Навигация по таблицам
- Таблица 1: Основные типы опор по ОСТ 36-146-88
- Таблица 2: Нагрузочная способность опор
- Таблица 3: Типоразмеры и высоты опор
- Таблица 4: Материалы для различных температур
- Таблица 5: Области применения типов опор
Таблица 1: Основные типы опор по ОСТ 36-146-88
| Тип опоры | Обозначение | Функциональные особенности | Диапазон диаметров, мм | Подвижность |
|---|---|---|---|---|
| Скользящие | КП, ТП, ШП | Обеспечивают свободное скольжение трубопровода | 57-630 | Осевое и поперечное перемещение |
| Направляющие | КН, ХБ | Ограничивают движение в заданном направлении | 57-630 | Ограниченное перемещение |
| Пружинные | ПР | Компенсируют вертикальные нагрузки пружинами | 57-426 | Упругое вертикальное перемещение |
| Неподвижные | КП-Н, ТП-Н | Жесткая фиксация трубопровода | 57-630 | Отсутствует |
| Трубчатые | ТР, ТО | Для отводов и круто изогнутых участков | 57-630 | В зависимости от исполнения |
Таблица 2: Нагрузочная способность опор
| Диаметр трубы, мм | Вертикальная нагрузка, кН | Горизонтальная нагрузка, кН | Момент, кН·м | Тип опоры |
|---|---|---|---|---|
| 57-89 | 5-15 | 2-8 | 0,5-2,0 | Все типы |
| 108-159 | 10-25 | 5-12 | 1,0-4,0 | Все типы |
| 219-273 | 20-40 | 8-20 | 2,0-8,0 | Корпусные, тавровые |
| 325-426 | 35-60 | 15-30 | 4,0-15,0 | Корпусные, уголковые |
| 530-630 | 50-100 | 25-50 | 8,0-25,0 | Уголковые усиленные |
Таблица 3: Типоразмеры и высоты опор
| Исполнение | Высота опоры, мм | Длина корпуса, мм | Применение | Диаметры труб, мм |
|---|---|---|---|---|
| А1, Б1 | 100 | 170 | Стандартное | 57-426 |
| А2, Б2 | 150 | 170 | Увеличенная высота | 57-630 |
| А12, Б12 | 100 | 340 | Усиленное исполнение | 108-426 |
| А22, Б22 | 150 | 340 | Максимальное усиление | 219-630 |
| А13, Б13 | 100 | 680 | Сверхусиленное | 325-630 |
Таблица 4: Материалы для различных температур эксплуатации
| Марка стали | Температурный диапазон, °C | Область применения | ГОСТ/ОСТ | Особенности |
|---|---|---|---|---|
| ВСт3пс | от -30 до +200 | Стандартные условия | ГОСТ 380-2005 | Базовый материал |
| 20 | от -30 до +300 | Повышенные температуры | ГОСТ 1050-2013 | Углеродистая сталь |
| 09Г2С | от -60 до +450 | Экстремальные условия | ГОСТ 19281-2014 | Низколегированная сталь |
| 17ГС-12 | от -40 до +350 | Северные регионы | ГОСТ 19281-2014 | Повышенная хладостойкость |
| 14Г2-12 | от -40 до +400 | Промышленные трубопроводы | ГОСТ 19281-2014 | Универсальное применение |
Таблица 5: Области применения типов опор
| Тип опоры | Промышленные объекты | Температура среды, °C | Давление, МПа | Ограничения применения |
|---|---|---|---|---|
| Скользящие | НПЗ, ХЗ, ГПЗ | 0-450 | до 10 | Не для ТЭС и АЭС |
| Направляющие | Технологические линии | 0-350 | до 6,3 | Ограниченное смещение |
| Пружинные | Вертикальные участки | 0-300 | до 4 | Только для вертикальных нагрузок |
| Неподвижные | Все промышленные объекты | 0-450 | до 10 | Исключен на пучинистых грунтах |
| Трубчатые | Отводы и повороты | 0-400 | до 8 | Только для отводов |
Оглавление статьи
Введение в классификацию опор трубопроводов
Опоры трубопроводов представляют собой критически важные элементы промышленных систем транспортировки жидких и газообразных сред. ОСТ 36-146-88 «Опоры стальных технологических трубопроводов на Ру до 10 МПа» содержит технические требования к подвижным и неподвижным опорам для широкого спектра промышленных применений.
Современная классификация опор основывается на их функциональном назначении и конструктивных особенностях. Опоры обеспечивают стабильность инженерных коммуникаций, закрепляют их на выбранном участке, компенсируют нагрузки и увеличивают безопасность. Каждый тип опоры решает специфические задачи в зависимости от условий эксплуатации трубопровода.
