Монтаж скользящих опор трубопроводов

Правила монтажа скользящих опор трубопроводов и возможные сложности

Процесс монтажа опор для трубопровода достаточно сложный. После погружения труб под землю или даже при наружном размещении очень важно учесть все особенности «поведения» труб в зависимости от типа транспортируемого вещества, погодных условий и ряда других факторов. Именно они помогают снять напряжение из-за перепада температур.

Особенности скользящих опор

Этот тип опор используется при прокладке наземных коммуникаций. Основная задача их – гарантировать свободное перемещение труб, как по горизонтали, так и по вертикали. Дополнительно они защищают конструкцию от истирания.

Специфика их использования поясняется тем, что некоторые трубопроводы требуют компенсации сезонных перепадов температур. То есть в разное время года они, то расширяются, то сужаются в указанных плоскостях.

Специфика и правила монтажа

Чтобы скользящие опоры смогли выполнять возложенные на них задачи необходимо провести монтаж их по всем существующим правилам. Первый важный момент – правильно расстояние между опорами. Важно учитывать, что, к примеру, для холодной или горячей воды эти расстояния между опорами будут разные. Причем расчеты эти проводятся отдельно для каждого трубопровода с учетом его технических характеристик и типа транспортируемого вещества.

Этапы монтажа следующие:

1. Установка неподвижных опор на надежное, зачастую бетонное основание.
2. Монтаж подвижных элементов. Причем делают это до момента протягивания труб по ним.
3. Изоляция металлических футляров с помощью гидроизоляционных материалов.
4. Нанесение на стык опоры и футляра слоя смазки. Именно он отвечает за минимизацию трения.
5. Приварка хомутов. Причем она проводиться только после установки конструкции. Для надежности рекомендуется выполнять их стяжку.
6. По окончанию работ место сварки рекомендуется зачистить и покрасить.

Установка их возможна параллельно с монтажом линейной части, причем для этого не потребуются какие-либо специальные технические приспособления. Крепление их проводиться с помощью электродуговой сварки. Для исключения неприятностей в процессе – главное соблюдать правила безопасности при работе со сваркой и четко следовать предварительно разработанному проекту.

Скользящая опора для трубопроводов

Прокладывая подземные и наземные трубопроводы, кроме неподвижных опор, часто используют опоры скользящие. Они необходимы для поддержания трубопровода и не создают препятствий естественным смещениям. Основной целью скользящих опор является восприятие весовых нагрузок, создаваемых трубопроводной системой, а также сохранение теплоизоляционного покрытия трубы в процессе ее монтажа и эксплуатации.

Опоры такого типа используют в трубопроводах, которые нуждаются в компенсации сезонных изменений температуры. Кроме того, они позволяют всей системе быть устойчивой и неподвижной, а также компенсируют продольные перемещения, обуславливаемые деформациями системы под воздействием меняющихся температур.

Конструкция скользящих опор

Состоят они из следующих конструктивных элементов:

• основание из швеллера или уголка;
• крепеж держателей;
• прокладки из паронита;
• хомуты (полукруглые держатели);
• специальные катки;
• соединительные гайки, болты или шайбы.

Виды скользящих опор

Скользящие элементы для трубопроводов являются особой системой крепления труб. Существуют следующие виды опор такого типа:

• катковые;
• хомутовые.

Катковые виды способствуют скольжению труб по направляющим частям при помощи катка. Используют такие элементы для соединения труб в тоннелях. Они способствуют поддержанию трубопровода по оси. Движение ограничивают специальными упорами. Такие опоры делятся на однокатковые и двухкатковые.

Хомутовые скользящие элементы обеспечивают устойчивость системы к нагрузкам. Подвески, которые используются в конструкции, способствуют качественному передвижению труб.

Согласно СНиП, опоры трубопроводной системы бывают подвижными и неподвижными. К подвижным относятся следующие:

• хомутовые скользящие – способствуют перемещению труб в предполагаемых направлениях;
• диэлектрические – наличие диэлектрических прокладок, сделанных из паронита, способствует защите изделия от воздействия статического электричества;
• роликовые – при возникновении тепловой деформации трубы могут двигаться вдоль собственной оси;
• шариковые – обеспечивают осевое и поперечное смещение труб;
• хомутовые с кронштейном – предназначены для смещения труб по определенным направлениям;

Важно не только правильно подобрать подходящий вид элементов такого типа. Следует также произвести их расчет. Для этого имеются определенные общие положения, регламентирующие расстояние между опорами труб.

