Трубопровод представляет собой массивную тяжеловесную конструкцию, которая подвергается постоянным нагрузкам. Такой конструкции необходимы неподвижные опоры. С их помощью труба фиксируется в определенном положении, а вертикальные и горизонтальные нагрузки поглощает остов конструкции. Основной функцией неподвижных опор является распределение температурных удлинений и выравнивание сил, действующих на ось.
К вертикальным нагрузкам относится непосредственно вес самой конструкции, а к горизонтальным – деформации, вызванные перепадами давления внутри трубы, температурными колебаниями, вибрацией и другими факторами.
Неподвижные опоры используются при возведении следующих коммуникаций:
- нефтепроводы и газопроводы;
- коммуникации жилищно-коммунального хозяйства;
- трубопроводные конструкции для заводов и крупных предприятий;
- арматуры ТЭС и АЭС.
Длительность срока службы трубопровода во многом определяет качество опор и правильный расчёт их количества при установке.
Назначение опор
Какие цели преследуются при установке неподвижных опор? Рассмотрим данную сторону вопроса подробнее. Основные особенности опорных конструкций:
- обеспечение оптимального расчётного положения трубопровода;
- защита трубы от повреждений в точках соприкосновения с различными элементами конструкции;
- снижение напряжения внутри трубопровода;
- исключение деформации трубопровода из-за негативного воздействия погодных условий, в первую очередь — температурных колебаний;
- гашение вибрации, возникающей вследствие транспортировки веществ по трубопроводу;
- равномерное распределение нагрузок на опоры.
Виды неподвижных опор для трубопровода
- Лобовые опоры – двух- или четырёхупорная конструкция, которая отличается неполным закреплением. Основным элементом данного вида опор является упор, состоящий из рёбер и стойки. Для дополнительной компенсации напряжения в стенках трубопровода применяют усиленные упоры с прокладками.
- Щитовые опоры, как правило, используют в случаях, когда трубопровод прокладывается через стену, или когда вертикальный участок трубы необходимо надёжно закрепить. Неподвижные щитовые опоры — это железобетонные плиты с отверстиями, в которые проходят трубы. Усилие от труб к опоре передается через специальные фланцы, которые привариваются к трубе. Часто встречаются в системах водо- и теплоснабжения.
- Хомутовые опоры — самый распространенный и удобный в использовании вид неподвижных опор для трубопроводов. Существуют однохомутовые и двуххомутовые опоры. Хомуты опоясывают трубопровод, и, если это двуххомутовая конструкция, один хомут приваривается к трубе, а другой – к несущей опоре.
Также неподвижные опоры подразделяют на две группы в соответствии с типом напряжения:
- Неразгруженная опора – это основа, которая принимает и распределяет нагрузки от вибраций, температурных деформаций и механического воздействия. Как правило, такие опоры используются в установке тепловых сетей с сальниковыми компенсаторами.
- Разгруженная опора не зависит от напряжений, возникающих при давлении силы тяжести на трубопровод. Используется для теплопроводов с гибкими компенсаторами, а также для сетей с самокомпенсацией.
Перечисленные виды неподвижных опор используются как в надземных, так и в подземных системах. Выбор того или иного типа опор определяется исходя из расчётов осевой нагрузки на конструкцию трубопровода.
Материал опор
Выбор материала для неподвижных опор зависит от материала самого трубопровода, типа осевых нагрузок и избранного вида опор. Однако в большинстве случаев подобные конструкции изготавливаются из стали и свинца.
В случаях высокого риска возникновения деформации конструкции под воздействием низких температур воздуха, применяют определённые государственными стандартами материалы. Углеродистая сталь чаще всего применяется для изготовления опор, эксплуатируемых в районах с температурой воздуха не ниже -30°С. В районах с температурой воздуха до -40°С, используют опоры из стали низколегированных марок (17ГС-12, 17Г1С-12, 14Г2-12, по ГОСТ 19281-89). Соответственно, в местах, где температура опускается до -60°С, материалом неподвижных опор трубопроводов выбирают сталь 09Г2С-14 ГОСТ 19281-89.
Установка неподвижных опор
Расположение и количество неподвижных опор рассчитывается проектом исходя из анализа условий эксплуатации трубопровода. Конструкция устанавливается на железобетонное основание или в случае, если местность открытая, на металлические стойки. Также монтаж производится с помощью стеновых и потолочных кронштейнов в тоннелях для коммуникаций.
В СНиП 3.05.05-84 подробно расписаны нормы погрешностей при установке определённых элементов опор, которым необходимо следовать, чтобы не допустить некачественный монтаж конструкции.
Для защиты неподвижной опоры от влаги используют: пенополиуретановую оболочку или термоусадочную ленту.
Важными деталями конструкции являются специальные компенсаторы, которые прикрепляются к трубопроводу и основанию неподвижной опоры для температурного удлинения коммуникации.
Опоры, расположенные на поворотах, на концах трубопровода и в местах перехода диаметра, подвержены значительным горизонтальным нагрузкам. Этот факт важно учитывать при проектировании каждого участка сети.
В тепловых сетях, закрепленных неподвижными опорами, может присутствовать блуждающий ток. Чтобы его обезвредить, необходимо использовать специальные изоляционные прокладки, которые часто входят в комплект с креплениями.
Качество трубопроводных опор
Обязательным условием производства любых опорных конструкций является качественная термообработка изделий и нанесение защитных антикоррозийных покрытий. Делается это с целью улучшения внешнего вида конструкции и придания устойчивости материалу для эксплуатации в условиях агрессивной среды.
Использование того или иного вида неподвижных опор для трубопровода обуславливается множеством факторов: экономической целесообразностью, условиями эксплуатации и возможностью монтажа.
Главная задача установки опорной конструкции – предотвращение возникновения аварийной ситуации. Чрезмерные перемещения опор опасны, особенно для трубопроводов с сальниковыми компенсаторами, ведь в таком случае есть риск вырывания концов труб из сальников. Подробный предварительный анализ, проектирование сетей и повышенная жёсткость опорных конструкций помогут избежать угрозы возникновения подобных ситуаций.
