Опоры трубопроводов: для чего нужны, классификация и особенности монтажа

Опоры для труб — это незаменимые конструктивные элементы при прокладке различных коммуникаций. Эти изделия принимают на себя нагрузку трубопровода, которая впоследствии распределяется по несущим конструкциям или же передаётся почве. На сегодняшний день существует множество разновидностей трубопроводов, которые отличаются по материалу изготовления и техническим характеристикам. Для каждого типа труб требуются различные опоры.

Для чего нужны опоры и где они используются?

Опоры трубопроводов выполняют очень важную функцию — фиксацию коммуникации в необходимом положении. Помимо этого, эти изделия исключают деформационный процесс коммуникации под влиянием температур. Во многих трубопроводах при транспортировке той или иной рабочей среды возникают вибрации. Гашение вибраций является ещё одной полезной функцией опорных элементов.

Опоры трубопроводов влияют на надёжность конструкции в целом. Поэтому очень важно правильно установить эти изделия, чтобы они хорошо справлялись с поставленными перед ними задачами.

Опоры различаются по виду и назначению. Эксплуатационная область этих приспособлений довольно широка. Они используются для фиксации таких коммуникаций:

• трубопроводные конструкции на различных предприятиях;
• жилищно-коммунальные коммуникации;
• арматура атомных электростанций;
• арматура теплоэлектростанций (ТЭС);
• газо- и нефтепроводы.

Опора под газовую трубу должна отличаться высокими техническими характеристиками, особенно если трубопровод прокладывается в неблагоприятных климатических условиях. Кроме этого, опора для газовой трубы должна предохранять коммуникацию от возможных поломок в местах её крепления.

Особенности опор для трубопроводов

Эксплуатационная безопасность и необходимые показатели герметичности различных коммуникаций, обеспечиваются не только благодаря качественным трубам, но и за счёт использования вспомогательного оборудования. К такому оборудованию и относятся опоры для крепления труб.

Если обратиться к соответствующей документации, то там можно найти информацию по поводу того, что такой элемент, как опора не является отдельной строительной деталью, а регламентируется как конструктивный элемент самой коммуникации. Опоры выполняют множество полезных функций. Рассмотрим основные из них:

• это изделие защищает трубу от повреждения в точке соприкосновения с опорной конструкцией;
• обеспечивает правильное расположение трубопровода в пространстве;
• распределяет нагрузки по всей длине коммуникации и способствует их передаче на опорные конструкции;
• устраняет вибрационные волнения, а также снижает напряжение в трубопроводе.

В народе опоры для крепления труб ещё называют «подвесками», однако это не во всех случаях правильное название. Дело в том, что подвеска является одной из разновидностей опор. Поэтому обобщение всех изделий этого типа под таким названием — неверное решение.

Все опоры для трубопроводов разделяются на виды в зависимости от двух основных характеристик:

• вариант установки;
• подвижность или неподвижность.

По варианту установки выделяют два типа этих конструктивных элементов трубопровода:

• обычные;
• подвесные изделия.

Обратите внимание! Особенностью подвесных приспособлений является то, что они монтируются выше трубопроводной оси.

Подвесные модели можно фиксировать к плитам, потолочным перекрытиям и т. д. Стоит сказать, что подвесные модели по варианту установки относятся к подвижному типу. Подвижность опоры — это свойство, которое позволяет ей осуществлять движение вдоль или поперёк оси трубопровода. Подвижные опоры способны перемещаться в двух вышеперечисленных направлениях, а неподвижные отличаются тем, что крепко фиксируют трубу в необходимом положении.

Рассмотрим две основные функции, которые выполняют подвижные модели:

• такие изделия передают усилие опорной реакции трубопровода на опорную конструкцию. Стоит отметить, что этот процесс должен происходить без изменений положения точки, в которой осуществляется передача опорной реакции;
• снижение коэффициента напряжения в стенках трубопровода.

