Плавники для подвесок трубопроводов из стали 3: конструктивные и прочностные характеристики
Плавники для подвесок трубопроводов из стали 3 представляют собой плоские или гнутые опорные элементы, привариваемые к хомуту или непосредственно к трубе для передачи вертикальных и боковых нагрузок на несущие конструкции. Материал — углеродистая сталь обыкновенного качества марки Ст3 (ГОСТ 380), чаще всего спокойной или полуспокойной плавки (Ст3сп/Ст3пс), с пределом текучести 235–245 МПа и временным сопротивлением 370–490 МПа. Такие плавники применяются в системах теплоснабжения, водоснабжения, технологических трубопроводах нефтегазовой и химической отраслей при рабочем давлении до 1,6 МПа и температуре среды от –40 C до +200 C.
Конструктивное исполнение и сортамент
Плавник из стали 3 обычно изготавливается из листового проката толщиной 4–12 мм или полосовой стали. Форма — прямоугольная, трапециевидная либо сегментная, с одним или двумя рёбрами жёсткости. Крепление к хомуту выполняется ручной дуговой сваркой электродами Э42 или Э46, к трубе — через промежуточную накладку. Типовые размеры плавников для подвесок Ду50–Ду400:
- длина опорной площадки — 80–300 мм;
- высота ребра — 40–150 мм;
- толщина листа — 4, 6, 8, 10, 12 мм;
- угол наклона боковых граней — 15–30;
- радиус скругления кромок — 2–5 мм.
Для трубопроводов с антикоррозионным покрытием плавники поставляются с грунтовкой ГФ-021 или эпоксидным праймером. В агрессивных средах применяется горячее цинкование по ГОСТ 9.307 с толщиной покрытия 40–80 мкм.
Нагрузочная способность и расчётные параметры
Несущая способность плавника определяется площадью сварного шва и моментом сопротивления сечения. Для стали 3 при расчётном сопротивлении по пределу текучести 230 МПа допускаемая вертикальная нагрузка на один плавник составляет от 3 до 25 кН в зависимости от толщины и длины шва. При монтаже подвесок на эстакадах и в каналах плавники воспринимают также горизонтальные усилия от температурных деформаций трубопровода.
| Толщина листа, мм | Длина шва, мм | Катет шва, мм | Допускаемая нагрузка, кН | Область применения |
|---|---|---|---|---|
| 4 | 80 | 4 | 3,5 | Ду50–Ду80, водопровод |
| 6 | 120 | 5 | 7,0 | Ду100–Ду150, теплосеть |
| 8 | 160 | 6 | 12,5 | Ду200–Ду250, технологические линии |
| 10 | 200 | 8 | 18,0 | Ду300–Ду350, эстакады |
| 12 | 250 | 10 | 25,0 | Ду400, магистральные трубопроводы |
Условия эксплуатации и ограничения
Сталь 3 не предназначена для работы при температурах ниже –40 C из-за склонности к хрупкому разрушению. При монтаже в северных исполнениях (климатическое исполнение ХЛ по ГОСТ 15150) требуется применение стали 09Г2С или термообработанных плавников. В средах с водородсодержащими средами и сероводородом плавники из стали 3 не применяются — необходимы легированные стали. Сварные соединения подлежат контролю визуально-измерительным методом и, при необходимости, капиллярной дефектоскопией.
Области применения
- тепловые сети и ЦТП — подвески подающих и обратных трубопроводов;
- водопроводные насосные станции — крепление коллекторов и обвязки насосов;
- нефтебазы и резервуарные парки — технологические трубопроводы на эстакадах;
- химические производства — линии с неагрессивными средами;
- вентиляционные и аспирационные системы — воздуховоды большого диаметра;
- металлургические цеха — трубопроводы оборотного водоснабжения.
Вопросы и ответы
Какая марка стали используется для плавников подвесок трубопроводов?
Применяется углеродистая сталь обыкновенного качества Ст3сп или Ст3пс по ГОСТ 380, реже Ст3кп для неответственных конструкций. Для низких температур — 09Г2С.
Какой катет сварного шва необходим при монтаже плавника?
Катет шва принимается по расчёту, но не менее 4 мм при толщине листа 4–6 мм и не менее 0,7 от толщины более тонкого элемента. Для толщины 10–12 мм катет составляет 8–10 мм.
Допускается ли эксплуатация плавников из стали 3 при отрицательных температурах?
Да, до –40 C при условии отсутствия ударных нагрузок. Ниже этой температуры требуется применение низколегированных сталей или термообработки.
Какое покрытие наносится на плавники для защиты от коррозии?
Наиболее распространены грунтовка ГФ-021, эпоксидный праймер или горячее цинкование по ГОСТ 9.307 толщиной 40–80 мкм. Выбор зависит от категории агрессивности среды по ГОСТ 31385.