Особенности скользящих опор

Температурная усадка может практически не сказываться на работе трубопроводной системы. Элементы скользящего типа решают часть проблем, которые связаны с усадкой, и не только их.

Такой элемент поддерживает трубу, обеспечивая только вертикальные нагрузки. В результате благодаря этой частичной фиксации в трубе не может возникнуть напряжение из-за перепада температур. А вот для неподвижных элементов такого напряжения будет достаточно, чтобы нанести трубопроводу повреждения.

Несмотря на такое противоречие, скользящую опору приваривают к трубе, при этом она скользит по ее основе. Это связано с тем, что необходимо уменьшить стирание трубы во время перемещения. Изменение давления внутри трубопроводной системы, систематические температурные усадки, вибрации способны привести к постоянным, часто незначительным, смещениям. Если такой элемент к трубе крепиться не будет, то в зазор начнут попадать грязь и пыль, имеющие абразивные свойства. Истончая со временем стену трубы, они создают концентратор напряжения, в результате чего она может не выдержать.

На современном рынке скользящая опора представлена в полном ассортименте, и поэтому можно легко подобрать такой элемент под нужную высоту прокладки трубопровода и диаметр трубы. Для установки необходимо вызывать только высококвалифицированного специалиста, который способен заметить и учесть некоторые неочевидные аспекты, тем самым уменьшив вероятность возникновения аварий и стоимость обслуживания системы трубопровода.

Установка

Чтобы определить расстояние между будущими опорами, необходимо определиться с предназначением трубопровода. Так, для труб с горячей водой это расстояние должно быть более коротким, чем для системы холодного водоснабжения.

Монтаж таких элементов на трубопроводы осуществляется перед протаскиванием труб в необходимые футляры. Следует обращать внимание на сохранность целостности заводской изоляции конструкций.

Между опорами и металлическими футлярами прокладывают бесшовный гидроизоляционный материал. На поверхности наносят слой графитовой смазки в том случае, если они будут подвергаться трению. После окончательной установки приваривают хомуты и производят их качественную стяжку. В заключение некоторые места опор, покрытие которых повредилось из-за монтажных работ или сварки, начинают окрашивать.

Монтаж этих элементов осуществляется одновременно с прокладкой линейной части и может обходиться без применения специальной техники. Крепеж производят с помощью электродуговой сварки. Во время монтажных работ обязательно следует соблюдать технику безопасности.

Заключение

Скользящая опора является важнейшим элементом, который используется при строительстве и эксплуатации системы трубопровода. Для ее проектирования и монтажа следует привлекать только высокопрофессиональных специалистов, потому что инженер низкой квалификации не всегда способен сделать правильный расчет.

Скользящие опоры под трубу для защиты трубопроводов

Прокладка и монтаж трубопроводов — сложная инженерная задача. Характеристики и расположение опорных конструкций, принимающих на себя нагрузку от трубопровода вместе с транспортируемым веществом, имеют большое значение для надёжной работы системы. Важным элементом этой системы является скользящая опора под трубопроводы, которая поддерживает трубу, позволяя ей перемещаться вдоль и поперёк своей оси.

Предназначение конструкций

Трубопроводные системы являются оптимальным способом доставки на перерабатывающие предприятия таких видов сырья, как газ и нефть. При этом способе важна надёжность системы. Необходимо серьёзно подходить к безопасности. Наличие скользящих опорных конструкций увеличивает безопасность эксплуатации в целом.

Конструкции поддерживают трубопроводную систему, воспринимают статические нагрузки от массы труб и заполняющих их технологических продуктов (весовая нагрузка). Эти нагрузки должны распределяться по всей длине трубопровода равномерно, чтобы не допускать повышенных напряжений в отдельных участках. Ещё происходит изменение линейных размеров, связанное с изменением температуры окружающей среды и температуры транспортируемого вещества.