Разновидности опор для трубопроводов

На сегодняшний день существует несколько разновидностей опор для трубопроводов, которые отличаются по своему конструктивному исполнению и назначению. Рассмотрим основные разновидности опор, которые используются при монтаже трубопроводных конструкций.

Бескорпусные опоры. Такие опоры выполняют те же функции, что и хомуты и подразделяются на две основные группы:

• подвижные бескорпусные изделия;
• неподвижные бескорпусные изделия.

Стоит отметить, что само понятие скользящей опоры несопоставимо с подвижным бескорпусным изделием. Монтировать подвижные жёсткие приспособления нужно без жёсткого стягивания хомута, что позволяет коммуникации чувствовать себя свободно и передвигаться в продольной плоскости. Такие модели ещё называют хомутовыми направляющими. Неподвижные модели монтируются довольно просто: крепко затягиваются к основанию, что исключает движение трубопроводной конструкции.

Корпусные приварные. Как правило, такая разновидность опор применяется при монтаже стальных коммуникаций. Крепление такого приспособление осуществляется посредством сварки (отсюда и название).

Такие модели считаются самыми удобными с точки зрения производства и, кроме этого, отличаются довольно демократичной ценой. Как и в предыдущем случае, корпусные приварные опоры подразделяются на подвижные и неподвижные. В некоторых нормативных документах подвижная корпусная приварная опора регламентируется как скользящая. Конструктивное исполнение корпусных приварных приспособлений может быть различным.

Корпусные хомутовые. Такие модели условно подразделяются на две группы:

• с хомутом, имеющим круглую форму (в этом случае материалом изготовления хомута служит металлический прут);
• с хомутом, который имеет плоскую форму (изготавливается из металлической полосы).

Как и другие опоры, корпусные хомутовые модели могут быть подвижными (скользящими) и неподвижными. Изделия, которые имеют плоский хомут, применяются по большему счёту при монтаже стальных коммуникаций, однако, в некоторых случаях их используют для предизолированных трубопроводных конструкций. А модели, обладающие круглым хомутом, используются только при монтаже стальных трубопроводов. Одной из разновидностей таких опор считается бугельная опора, которая отличается от других тем, что имеет рёбра жёсткости. Рёбра жёсткости необходимы для усиления изделия.

Опоры под отвод. Монтируются специально под изгиб коммуникации, а именно — под отвод. Существуют такие разновидности опор под отводы:

• под отводы гнутого типа;
• под сварные отводы.

Такие модели, с эксплуатационной точки зрения, разделяются на: подвижные и неподвижные. Кроме этого, такие модели применяются для фиксации различной арматуры при монтаже.

Опоры крепления вертикальных трубопроводов. Такие модели используют для закрепления вертикальных участков трубопроводной конструкции. По своей конструкции они являются «лапами», которые с помощью сварки фиксируются на трубопроводе. Опираются такие модели на балки или плиты перекрытий.

Щитовые опоры. Такие модели имеют такой же вид, как и предыдущие и используются в случае, когда необходима прокладка трубопровода через стену. Как правило, такие приспособления являются неподвижными.

Подвески трубопроводов. Подвески — это специальные приспособления, которые применяются для фиксации коммуникации к балке или же потолку. В зависимости от конструктивных особенностей и способа монтажа опоры на трубу их подразделяют на две группы:

• хомутовые;
• приварные.

Кроме этого, они могут быть:

• однотяжными (состоять из одной тяги);
• двутяжными;

Движение трубопровода, который зафиксирован такими приспособлениями обеспечивается кардановым подвесом.

Пружинные блоки. Эти приспособления монтируются на различные коммуникации и выполняют амортизирующую функцию, распределяя нагрузки по всей длине трубопровода и исключая его деформацию. Такое изделие применяется как конструктивный элемент опор или подвесок.

