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.

Скользящая опора для трубопроводов

В настоящее время при прокладывании подземных и наземных трубопроводов применяются не только неподвижные опоры, но и скользящие. Такое решение позволяет придерживать трубопровод в нужном положении, исключая вероятность препятствий с помощью естественного смещения. Основная задача конструкции заключается в приеме весовых нагрузок, которые создаются общей системой в процессе эксплуатации, а также защите теплоизоляционного покрытия от повреждения при монтаже и дальнейшем использовании.

Вариант скользящей опоры для трубопроводов стал очень популярным в тех местах, где присутствует необходимость компенсации сезонных изменений температуры. К тому же, он обеспечивает максимальную устойчивость и неподвижность труб, компенсируя продольные перемещения при всевозможных деформациях от воздействия непредсказуемых температурных показателей.

Принцип действия

Не секрет, что трубопроводная система может оказывать большую нагрузку на пролеты и опорные инженерные сооружения. Подобное воздействие объясняется большим весом фитингов, соединительной арматуры, труб и других элементов, представляющих собой составную часть систем теплоснабжения, а также магистральных и технологических транспортировочных линий.

В большинстве случаев трубы выполняют из металла, что необходимо для обеспечения максимальной надёжности конструкции. Однако применение подобного материала существенно увеличивает её размеры. А если в трубе оказываются технологические продукты, в качестве которых используется жидкий теплоноситель (если речь идёт о тепломагистралях), вес погонного метра трубы стремительно возрастает. Нагрузка становится максимальной при прокачке жидких веществ, включая воду для питья и ГВС, воду с антифризом теплотрасс, технологические растворы, суспензии.

Кроме статистических нагрузок, эксплуатация системы сопровождается тепловым изменением линейных размеров и диаметров комплектующего. Это объясняется сезонными колебаниями температурного режима и климатическими факторами. Также особое влияние на трубопровод оказывает сам транспортируемый продукт, который заполняет всё внутреннее пространства. Для понимания, горячий пар может удлинять один погонный метр паропровода на 1,2 миллиметра, в результате чего происходит продольное смещение некоторых участков системы.

Также на трубы влияют крутящие моменты, поперечные и осевые нагрузки при прокачке жидкого вещества. Транспортировку осложняют порывы ветра, гидроудары, вибрации и прочие неприятные происшествия.

Для чего нужны опоры трубопроводов

Чтобы обеспечить системе трубопровода максимальную надёжность и безопасность, используют не только высококачественное комплектующее, но и надёжную опору в проектном положении. Подобное изделие воспринимает и правильно распределяет действующие нагрузки на грунт или любое другое основание.

Важным достоинством опор является защита труб от изгибов и размыкания соединительных элементов в местах сочленений. Конструкции оборудованы упругими прокладками, которые зажаты между трубопроводом и опорой.

Скользящие приспособления характеризуются одной уникальной особенностью: их основание не фиксируется к бетонной поверхности, а свободно перемещается по горизонтальной плоскости. Чтобы поддерживать трубы, применяют насыпи, траншеи, стойки и этажерки, на которых присутствуют специальные опорные башмаки. Иногда трубопровод крепят и к стенам с помощью кронштейнов.

Прокладывая теплотрассы, в лотке перед трассировкой теплоцентралей монтируют опорную подушку под основание труб. Решение защищает конструктив от истирания и деформаций при изменении температурных показателей и других климатических факторах.

Конструкция и ее разновидности

Опора для трубопровода включает в себя несколько отдельных частей. Среди них:

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

В наши дни широко распространены такие разновидности опор:

Представители первой группы обеспечивают эффективное скольжение труб по направляющим элементам за счёт катка. Подобные конструкции будут незаменимыми при соединении труб в тоннелях, где есть необходимость поддерживать трубопровод по оси. Движение ограничивается с помощью специальных упоров. На рынке доступны однокатковые и двухкатковые скользящие опоры.

Что касается хомутовых моделей, они способны обеспечивать высокую устойчивость системы к непредвиденным нагрузкам. Используемые в конструкции подвески необходимы для эффективного перемещения труб.

Как заявляют нормы СНиП, опоры трубопроводной системы могут быть подвижными или неподвижными. Что касается подвижных видов, они представлены:

• хомутовыми скользящими — необходимы для перемещения труб в конкретном направлении;
• диэлектрическими — отличаются наличием диэлектрических прокладок, выполненных из паронита, обеспечивают системе надёжную защиту от возможного воздействия статистического электричества;
• роликовые — двигаются вдоль собственной оси при появлении тепловой деформации;
• шариковые — способные выполнять осевое и поперечное смещение труб;
• хомутовые с кронштейном — предназначаются для смещения труб по конкретному направлению.

При выборе подходящего варианта для своих целей обращайте внимание не только на конструктивные характеристики конкретной модели, но и на результаты расчетов, полученные путём определенных общих измерений.

Особенности опор скользящего типа

В большинстве случаев температурная усадка не влияет на работу трубопроводной системы. Скользящие элементы обеспечивают быстрое решение многих проблем, связанных с усадкой. Они могут поддерживать трубу, оставляя лишь вертикальные нагрузки. Таким образом, частичная фиксация защищает систему от непредвиденного возникновения напряжения при изменении температурных показателей. Правда, для неподвижных конструкций даже небольшое напряжение может стать фатальным и привести к повреждениям.