При прокачке трубопроводные системы могут испытывать крутящие моменты, поперечные и вибрационные нагрузки. Опорные конструкции предназначены для того, чтобы воспринимать и перераспределять эти нагрузки. По применению различают следующие виды:

1. Неподвижные. Исключают перемещение трубы. Элементы привариваются к опорной поверхности.
2. Подвижные. Закрепляются на трубе и могут перемещаться относительно опорной площадки, обеспечивая необходимые расчётные параметры.
3. Скользящие опоры под трубопроводы — это один из видов подвижных опорных конструкций. Они обеспечивают продольное перемещение труб, а также поперечные перемещения на заданное расстояние.

Элементами конструкций являются скользящие и катковые опоры, крепёжные детали, хомуты.

Виды скользящих опор

Скользящие опоры обычно изготавливаются из металла. Основные части опорных конструкций — основание, стойки и полукруглый держатель (ложемент). Для основания используется швеллер или уголок. Имеется несколько видов опор:

1. Опора скользящая хомутовая для трубопроводов. Труба крепится к опоре хомутами. Под основание подкладывают прокладки, защищающие изоляционное покрытие.
2. Шариковая. Применяется в трубопроводах для компенсации поперечного движения.
3. Роликовая. Позволяет движение вдоль продольной оси в случаях температурного расширения и сжатия.
4. Диэлектрическая. Паронитовые прокладки под основанием труб защищают трубопровод от блуждающих токов.
5. На металлических кронштейнах. Обеспечивает перемещение трубы в направлении, заданном конструктивно.

Скользящие опоры трубопроводов — способ решить часть проблем, связанных с усадкой, но не только их.

Опорные конструкции поддерживают трубопровод и принимают на себя вертикальные нагрузки. Опоры этого типа привариваются к трубе, чтобы уменьшить стирание поверхности трубы при смещениях. Если этого не сделать, то в зазор между трубой и опорой смогут попадать абразивные частицы и пыль. Это приведёт к истончению стенки трубы, что может вызвать аварию.

Применение в хозяйственной деятельности

Скользящие опоры защищают изоляционное покрытие трубопроводов и значительно увеличивают срок службы системы. Они применяются в трубопроводных системах, транспортирующих продукцию различных отраслей:

1. В нефтяной и газовой промышленности.
2. В магистральном теплоснабжении.
3. В жилищно-коммунальном хозяйстве.
4. На промышленных предприятиях.
5. При создании инженерных коммуникаций с необходимостью продольного перемещения трубы.
6. Обслуживают АЭС и ТЭЦ.

Области применения разных видов регламентированы нормативными документами, где указаны способы использования различных конструкций, чертежи, нормы и стандарты их применения.

Установка скользящих опорных конструкций

Расстояние между скользящими опорами определяется в соответствии с предназначением трубопроводных систем и на основании расчётов на прочность и прогиб. Величина пролёта определяется в зависимости от способа прокладки, параметров транспортируемого вещества и диаметра трубопровода. Учитываются весовые, ветровые и другие внешние нагрузки. Монтаж подвижных опор производится перед протягиванием труб в футляры. Это делается для того, чтобы не нанести повреждения заводской изоляции. Для уменьшения трения на соприкасающиеся поверхности наносится графитовая смазка. Участки повреждённой при сварке изоляции закрашиваются.

Важность применения скользящих опорных конструкций доказана теорией и практикой проектирования и эксплуатации огромного числа работающих трубопроводов. Накоплен большой опыт применения, создано много нормативных документов, упрощающих проектирование трубопроводных систем. Но важность задачи требует внимательного отношения и квалифицированного подхода.

Скользящая опора для трубопроводов

Изначально скользящая опора для трубопроводов обеспечивает одну степень подвижности в продольном направлении относительно оси магистрали. Реже используются опоры, позволяющие смещаться трубам и фитингам еще и в поперечном направлении, но тоже в горизонтальной плоскости. Другими словами, магистраль «скользит» по подушке опоры, отсюда и название этой конструкции.

По ряду причин жесткая фиксация трубопровода в неподвижных опорах может привести к порыву и прочим аварийным ситуациям. Поэтому на всем протяжении магистрали неподвижные опоры чередуются с подвижными, обеспечивающими одну и более степеней свободы в горизонтальной и/или вертикальной плоскостях.