Материалы изготовления

Опоры под трубопроводы изготавливаются в основном из металлических материалов. Это связано с тем, что такие элементы должны иметь отличные прочностные характеристики и сопротивляемость к воздействию давления. Монтаж труб на опорах — ответственное мероприятие, которое требует наличия специальных строительных навыков и знаний, а также опыта. В случае неправильного монтажа, может возникнуть аварийная ситуация, так как на эти конструктивные элементы трубопроводной конструкции оказывается довольно сильное давление.

Как правило, для производства опор трубопроводов применяется такой материал, как сталь. Сталь обладает высоким коэффициентом прочности и как нельзя лучше подходит для этих целей. Однако, помимо стали, при выполнении этих конструктивных элементов трубопровода используются и другие металлы. Рассмотрим их:

• алюминий;
• титан;
• латунь;
• медь.

Опоры из вышеперечисленных материалов используются для различных бытовых или специализированных целей. Стоит отметить, что опоры для трубопроводов должны обладать хорошей устойчивостью к губительному воздействию коррозии, поэтому на стадии производства на их поверхность наносят разнообразные защитные составы.

Полезная информация! В качестве защитного антикоррозийного состава могут выступать различные краски и эмали, а также поверхность изделия может быть оцинкована. Оцинкованная сталь обладает высокой резистентностью к коррозийным воздействиям. А также стоит отметить, что нанесение различных защитных составов на трубы, помимо защитной функции, придаёт им более презентабельный внешний вид.

Помимо этого, опоры могут изготавливаться из различных современных полимерных материалов и используются при монтаже хозяйственных коммуникаций внутри помещений. Самым востребованным полимером для производства этих приспособлений считается полипропилен (ПП). Опора полипропиленовая обладает следующими преимуществами:

• отличается низкой стоимостью, в сравнении с металлическими аналогами;
• для монтажа полипропиленового изделия не требуется сварочного оборудования;
• благодаря своему малому весу облегчает конструкцию в целом;
• ускоряет процесс прокладки коммуникации.

Свойства полипропилена позволяют использовать его при монтаже трубопроводов. А также опоры для полипропиленовых хозяйственных труб выполняют изоляционную функцию, поэтому им не страшны электрические воздействия.

Помимо этого, стоит упомянуть о ещё одном материале — бетоне. Бетон используют при производстве колец опор и их фундаментной части. Обязательно нужно отметить, что производство опор регламентируется государственным стандартами качества и любое отступление от, описанного в той документации, производственного процесса чревато получением некачественной продукции.

Особенности и устройство неподвижных опор для трубопроводов

Неподвижные опоры для различных трубопроводов необходимы для чёткой фиксации коммуникации в пространстве. Использование таких опор направлено на устранение сдвигов трубопровода в продольном или же поперечном направлении.

Неподвижные модели используются для фиксации трубопроводов, монтируемых двумя способами:

• наружным;
• внутренним (под землёй).

Установка таких опор производится посредством их фиксации каркасами из железобетона. Таким образом, в нужных участках трубопровода организуются опорные конструкции. Опорные конструкции на трубопроводе располагаются не равноудалённо друг от друга, а разделяют коммуникацию на сегменты, которые имеют различную длину. Длина сегмента зависит от особенностей специальных компенсаторов, которые располагаются между неподвижными опорами.

При наружной и внутренней прокладке коммуникаций широко применяют неподвижные опоры для труб. В случае если прокладка будет осуществляться бесканальным методом под землёй, используются опоры, оснащённые эффективной гидроизоляцией. Как правило, в качестве гидроизоляции выступает полиэтиленовая (ПЭ) оболочка. При наружном монтаже коммуникации используется оцинкованный гидроизолятор.

Рассмотрим конструктивные элементы, которые входят в состав неподвижной модели:

• стальная труба;
• стальной лист, полученный в результате горячей прокатки;
• пенополиуретан (ППУ);
• специальная термостойкая лента;
• оцинкованная оболочка;
• центратор;
• оболочка из полиэтилена.

Важно! При производстве неподвижных опор для трубопроводных коммуникаций применяются только самые прочные и надёжные марки стали.