Правильный выбор типа опоры зависит от множества факторов: диаметра трубопровода, рабочего давления, температуры транспортируемой среды, характеристик грунта и климатических условий региона эксплуатации.
Скользящие опоры: конструкция и применение
Скользящие опоры представляют собой разновидность подвижных опор, позволяющих двигаться трубопроводу по всем направлениям. Главное отличие скользящих опор от неподвижных заключается в том, что они могут принимать на себя как горизонтальные, так и вертикальные нагрузки.
Конструктивные особенности
Скользящая опора отличается простотой конструкции, состоящей из гнутого, сварного или изготовленного из уголка прочного основания, держателей полукруглого типа и креплений этих держателей, прокладок между трубопроводом и опорой. Эти прокладки обеспечивают защиту трубы от механического истирания при смещении трубопровода.
Типы скользящих опор по ОСТ 36-146-88
Стандарт предусматривает несколько основных типов скользящих опор:
Корпусные приварные (КП) - наиболее распространенный тип для диаметров 57-630 мм. Опора 426-КП-А12 09Г2С ОСТ 36-146-88 представляет корпусную приварную опору для труб наружным диаметром 426 мм, исполнения А12 с гнутой скобой корпуса высотой 100 мм и длиной 340 мм.
Тавровые приварные (ТП) - применяются для легких и средних нагрузок, изготавливаются путем разрезки двутавровых балок.
Швеллерные приварные (ШП) - используются горячекатаные швеллеры, что обеспечивает высокую несущую способность.
Вертикальная нагрузка = Вес трубы + Вес среды + Вес изоляции
Горизонтальная нагрузка = Сила трения × Коэффициент трения (0,1-0,3)
Для опоры диаметром 273 мм: Вертикальная нагрузка ≈ 25-35 кН
Направляющие опоры: принципы работы
Направляющие опоры еще называют хомутовыми направляющими. Расстояние между опорами каждый раз рассчитывается индивидуально под конкретный трубопровод. Эти опоры обеспечивают контролируемое перемещение трубопровода в заданном направлении.
Функциональное назначение
Направляющие опоры выполняют следующие основные функции: ограничение поперечных смещений трубопровода, обеспечение заданной траектории температурных деформаций, предотвращение потери устойчивости длинных участков трубопроводов, распределение нагрузок между опорными конструкциями.
Катковые направляющие опоры
Опора 219-КН-Х13 09Г2С ОСТ 36-146-88 представляет катковую направляющую опору, прикрепляемую к трубе хомутами, для труб наружным диаметром 219 мм, исполнения Х13 с гнутой скобой корпуса высотой 100 мм и длиной 680 мм.
Преимущества направляющих опор
Основными преимуществами направляющих опор являются: точное позиционирование трубопровода, снижение нагрузок на соседние опоры, увеличение срока службы компенсаторов, упрощение монтажа и обслуживания системы.
L = √(E × I × δ_доп / q)
где E - модуль упругости стали (2,1×10⁵ МПа)
I - момент инерции сечения трубы
δ_доп - допустимый прогиб (L/250)
q - распределенная нагрузка на трубопровод
Пружинные опоры: компенсация нагрузок
Пружинные опоры представляют собой элементы крепления, которые удерживают трубы на месте и компенсируют механические нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации трубопроводов. Основным элементом опоры являются пружины или пружинные цепи.
Принцип работы пружинных опор
Применяются для обеспечения свободы температурным расширениям трубопровода и регулирования напряжений в трубопроводе за счет принудительного сжатия пружин. Пружинная опора обычно расположена под трубопроводом, а пружинная подвеска – над ним.
Типы пружинных опор
Опоры переменного усилия - где вертикальная сила меняется пропорционально перемещению грузонесущей части. Опоры постоянного усилия - основным элементом является рычажно-пружинный механизм, который обеспечивает незначительное изменение величины сжатия пружины в определённом интервале перемещений.
Расчет и настройка пружинных опор
Затяг упругих опор подбирается таким образом, чтобы снять вес у нагретого трубопровода. Трубопровод на такое воздействие отреагирует соответствующим перемещением, то есть перейдет в монтажное состояние после регулировки пружин.
C = G × d⁴ / (8 × D³ × n)
где G - модуль сдвига (80000 МПа)
d - диаметр проволоки пружины
D - средний диаметр пружины
n - число рабочих витков
Преимущества пружинных опор
Адаптивность - способность эффективно работать при значительных изменениях температуры и давления. Уменьшение вибрации - благодаря гибкости конструкции, они эффективно уменьшают вибрацию, которая могла бы привести к износу трубопроводов.