Принцип действия

За исключением узлов ТУ 1468-001-00151756 большинство конструктивных исполнений опор трубопроводов могут быть и подвижными, и неподвижными. Основной проблемой длинномерной конструкции из стальных изделий остается линейное расширение конструкционного материала.

Поэтому под трубы устанавливаются, по большей части, подвижные опоры, компенсирующие вертикальные и боковые нагрузки:

• вспучивание грунта;
• осыпание почвы на отдельных участках;
• просадка грунтов с низким расчетным сопротивлением;
• снеговые и ветровые нагрузки;
• сейсмическая активность региона;
• напор воды при затоплении поймы или прохождении путепровода по дну водоема.

В узловых точках монтируются неподвижные опоры, обеспечивающие запас прочности всего трубопровода в целом. Чем большие вертикальные нагрузки испытывают скользящие опоры, тем выше сила трения при продольном смещении труб и износ, соответственно. В расчетах принимают следующие значения сил трения:

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

В отдельных случаях коэффициент трения стали по стали может достигать 0,7 единиц. Перекос башмаков относительно опорных поверхностей приводит к резкому увеличению контактных напряжений.

В большинстве скользящих опор происходит трение поверхности труб об отдельные элементы сборочной единицы. Исключением являются опоры под сварку (приварку) и с прокладками из полимерных материалов. В первом случае сварка позволяет сместить акценты, трутся друг о друга детали самой опоры, труба подобных нагрузок не испытывает. Во втором варианте изнашиваются прокладки, являющиеся расходными элементами.

Разновидности скользящих опор

Для не одинаковых эксплуатационных условий с целью экономии бюджета реализации объектов скользящая опора для трубопроводов может изготавливаться из разных конструкционных материалов и проката.

Опора в изоляции ППУ

По умолчанию скользящая опора для трубопроводов не препятствует линейному смещению трубы вдоль ее оси. Поэтому основная задача опоры заключается в сохранении целостности утеплителя, который расположен снаружи трубы, и имеет значительно меньшую прочность и износостойкость.

Обычная опора обычно изготавливается из швеллера и разъемного хомута, нижняя часть которого приварена к столику, и является подушкой трубы. В усиленной скользящей опоре используется полноценная подушка из трубчатой заготовки и верхняя часть хомутов.

Используется опора для диаметров 32 – 1020 мм в системах паропроводов, теплопроводов, ХВС и ГВС.

Бескорпусная опора скользящая

Маркируется скользящая бескорпусная опора для трубопроводов ОПБ1 или ОПБ2, относится к серии Л8-515. В первом случае опора является вогнутой пластиной или куском трубы соответствующего диаметра. Во втором варианте исполнения дополнительно комплектуется хомутом из согнутой шпильки.

Используется для компенсации вертикальных нагрузок в трубопроводах диаметром 18 – 530 мм, и предотвращения износа от сил трения во время линейного перемещения. Хомут крепится, не к подушке, а непосредственно к стойке или элементам фундамента.

Бугельная скользящая опора

Маркируется скользящая бугельная опора для трубопроводов в зависимости от конструкции Т44, ТС-627 или БКХЛ, БКХНЛ. Относится сборочный узел к серии 5.903-13 (исполнение 8-95) или 4.903-10 (исполнение 4). В конструкции в обязательном порядке присутствует ленточный хомут, крепящийся на стальном корпусе гайками, реже сваркой.

Обычные бугельные опоры рассчитаны на среднее давление, при усилении ребрами жесткости их используют в нагруженных ответственных трубопроводах. Модификации Т44 предназначены для диаметра 377 – 1420 мм, температуры +425°С включительно и давления рабочего в пределах 4 МПа. Высота опор колеблется от 100 до 200 мм.

Диэлектрическая скользящая опора

Бугельная модификация скользящей опоры для трубопроводов с прокладками из паронита получила название диэлектрической конструкции. Существует несколько модификаций диэлектрической опоры скользящей:

• Т16 – один ленточный хомут, диаметр 194 – 630 мм;
• Т17 – два хомута, диаметр 194 – 1420 мм;
• Т18 – удлиненная, с ребрами жесткости, диаметр 194 – 1420 мм.