Лист стали, который производится посредством горячей прокатки, подразделяется на три вида в зависимости от качества:

• обыкновенный;
• низколегированный;
• конструкционный (является наиболее качественным).

Центратором называют конструктивный элемент неподвижной опоры, который упрощает отцентровку торцов труб перед их соединением. На сегодняшний день центраторы подразделяются на два основных типа:

• наружные;
• внутренние.

Наружные устройства осуществляют отцентровку трубы с наружной стороны и подразделяются на:

• звенные;
• эксцентриковые;
• гидродомкратные.

Звенные центраторы могут осуществлять отцентровку труб с показателями сечения от 57 до 2224 мм. Они отличаются отличной устойчивостью к низким температурам. Это связано с тем, что их производят из морозоустойчивой стали. Второй вариант центраторов является универсальным, так как способен отцентровывать трубы с любыми показателями сечения. Гидродомкратные центраторы используются для отцентровки очень тяжёлых труб или же труб с деформированными областями. Усилие, которое способно передаваться посредством таких устройств, составляет примерно 12 тонн.

Внутренние центраторы имеют одно важное преимущество — при их применении возможна длительная сварка труб изнутри. Благодаря этому преимуществу швы выполняются более качественно. Недостаток же таких изделий в том, что из-за их веса для их транспортировки необходимо использовать спецтехнику.

Рассмотрим основные эксплуатационные сферы, где используются неподвижные опоры трубопроводов:

• при прокладке магистральной газовой трубы или нефтепровода;
• коммуникаций различной направленности на предприятиях;
• для конструкций на атомных и тепловых станциях.

Такие опоры широко используются при прокладке коммуникаций в условиях низких температур. Эксплуатация этих элементов трубопроводной конструкции в северных регионах позволяет продлить срок службы трубопровода.

Монтаж неподвижных опор

Установка таких опор проводится на трубопроводы различной направленности. Как правило, их сразу же вделывают на месте монтажа. Как уже говорилось выше, такие опоры разделяют трубопровод на сегменты, а между опорами монтируются специальные компенсаторы сильфонного типа. Компенсаторы максимально предохраняют трубопровод от деформации, которая возникает в результате воздействия низких температур.

Неподвижные модели с помощью сварочного оборудования фиксируют к платформам и посредством крепежей закрепляют к трубопроводу. Стоит отметить, что для более надёжного крепления к этим приспособлениям приваривают специальные металлические пластины (вплотную к торцам хомута).

Существует одно важное правило: между опорой и хомутом необходимо соблюдать определённый зазор, который должен равняться 1,5 мм. Кроме этого, для того чтобы обезопасить коммуникацию от коррозийных воздействий между ней и неподвижной опорой укладывают лист алюминия.

Особенности и характеристики скользящих опор для трубопроводов

Скользящая опора для трубопроводов используется, как правило, при прокладке коммуникаций на поверхности земли (наружный способ). Основная функция такого устройства заключается в том, чтобы обеспечить свободное перемещение трубопровода как по горизонтали, так и по вертикали. Кроме этого, вспомогательной функцией таких приспособлений считается защита трубопроводной конструкции от истирания.

Обратите внимание! Скользящие опоры монтируются на коммуникации, которые нуждаются в компенсации сезонных перепадов температур. Из-за температурных перепадов такие трубопроводы расширяются и сужаются в двух вышеупомянутых плоскостях.

Скользящие модели обеспечивают устойчивость трубопроводной коммуникации и уравновешивают её перемещение, которое происходит из-за температурных колебаний.

Рассмотрим конструктивные элементы, которые входят в состав скользящей модели:

• основание, в качестве которого может выступать, например, уголок;
• полукруглый держатель для трубы (производится из металла);
• специальная прокладка;
• крепёжные элементы (гайки и болты).

Все подвижные опоры классифицируются на три основных вида:

• жёсткие;
• упругие;
• подвижные опоры постоянного усилия.

