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.