Подвижные опоры Сталь 3: скользящие и катковые узлы трубопроводов из углеродистой стали
Подвижные опоры из стали марки Ст3 (углеродистая сталь обыкновенного качества по ГОСТ 380) применяются в системах трубопроводов для восприятия вертикальных нагрузок и обеспечения свободного осевого и поперечного перемещения трубы при температурных деформациях. Конструктивно узел состоит из корпуса (хомута, скобы или седла), опорной подушки и скользящей либо катковой пары. Материал Ст3 обеспечивает предел текучести не менее 245 МПа при толщине проката до 20 мм и достаточную пластичность для сварных и болтовых соединений.
Конструктивные исполнения и условия работы
Подвижные опоры под сталь 3 выпускаются в нескольких исполнениях, различающихся типом контактной пары и способом крепления к строительным конструкциям:
- скользящие — опорная подушка скользит по стальному листу или бетонной поверхности с коэффициентом трения 0,3–0,4;
- катковые — цилиндрические или игольчатые катки снижают трение до 0,05–0,1, применяются при больших осевых перемещениях;
- шариковые — для трубопроводов с горизонтальными перемещениями в двух направлениях;
- направляющие — ограничивают поперечное смещение, допуская только осевое;
- пружинные — совмещают подвижность с компенсацией вертикальных вибраций.
Рабочий диапазон температур для опор из Ст3 без дополнительной термообработки — от –40 C до +200 C. При более высоких температурах теплоизоляция опорной зоны обязательна. Узлы устанавливаются на эстакадах, в тепловых камерах, на технологических трубопроводах нефтеперерабатывающих и химических производств, в системах отопления и горячего водоснабжения.
Технические параметры опор из стали 3
| Тип опоры | Диаметр трубы, мм | Макс. нагрузка, кН | Ход перемещения, мм | Коэф. трения |
|---|---|---|---|---|
| Скользящая | 57–219 | 12 | 100 | 0,35 |
| Скользящая | 273–530 | 40 | 200 | 0,38 |
| Катковая | 219–426 | 60 | 300 | 0,08 |
| Катковая | 530–820 | 100 | 400 | 0,10 |
| Шариковая | 108–325 | 25 | 250 | 0,06 |
Материалы и комплектующие
Корпусные детали опор изготавливаются из листовой или сортовой стали Ст3сп и Ст3пс по ГОСТ 380, что обеспечивает свариваемость без ограничений и стойкость к ударным нагрузкам при отрицательных температурах. Катковые элементы выполняются из стали 45 или Ст3 с последующей токарной обработкой и, при необходимости, поверхностной закалкой ТВЧ до 40–45 HRC. Антикоррозионная защита — горячее цинкование (толщина покрытия 60–80 мкм) либо грунт-эмаль по ГОСТ 9.402.
Крепёж (болты, шпильки, гайки) применяется класса прочности не ниже 5.8 по ГОСТ 1759.0. Для трубопроводов с высокими динамическими нагрузками используются опоры с усиленными рёбрами жёсткости и увеличенной площадью опорной подушки.
Области применения
- тепловые сети и системы централизованного отопления с температурой теплоносителя до 150 C;
- технологические трубопроводы НПЗ и нефтехимических установок (атмосферно-вакуумные колонны, печные змеевики);
- паропроводы низкого и среднего давления на ТЭЦ и котельных;
- системы оборотного водоснабжения промышленных предприятий;
- трубопроводы сжатого воздуха и инертных газов в цехах металлообработки.
Вопросы и ответы
Какой максимальный температурный диапазон выдерживают подвижные опоры из стали 3?
Без дополнительной теплоизоляции — от –40 C до +200 C. При установке теплоизоляционных прокладок между трубой и опорой верхняя граница расширяется до +300 C, однако несущая способность стали Ст3 при этом снижается.
Чем катковая опора отличается от скользящей по нагрузочной способности?
Катковая опора воспринимает в 2–3 раза большую вертикальную нагрузку при том же диаметре трубы за счёт распределения усилия по каткам. Коэффициент трения снижается с 0,35 до 0,08–0,10, что уменьшает усилия на неподвижные опоры и компенсаторы.
Можно ли использовать опоры из Ст3 в агрессивных средах?
Без защитного покрытия — нет. В средах с повышенной влажностью, парами кислот или щелочей применяется горячее цинкование или нанесение эпоксидных грунт-эмалей. В особо агрессивных условиях опоры изготавливаются из нержавеющей стали.
Как подбирается подвижная опора по диаметру трубы?
Опоры выпускаются под стандартные наружные диаметры труб по ГОСТ 10704: 57, 76, 89, 108, 133, 159, 219, 273, 325, 426, 530, 630, 720, 820 мм. При подборе учитываются вертикальная нагрузка от веса трубы с изоляцией и теплоносителем, а также расчётное осевое перемещение.