Относятся диэлектрические скользящие опоры к серии 4.903-10. Паронит является самым дешевым изоляционным материалом с высокой износостойкостью. Прокладка выполняет сразу две функции – изолирует трубопровод от наведенных и блуждающих токов, снижает трение при линейных перемещениях. За счет незначительной упругости добавочно гасятся вибрационные нагрузки.

Скользящая опора для трубопроводов АЭС и ТЭС

По регламенту ОСТ 24.125.150 выпускают скользящие опоры для трубопроводов атомных и тепловых станций. Верхнее значение температуры рабочей среды достигает +560°С, поэтому используются трубы из легированных сталей (нержавеющие, жаропрочные, хладостойкие, аустенитные) диаметром 57 – 920 мм.

Поэтому корпуса, бугели и ребра жесткости опор изготавливают из аналогичных конструкционных материалов.

Опора скользящая с направляющим хомутом

В серии Л8 197.000 скользящая опора для трубопроводов с направляющим хомутом изготавливается согласно ОСТ 34-10-620-93. Предназначены изделия для трубопроводов DN 50 – 500 мм с наружным диаметром 57 – 520 мм, соответственно с рабочим давлением среды до 1,6 МПа и температурой в пределах +80°С.

Конструктивно опора с хомутом направляющим представляет собой изогнутую шпильку, прижимающую трубу к одной или нескольким подушкам (бескорпусная опора).

Направляющая скользящая опора

В серии по стандарту СТО 79814898 130-200 скользящая направляющая опора для трубопроводов имеет самую оригинальную конструкцию:

• верхняя часть из двух боковых клиньев на собственной платформе приварена к трубопроводу;
• нижняя часть из стального листа с направляющими жестко зафиксирована на фундаменте.

Маркируется опора Л8-180, применяется в магистралях тепловых станций с высокой температурой рабочей среды. Предназначена конструкция для диаметров 50 – 1620 мм, давления среды в пределах 4 МПа.

Скользящая неподвижная опора

Свое противоречие в названии скользящая неподвижная опора для трубопроводов оправдывает за счет специального технического решения:

• нижняя опорная пластина прикреплена к фундаменту/стойке жестко (сварка, болты);
• верхняя часть из подушки в корпусе из гнутого уголка и хомутами для фиксации трубопровода может скользить по направляющим в осевом направлении.

Это позволяет компенсировать любые эксплуатационные нагрузки – вибрации, пульсации, линейное расширение, вертикальные и боковые усилия. Все детали изготавливаются из стали 20, что позволяет снизить себестоимость продукции.

Опора-скоба

Для диаметров 16 – 89 мм используется скользящая опора-скоба для трубопроводов общего назначения из углеродистой и конструкционной стали. Она входит в серию Л8 5113, точно так же и обозначается в документации. Конструкция состоит исключительно из полосового хомута и крепежом для него.

Скользящая опора с направляющей скобой

В отличие от предыдущего варианта скользящая опора для трубопроводов с направляющей скобой имеет крепление лишь с одной стороны трубы. Хомут неполный, устанавливается на одну сторону фундамента, огибает тело трубы, но не крепится свободным краем. Для направляющей скобчатой опоры принято обозначение Л8 514, поскольку в этой серии и относится изделие.

Опора скользящая с плоским хомутом

В серии 5.903 имеется скользящая опора для трубопроводов с плоским хомутом для диаметров 14 – 89 мм. Изготавливается сборочная единица из углеродистых и легированных сталей. Представляет собой глубокую подушку на стойке. Плоский хомут фиксирует элемент трубопровода в проектном состоянии, на него не передаются внешние нагрузки. Обозначается опора с плоским хомутом либо ТС 625, либо Л8 512.

Скользящая опора подкладная для труб в футляре

Специальная скользящая опора для трубопроводов, изготовленных из труб в футляре обозначается ФСО1. Применяется для диаметров 325 – 1420 мм, имеет высоту 10 – 145 мм. Хомуты цельные, стягиваются над трубой в верхнем положении, нижней неразъемной частью заходят под подушку, крепятся к стойке корпуса.

