Опоры под трубопроводы. Виды нагрузок

Опоры под трубопроводы: назначение, классификация

Опора трубопровода — конструктивный элемент, защищающий трубу от повреждений в месте контакта с опорной конструкцией и служащий для удержания трубопровода в проектном положении.

Опорные конструкции как правило используют при прокладке технологических линий промышленного и гражданского назначения. Они служат для компенсации нагрузки на магистраль, перераспределяют ее по несущим элементам или отправляют к земле. Тип выбирают с учетом особенностей: порядка монтажа, материала или технических характеристик.

Изделия выполняют и другие задачи:

• фиксируют участки труб в положении, предусмотренном проектной документацией;
• исключают деформацию вследствие воздействия высоких температур или давления;
• гасят вибрацию, которая возникает при транспортировке отдельных видов рабочей среды;
• защищают от повреждений в местах соединений.

Применяют в различных сферах: на производственных предприятиях, в коммунальной, газо- и нефтеперерабатывающих областях. В областях с неблагоприятными погодными условиями устанавливают варианты с улучшенными качественными характеристиками. Дополнительно обрабатывают коррозиестойкими и укрепляющими покрытиями.

Требования к размерам и качеству установлены государственными и отраслевыми стандартами. При этом опоры являются конструктивным элементом, вследствие чего их обязательно включают в линию.

Классифицируют арматуру в зависимости от следующих характеристик:

• способа монтажа — обычные или подвесные;
• возможности смещения — подвижные или неподвижные.

Основные виды опор

Изделия разделяют на виды прежде всего с учетом особенностей конструкции и объему функций. Перечень и типы для конкретных магистралей как правило указывают в стандартах или проектной документации.

• Бескорпусные. Выполняют роль хомутов для крепления участков технологической линии. Подвижные монтируют к поверхности не затягивая, в результате трубы могут двигаться в установленных пределах. Последние крепко закрепляют, исключая любые перемещения.
• Корпусные приварные и хомутовые. Приварные используют в стальных магистралях, крепят с помощью сварки. Конструкции корпуса различают на основе особенностей коммуникаций. Они отличаются простотой производства и низкой стоимостью. Бывают неподвижными и подвижными, последние часто указывают при стандартизации как скользящие.

Хомутовые различают по виду хомута:

• круглые, которые изготавливают из стального прута;
• плоские производят из металлического листа, включают в предизолированные системы.

Опоры под отводы

Применяют в местах установки отводов, когда меняют направление трубопровода. Классифицируют с учетом типа колена: для гнутых или сварных изделий. Они могут быть скользящими, часто ими фиксируют монтажную арматуру.

Для вертикальных систем

Модели монтируют на балки или плиты перекрытия для захвата участков вертикальных трубопроводов. Крепят с помощью сварки.

• Щитовые— используют при прокладке коммуникаций через стену, поэтому они часто неподвижные. Изготавливают из стали в соответствии с отраслевыми стандартами.
• Подвески— служат для крепления звеньев к потолку или верхним балкам, поэтому бывают приварными или хомутовыми. Состоят из одной или двух тяг, что указывают в требованиях проектной документации. Движение обеспечивает карданный подвес.

Разновидности подвижных опор

Подвижные служат для защиты от деформации при влиянии высоких температур. Они не препятствуют движению, но исключают смену положения в нарушение проектной документации.

Выделяют следующие типы подвижных опор.

• Жесткие — разделяют на виды в зависимости от возможности движения магистрали. Направляющие ограничивают вертикальное и горизонтальное смещение, скользящие — только по вертикали, подвески — в любых направлениях.
• Упругие, нагрузка на которые меняется в зависимости от степени смещения технологической линии.
• Постоянного усилия — выдерживают нагрузки при резких сменах температуры, сохраняют постоянную нагрузку.
• Приварные — применяют в трубопроводах с температурой рабочей среды до +300°С.

Виды нагрузок на опоры под трубопроводы

Трубопровод постоянно подвергается внешнему и внутреннему силовому воздействию. Усилия зависят от местности, по которой идет сеть, вида изоляции, диаметра труб, перекачиваемого продукта, давления. При расчете траверс и стоек учитываются нагрузки на неподвижные и подвижные опоры трубопровода.

Способ прокладки зависит от силы, действующей на конструкцию. Вертикальную и горизонтальную нагрузку от трубопроводов вычисляют с учетом региона эксплуатации, особенностей ландшафта.

Классификация нагрузок и воздействий на магистральный трубопровод

Виды постоянных нагрузок:

• Вертикальные нагрузки. Они складываются из массы материала трубы, используемой изоляции, транспортируемого жидкого или газообразного продукта на единицу трассы. Для расчета требуется коэффициент перегрузки и расстояние между траверсами.
• Горизонтальные. Состоят из силы трения между стойкой и трубой, осевого давления на заглушку или задвижку, распоров компенсаторов.

При проектировании учитываются категории опор – анкерные (разгруженные и концевые), промежуточные на двух шарнирах (жесткие и гибкие). При подводном или подземном методе прокладки принимается в расчет давление воды или грунта на единицу длины, а также выталкивающая сила. При поворотах и изгибах теплотрассы необходимо учитывать величину предварительного напряжения.

Классификация переменных воздействий:

• Длительные. вес перекачиваемого вещества; внутреннее давление, определяемое проектом; тепловая нагрузка на трубопровод.
• Кратковременные. Длятся 1-3 секунды, а порой их длительность доходит до нескольких месяцев. Сюда можно отнести ветровую, снеговую нагрузки на трубопроводы, влияние обледенения.
• Особые. Возникают под действием селевых потоков, просадок земли от шахтных выработок, карстовых деформаций поверхности, а также других изменений рельефа.

Принятая методика вычислений различает нормативные и расчетные усилия. В первом случае нагрузки определяются на основе статистического анализа и официально принятых нормативов. Вероятные отклонения от заданных значений учитывают расчетные показатели с заданным коэффициентом надежности. Вычисления регламентирует СНиП 2.05.06-85.

Просадка опор

Опасность от проседания опорных элементов, как правило, заключается в нарушении герметичности магистральной линии. Газы или жидкости, передающиеся по трубам, вытекают наружу. Утечка токсичных или легковоспламеняющихся веществ может привести к взрыву, отравлению людей, загрязнению окружающей среды. Особенно опасен выхлоп под давлением. Чтобы подобное не происходило, при строительстве магистрали используют качественные материалы. При необходимости устанавливают опорные стойки.

Просадка стоек – результат ошибок проектирования трубопровода. Подобная ситуация возникает из-за неправильного расчета усилий, воздействующих на конструкцию. Чтобы крепления были устойчивыми, нужно проверить прочность фундамента.

Основание монтируется из плит или свай. Перед началом работ потребуется провести геодезическую разведку для определения типа грунта. Чтобы компенсировать тепловые расширения металла подбираются продольноподвижные и свободноподвижные опоры, призмы, а также А-образные и рамные конструкции.