Катковые обоймы для опор трубопроводов ТЭС и АЭС из стали 45
Катковые обоймы для опор трубопроводов ТЭС и АЭС из стали 45 — несущий элемент скользяще-катковых опор, воспринимающий горизонтальные перемещения трубопровода и передающий нагрузку на опорную конструкцию. Обойма представляет собой сварную или механически обработанную деталь с посадочным гнездом под каток, изготовленную из конструкционной углеродистой качественной стали 45 по ГОСТ 1050. Материал обеспечивает сочетание достаточной прочности и обрабатываемости резанием, что критично для изготовления точных посадочных поверхностей и отверстий под оси катков.
Конструктивные особенности и исполнение
Обойма катковой опоры включает корпус с направляющими пазами, ограничивающими осевое смещение катка, и опорную плиту для крепления к строительным конструкциям. В зависимости от типа опоры (скользящая, катковая, направляющая) обойма может быть выполнена с одной или двумя парами катков. Посадочные поверхности под катки обрабатываются с шероховатостью Ra 3,2–6,3 мкм для обеспечения равномерного контакта и снижения износа. Отверстия под крепёж выполняются по 2-му классу точности.
Технические параметры стали 45 в составе обоймы
| Параметр | Значение | Условия | Единица | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Предел текучести | 355 | нормализация | МПа | ГОСТ 1050 |
| Предел прочности | 600 | нормализация | МПа | ГОСТ 1050 |
| Твёрдость | 170–217 | после нормализации | HB | ГОСТ 1050 |
| Относительное удлинение | 16 | при растяжении | % | ГОСТ 1050 |
| Ударная вязкость | 49 | KCU, +20 C | Дж/см | ГОСТ 1050 |
Условия эксплуатации в системах ТЭС и АЭС
Катковые обоймы устанавливаются на трубопроводах пара, горячего водоснабжения и питательной воды с температурой рабочей среды до 425 C (для стали 45 без защитных покрытий — с учётом снижения механических свойств при нагреве). В системах АЭС обоймы применяются в контурах с ограниченным тепловым расширением, где требуется компенсация продольных перемещений до 200 мм. Расчётный ресурс обоймы — не менее 30 лет при циклических нагрузках до 10 циклов.
Области применения
- Опоры паропроводов высокого давления на ТЭС с параметрами пара 13,8 МПа / 560 C
- Опорные узлы трубопроводов питательной воды энергоблоков 200–1200 МВт
- Системы компенсации тепловых расширений главных циркуляционных трубопроводов АЭС
- Опоры трубопроводов тепловых сетей с диаметром условного прохода DN 200–DN 1400
- Узлы скользяще-катковых опор подземной и надземной прокладки
Изготовление и контроль
Обоймы изготавливаются методами механической обработки из проката или поковок стали 45 с последующей нормализацией. Сварные соединения (при наличии) выполняются с применением сварочных материалов, обеспечивающих равнопрочность основному металлу. Контроль качества включает ультразвуковую дефектоскопию сварных швов, измерение твёрдости по Бринеллю и проверку геометрических размеров по чертежам. Антикоррозионная защита — грунтование и окрашивание атмосферостойкими составами либо горячее цинкование для условий повышенной влажности.
Вопросы и ответы
Какие нагрузки воспринимает катковая обойма из стали 45?
Обойма воспринимает вертикальную нагрузку от веса трубопровода с теплоносителем и горизонтальные усилия от температурных перемещений. Для стали 45 допускаемые напряжения при нормализации составляют 130–160 МПа в зависимости от расчётной температуры.
Применяется ли сталь 45 для обойм в первом контуре АЭС?
В первом контуре АЭС сталь 45 не применяется из-за недостаточной коррозионной стойкости и радиационной стойкости. Обоймы из стали 45 используются во вспомогательных системах и трубопроводах второго контура с температурой до 425 C.
Какой ресурс катковой обоймы при циклических нагрузках?
Расчётный ресурс составляет не менее 30 лет при числе циклов нагружения до 10. При повышенной частоте циклов (более 10) рекомендуется периодический контроль твёрдости и геометрии посадочных поверхностей.
Чем отличается обойма из стали 45 от обоймы из стали 20?
Сталь 45 обеспечивает более высокие прочностные характеристики (предел текучести 355 МПа против 245 МПа у стали 20), что позволяет уменьшить габариты обоймы при той же нагрузке. Однако сталь 20 обладает лучшей свариваемостью без предварительного подогрева.