Жёсткие опоры подразделяются на:

• направляющие опоры;
• жёсткие подвески;
• опоры скольжения.

Направляющие изделия препятствуют перемещению коммуникации вниз и в определённом направлении по горизонтали. Подвески жёсткого типа являются приспособлениями, которые обеспечивают наибольшую подвижность трубопроводной конструкции. Опора скольжения исключает перемещение вертикально вниз. Опоры упругого типа обладают такой жёсткостью только в случае, когда труба перемещается в вертикальном направлении. В этом случае существует определённая закономерность: чем сильнее нагрузка на опорный элемент, тем дальше будет смещение трубопровода. Опора постоянного усилия выдерживает оказываемое на неё усилие независимо от перемещения коммуникации.

Для того чтобы обезопасить это устройство от коррозийных воздействий на него наносят специальный грунтовый состав. Грунтовый состав для большей надёжности наносится в несколько слоёв. Иногда вместо грунта, опора может окрашиваться специальной грунтовой эмалью. А для того чтобы добиться максимальных показателей надёжности, как правило, приспособление оснащается порошковым или цинковым покрытием (оцинковка).

Наиболее часто такие изделия изготавливаются из прочной углеродистой стали, однако, если трубопровод предназначен для монтажа и эксплуатации в тяжёлых температурных условиях, используются приспособления, выполненные из низколегированной стали.

Все скользящие опоры классифицируются на несколько основных видов по типу конструкции:

• изделие на кронштейнах (крепёжные элементы);
• хомутовая;
• шариковая;
• диэлектрическая;
• катковая (роликовая).

Роликовая опора используется в том случае, когда необходимо уменьшить силу трения между её основой и верхней частью. Трение возникает при движении трубопровода. Уменьшение силы трения происходит благодаря конструктивным элементам такой опоры — каткам.

Диэликтрические скользящие модели применяются преимущественно для труб, произведённых из следующих материалов:

• углеродистая сталь;
• низкоуглеродистая сталь.

Изоляция в таких опорах выполняется из специального материала — листового паранита. Паранит включает в себя такие составляющие:

• каучук;
• асбест;
• дополнительные порошковые добавки.

Шариковые скользящие модели выполняются из стали и являются специфичным крепежным элементом. Применение таких изделий позволяет коммуникации передвигаться как в продольном, так и в поперечном направлении. Благодаря этому шариковые скользящие опоры применяются на электростанциях или при прокладке теплотрасс.

Монтаж скользящих опор

Стоит отметить, что при составлении проекта коммуникации, в которой будут использоваться скользящие опоры, рекомендуется заранее определить дистанцию между такими опорами. Такой расчёт производится для каждого конкретного случая отдельно. Это связано с тем, что для расчёта необходимы такие характеристики, как: назначение коммуникации, длина, показатели сечения труб, материал изготовления и т. д.

В первую очередь для вычисления дистанции между скользящими опорами, нужно знать в каких целях будет использоваться коммуникация. Потому что для трубопроводов, которые осуществляют транспортировку горячей воды, такая дистанция будет меньше, чем для холодного водопровода.

Важно! Стоит отметить, что установка этих изделий производится перед протаскиванием трубы в защитный кожух (футляр).

Как правило, между опорным приспособлением скользящего типа и металлическим кожухом укладывают гидроизоляционный материал. Кроме этого, внутреннюю поверхность трубы и гидроизоляционный материал смазывают специальной графитовой смазкой. Это необходимо, чтобы избежать нежелательного трения.

Далее, производится крепёж хомутов с использованием сварочного оборудования. После приваривания хомуты надёжно затягиваются. Установка таких опор выполняется без использования спецтехники, что является очень удобным и ускоряет рабочий процесс.

Помимо этого, при монтаже скользящих опор необходимо неукоснительно соблюдать все нормы и правила, прописанные в соответствующей документации, а также выполнять все условия техники безопасности.