Неподвижные опоры: жесткая фиксация
Неподвижная опора закрепляется в определенных местах трубопровода, воспринимая нагрузки, которые возникают в этих точках при изменении температурных условий. Эти опоры играют ключевую роль в обеспечении стабильности всей трубопроводной системы.
Функции неподвижных опор
Неподвижные опоры нужны для конструкций, которые обладают большим весом. Трубопровод при их помощи фиксируется в определенном положении. За счет этого происходит распределение температурных удлинений и выравнивание сил, действующих на ось.
Конструктивные типы
Неподвижные опоры изготавливаются в следующих исполнениях: хомутовые опоры - одно- или двуххомутовые для надежной фиксации, корпусные приварные с дополнительным обозначением "Н" в маркировке, уголковые приварные для больших диаметров и нагрузок, щитовые опоры для максимальных усилий.
Материалы и нагрузочная способность
Основной материал, указанный в рабочих чертежах - углеродистая сталь - используется для изготовления опор, применяемых в районах с расчетной температурой наружного воздуха до минус 30°С. Минимальная величина несущей способности плиты – 3,2 т, максимальная – 500 т.
F_ос = π × (D_н² - D_вн²) / 4 × P + F_тр × μ
где D_н, D_вн - наружный и внутренний диаметры
P - рабочее давление
F_тр - сила трения в опорах
μ - коэффициент трения
Особенности проектирования
Чтобы уменьшить возможность возникновения температурных изменений и тем самым увеличить срок службы сооружения, необходимо еще на этапе проектирования учесть последовательную расстановку неподвижных опор трубопроводов по магистрали.
Расчет и выбор опор по ОСТ 36-146-88
Правильный расчет и выбор опор трубопроводов является критически важным этапом проектирования, определяющим надежность и долговечность всей системы. Расстояние между опорами - это очень важный аспект, требующий тщательного предварительного расчёта. Прежде всего, от этого зависит способность опор поглощать, распределять, либо сокращать величину нагрузок.
Основные расчетные параметры
При расчете опор необходимо учитывать следующие параметры: собственный вес трубопровода с изоляцией, вес транспортируемой среды, температурные напряжения и деформации, ветровые и сейсмические нагрузки, давление среды и реакции на компенсаторах.
Выбор материала опор
В случае применения неподвижных опор в районах с температурой наружного воздуха до минус 40°С, для изготовления используется материал - сталь низколегированной марки: 17ГС-12, 17Г1С-12, 14Г2-12. Для районов с расчетной температурой воздуха до минус 60°С используется сталь 09Г2С-14.
1. Определение нагрузок: q = q_тр + q_ср + q_из + q_снег
2. Расчет момента: M_max = q × L² / 8
3. Проверка прогиба: f = 5 × q × L⁴ / (384 × E × I)
4. Условие: f ≤ L/250 (для технологических трубопроводов)
Типоразмеры по стандарту
Стандарт № 36–146–88 предполагает высоту изделий в двух вариантах – 100 или 150 мм. Короткие имеют длину 100 мм для диаметров 57 – 159 мм, 150 мм для диаметра 219 мм, 200 мм для диаметров 273 – 426 мм.
Критерии выбора типа опоры
Если в системе ожидаются значительные изменения температуры и, следовательно, тепловые расширения и сжатия материалов, то подвижные опоры могут быть более подходящим вариантом. В случаях, когда тепловые изменения минимальны или отсутствуют, неподвижные опоры могут быть более эффективными.
1. Анализ условий эксплуатации (температура, давление, среда)
2. Определение типа опоры (подвижная/неподвижная)
3. Расчет нагрузок и выбор типоразмера
4. Выбор материала в зависимости от климатических условий
5. Проверка соответствия требованиям ОСТ 36-146-88
Монтаж и эксплуатация опорных конструкций
Качественный монтаж опор трубопроводов является залогом их надежной и долговременной эксплуатации. Монтаж стальных оснований выполняют по чертежам, указанным в техническом документе. Отклонения от проектного положения не должны превышать значений СНиП 3.05.05-84.
Подготовительные работы
Перед началом монтажа необходимо выполнить следующие операции: проверку соответствия опор проектной документации, контроль качества сварных швов и защитных покрытий, подготовку фундаментов и опорных конструкций, разметку мест установки с учетом допусков.
Технология монтажа
Упоры устанавливают симметрично оси трубопровода. При монтаже необходимо строго соблюдать проектные отметки и обеспечивать требуемые зазоры для температурных деформаций.
