаций, которые происходят при растяжении и сжатии материала трубопровода из-за погодных изменений.

Качественный монтаж, соблюдение правил эксплуатации, контроль изготовления по государственному стандарту обеспечит долгий срок службы конструкции, износостойкость и эффективную работу магистрали.

Используемая литература и источники:

• Справочник снабженца №98. Металлопрокат. Трубопрокат: моногр. . — М.: Торговый Дом Металлов, ЛТД, 2016.
• Соединения с натягом: Расчеты, проектирование, изготовление / Е.С. Гречищев, А.А. Ильяшенко. — М.: Машиностроение
• Справочник мастера-машиностроителя / А.П. Иващенко. — М.: Государственное издательство технической литературы УССР
• Статья на Википедии

Источник