Подкладная скользящая опора для ППУ труб

Обозначается относящаяся к серии 1-487-1997 скользящая опора подкладная для трубопроводов в изоляции ППУ аббревиатурой ФСО2. Бугельные ленточные хомуты имеют минимальный контакт с достаточно хрупкой поверхность утеплителя, поэтому не повреждают его при линейных подвижках труб. Башмак опоры сделан из уголка, хомуты могут быть прутковыми или ленточными. Используется ФСО2 для диаметров 57 – 1420 мм.

Стальная скользящая опора

В серии 4.903-10 обозначается скользящая стальная опора для трубопроводов Т15 (для диаметров 115 – 1420 мм) или Т14 (диаметр 32 – 1420 мм). Имеет высоту 100 – 200 мм, все элементы сделаны из стали 3СП5 или 09Г2С. применяется скользящая опора в трубопроводах высокого давления до 100 кгс/см2 включительно. Трубам обеспечивается единственная степень подвижности – в осевом направлении.

Приварная скользящая опора

Изначально выпуск скользящих приварных опор трубопроводов регламентируется отраслевым стандартом ОСТ 34-10-616-93. Изделия предназначены для следующих эксплуатационных условий:

• трубопроводы объектов энергетической отрасли;
• температура среды максимум +300°С;
• давление среды 2,5 МПа максимум;
• номинальный диаметр DN 57 – 1620 мм;
• конструкционный материал углеродистая и нержавеющая сталь.

В стандарте ОСТ 34-10-616 содержатся таблицы с вариантами исполнения скользящих опор под конкретные осевые и вертикальные нагрузки. Особенности конструкции отражены в названии опоры:

• верхняя ее часть состоит и подушки седлообразной формы на подставке из гнутого уголка;
• нижней частью является пластина с двумя направляющими уголками;
• верх приваривается к трубопроводу, низ крепится анкерами к фундаменту;
• опорная пластина может сдвигаться по направляющим, обеспечивая одну степень свободы конструкции.

Нечетная маркировка 001 – 221 принята для опор из углеродистой стали ст. 20, четная 002 – 222 для опор из нержавейки AISI 304.

Некоторые производители маркируют эти опоры ОПП1 (18 – 48 мм), ОПП2 (57 – 1620 мм), ОПП3 (57 – 1620 мм).

Регулируемая опора

Конструкция состоят из опорной пяты с направляющими, по которым можно перемещать клиновые упоры с обеих сторон. Это позволяет изменять диаметр трубчатой подушки, использовать скользящую опору в трубопроводах разного диаметра.

Обозначается опора ОР, обеспечивает регулировку по высоте 15 – 30 мм, предназначена для диаметров 175 – 1020 (DN 150 – 1000).

Скользящие опоры серии Т13

Для малых диаметров трубопроводов 32 – 150 мм используется следующая конструкция:

• стойка из двутавра, поставленного на торец;
• листовой материал снизу для увеличения поверхности опоры;
• полукруглые вырезы в полках двутавра под диаметр трубы.

Для диаметров 194 – 630 мм собирается усиленная коробчатая конструкция с двумя подушками из стальной полосы.

Серия Т15 скользящих трубопроводных опор

Конструкция отличается от предыдущего варианта:

• швеллер уложен набок;
• изнутри наварены ребра жесткости;
• на них крепится седло подушки.

Для скользящих опор Т15 приняты типоразмеры 194 – 1420 мм, используются они на прямых магистральных участках.

Маркировка скользящих опор

Для скользящих опор трубопроводов приняты несколько типов специальных обозначений:

• КХ – корпусная хомутовая;
• ОПХ – подвижная хомутовая;
• ОПБ – подвижная бескорпусная;
• ХБ – хомутовая бескорпусная;

Буквы Ш, У, Т и ТР в маркировке указывают, из какого сортамента изготовлена опора – швеллер, уголок, тавр и труба, соответственно.

По стандартам ГОСТ, ТУ, ОСТ и СТО опоры скользящие чаще всего маркируются по типу исполнения, взятому из таблиц. Например, Опора 207 СТО 79814898-130-2009.

Существуют чертежи Л8-136 – Л8-524 и серии 1-487-1997.00.00, 5.903-13, 4.903-10 для изготовления опор, в том числе скользящих. Маркировка сборочным узлам присваивается согласно этой документации. Например, Л8-515.000 соответствует бескорпусной скользящей опоре.