Несмотря на представленное выше противоречие, скользящие конструкции фиксируют непосредственно к трубе, где они скользят по её основе. В таком случае уменьшается интенсивность стирания трубы при транспортировке. Существует ряд факторов, которые могут привести к постоянным или незначительным смещениям. Речь идёт об:

• изменении давления внутри системы;
• систематических температурных усадках;
• вибрациях.

Если опора прикреплена недостаточно надёжно, в образованном зазоре начнут появляться пыль и грязь, у которых присутствуют характерные абразивные свойства. Со временем они начинают истончать стену трубы, создавая концентратор напряжения. В конечном итоге она банально не выдерживает.

В настоящее время скользящие опоры для трубопроводов продаются с полным комплектом, в который входят все сопутствующие элементы. Поэтому вы можете самостоятельно подобрать подходящее решение для конкретной высоты прокладки и диаметра трубы. Монтаж конструкции лучше доверить квалифицированному специалисту, т. к. учесть множество тонкостей самостоятельно без навыков и опыта проблематично. Профессиональный сотрудник учтёт все неочевидные аспекты и минимизирует вероятность возникновения аварий, снизив стоимость обслуживания системы.

Преимущества

Популярность скользящих опор обусловлена многими преимуществами и конструктивными особенностями. Среди них:

• отсутствие сложностей в монтаже;
• большой срок службы, независимо от условий эксплуатации;
• надёжная и прочная конструкция, выдерживающая максимальные нагрузки;
• наличие всевозможных типоразмеров, что расширяет возможности для поиска подходящего решения под конкретный случай.

Опора представляет собой одну из самых незаменимых составляющих любой системы теплоснабжения. Её отсутствие существенно снижает продолжительность эксплуатации трубопровода и повышает риск всевозможных повреждений под воздействием отдельных факторов.

При выборе подходящего решения для индивидуального случая не забывайте, что хорошая конструкция максимально точно сохраняет базовое положение трубы на опорном листе, предотвращая агрессивное воздействие ветра или сейсмических толчков. Также она гарантирует опирание трубы любого веса и диаметра с минимальным напряжением стенок. В результате это исключает вероятность появления вмятин или повреждений. У опор скользящего типа высокая несущая способность при относительно невысоких ресурсных затратах.

На рынке предлагается большой ассортимент стандартизированных исполнений, которые расширяют возможности выбора и позволяют найти любую модификацию, которая идеально подойдёт под ваши условия.

Выбирая тип исполнения опорной конструкции, специалисты обращают внимание и на расчетные показатели предполагаемых усилий, и на процесс взаимодействия между комплектующими. В большинстве случаев проектировщики отдают предпочтение башмакам опор с антифрикционным покрытием (фторопластом), которые опираются на опорную подушку (в её качестве может быть использована бетонная плита). Такое решение положительно сказывается на скольжении обычного сочетания «сталь-бетон», обеспечивая коэффициент трения 0,5. Есть смысл применить опоры каткового или шарикового типа с коэффициентом трения 0,1.

Качественная скользящая конструкция может защитить магистральные трубопроводы от непредвиденных повреждений и нагрузок, компенсируя температурные расширения, вертикальные и поперечные нагрузки, а также сглаживая крутящий момент и нивелируя другие физические воздействия. В результате клиенту обеспечивается колоссальная экономия финансов на ремонтные работы, а вероятность любых неприятных «сюрпризов» сокращается.

Учитывая подобные характеристики, скользящие опоры являются незаменимой частью любого современного трубопровода. Стоимость изделий бывает разной и варьируется от нескольких сотен рублей до десятков тысяч. Здесь всё зависит от массы, длины, размеров, конструктивных и эксплуатационных свойств, а также некоторых других аспектов.

Что касается сфер применения, они действительно очень обширные и при этом постоянно расширяются. Чаще всего скользящая опора применяется в:

• металлургии;
• машиностроении;
• нефтеперерабатывающей промышленности;
• строительстве;
• теплоэнергетике;
• жилищно-коммунальных хозяйствах;
• газодобыче.

Особенности монтажа

Чтобы правильно рассчитать оптимальное расстояние между будущими опорами, нужно учитывать ряд особенностей, включая предназначение трубопровода. Для понимания, трубы с горячей водой должны быть оборудованы большим количеством опорных конструкций на небольшом расстоянии друг от друга. Что касается систем подачи холодной жидкости, там принцип действует обратным образом.

К установке подобных элементов на трубопроводы приступают до начала протаскивания труб в футляры. Обращайте внимание на сохранность целостности заводской изоляции системы.

Между опорами и металлическими футлярами фиксируют бесшовный гидроизоляционный материал, а на их поверхность наносят графитовую смазку, при условиях, что трубы будут подвергаться трению. На последнем этапе фиксируются хомуты, и выполняется качественная стяжка. Если в процессе монтажа отдельные места опор были повреждены, их следует окрасить.

Монтаж таких скользящих элементов начинается одновременно с прокладкой линейной части и без применения специальной техники. Для крепежа используют электродуговую сварку. На разных этапах выполнения монтажных работ следует учитывать меры технической безопасности.

Таким образом, скользящая опора представляет собой важнейший элемент, который незаменим при строительстве и дальнейшем использовании трубопроводных систем. Чтобы составить правильный проект будущей конструкции, лучше заранее проконсультироваться с высокопрофессиональными специалистами, т. к. низкоквалифицированный инженер не всегда может точно рассчитать базовые характеристики и особенности предстоящей работы.