Контроль качества монтажа
После завершения монтажа проводится комплексная проверка: геометрических параметров установки, качества сварных соединений, функционирования подвижных элементов, соответствия защитных покрытий требованиям.
Эксплуатация и обслуживание
В процессе эксплуатации необходимо регулярно проводить осмотры опор для выявления: износа скользящих поверхностей, коррозионных повреждений, нарушения геометрии конструкций, состояния пружинных элементов.
- Ежемесячно: визуальный осмотр состояния опор
- Ежеквартально: проверка подвижности скользящих опор
- Раз в полгода: контроль затяжки болтовых соединений
- Ежегодно: комплексное техническое освидетельствование
Типичные неисправности и их устранение
Наиболее часто встречающиеся дефекты: заедание подвижных опор из-за коррозии или загрязнения, ослабление болтовых соединений, трещины в сварных швах, износ скользящих поверхностей. Для каждого типа дефекта разработаны стандартные методы ремонта и восстановления.
Часто задаваемые вопросы
ОСТ 36-146-88 предусматривает следующие основные типы опор: скользящие (подвижные) опоры для компенсации температурных деформаций, направляющие опоры для ограничения перемещений в заданном направлении, неподвижные опоры для жесткой фиксации трубопровода, пружинные опоры для компенсации вертикальных нагрузок, трубчатые опоры для отводов и круто изогнутых участков. Каждый тип имеет свои конструктивные исполнения и области применения.
Выбор материала зависит от климатических условий: для температуры до -30°С используется углеродистая сталь (сталь 20, ВСт3пс), для температуры до -40°С применяется низколегированная сталь (17ГС-12, 17Г1С-12, 14Г2-12), для температуры до -60°С используется сталь 09Г2С-14. Также учитывается температура транспортируемой среды - до +450°С для большинства типов опор.
Стандарт предусматривает две стандартные высоты опор: 100 мм и 150 мм. Высота 100 мм используется для стандартных условий эксплуатации, высота 150 мм - для увеличенного клиренса, подземной прокладки в районах вечной мерзлоты или при необходимости размещения дополнительного оборудования под трубопроводом. Выбор высоты зависит от конкретных условий проекта.
Стандарт имеет следующие ограничения: не распространяется на опоры трубопроводов электрических станций, запрещено использование на пучинистых и вечномерзлых грунтах, не применяется для трубопроводов с хладагентами и хладоносителями, максимальное рабочее давление до 10 МПа, диаметры трубопроводов от 57 до 630 мм. При наличии этих условий следует использовать другие стандарты.
Нагрузочная способность рассчитывается с учетом вертикальных нагрузок (вес трубы, среды, изоляции), горизонтальных нагрузок (силы трения, температурные усилия), моментных нагрузок от неравномерного нагрева. Для каждого диаметра и типа опоры в стандарте приведены допустимые нагрузки. Например, для диаметра 273 мм вертикальная нагрузка составляет 20-40 кН, горизонтальная 8-20 кН.
Скользящие опоры обеспечивают свободное перемещение трубопровода во всех направлениях (осевое и поперечное), компенсируя температурные расширения. Направляющие опоры ограничивают движение трубопровода в заданном направлении, обычно позволяя перемещение только вдоль оси при блокировке поперечных смещений. Направляющие опоры используются для контроля траектории деформаций и предотвращения потери устойчивости длинных участков.
Рекомендуется следующая периодичность: ежемесячный визуальный осмотр состояния опор и защитных покрытий, ежеквартальная проверка функционирования подвижных элементов, полугодовой контроль затяжки болтовых соединений, ежегодное комплексное техническое освидетельствование с проверкой геометрических параметров и несущей способности. При выявлении дефектов проводится внеплановое обслуживание.
Пружинные опоры применяются в случаях значительных вертикальных перемещений трубопровода при температурных деформациях, для поддержания постоянной нагрузки на трубопровод независимо от его положения, при необходимости снижения вибраций и динамических нагрузок, для вертикальных участков трубопроводов с большими температурными расширениями. Они особенно эффективны в системах с температурой среды выше 200°С.
Источники и нормативные документы:
1. ОСТ 36-146-88 "Опоры стальных технологических трубопроводов на Ру до 10 МПа. Технические условия"
2. ГОСТ 14911-82 "Детали стальных трубопроводов. Опоры подвижные и подвески"
3. СНиП 3.05.05-84 "Технологическое оборудование и технологические трубопроводы"
4. ГОСТ 19281-2014 "Прокат из стали повышенной прочности"
5. СП 124.13330.2012 "Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003"
