Скользящая опора трубопроводов ТЭС и АЭС Сталь 20 в Минске

Скользящая опора трубопроводов ТЭС и АЭС из стали 20

Скользящая опора трубопроводов ТЭС и АЭС из стали 20 — это несущий элемент опорных конструкций, обеспечивающий свободное температурное перемещение трубопровода относительно неподвижных строительных конструкций. Применение стали 20 в качестве материала изготовления обусловлено её способностью сохранять стабильные механические характеристики при длительной эксплуатации в условиях повышенных температур и статических нагрузок, характерных для энергетического оборудования.

Сталь 20 относится к группе качественных углеродистых конструкционных сталей. Для скользящих опор ответственного назначения она поставляется по ГОСТ 1050-2013 с гарантированным химическим составом и механическими свойствами. Ключевым параметром является предел текучести — не менее 245 МПа для проката толщиной до 80 мм, что обеспечивает расчётную несущую способность опоры при восприятии вертикальных нагрузок от веса трубопровода, транспортируемой среды и изоляции.

Конструктивно скользящая опора состоит из опорной плиты, воспринимающей нагрузку от корпуса трубопровода, и скользящего элемента, контактирующего с опорной поверхностью эстакады или строительной фермы. Для снижения коэффициента трения в паре скольжения применяются антифрикционные прокладки из фторопласта или графитосодержащих материалов. Сталь 20 в этой конструкции работает преимущественно на сжатие и изгиб, что соответствует её эксплуатационным характеристикам.

Технические характеристики и сортамент

Скользящие опоры для трубопроводов ТЭС и АЭС изготавливаются из листового и фасонного проката стали 20. Толщина опорных плит, как правило, составляет 8–20 мм в зависимости от типоразмера опоры и расчётной нагрузки. Химический состав стали 20 регламентирован содержанием углерода в пределах 0,17–0,24%, что обеспечивает оптимальное сочетание прочности и свариваемости при монтаже опорных конструкций непосредственно на трассе трубопровода.

Механические свойства стали 20 после нормализации:

• временное сопротивление разрыву — 410–530 МПа;
• предел текучести — не менее 245 МПа;
• относительное удлинение — не менее 23%;
• ударная вязкость KCU при +20 C — не менее 59 Дж/см;
• твёрдость по Бринеллю — 110–156 HB.

Работоспособность опор из стали 20 сохраняется при температурах от –40 C до +425 C. Верхний предел ограничен началом интенсивного ползучести углеродистой стали, нижний — переходом в хрупкое состояние при ударных нагрузках. Для трубопроводов с температурой теплоносителя выше 425 C применяются опоры из легированных сталей, однако для большинства конденсатных, питательных и сетевых трубопроводов ТЭС и АЭС сталь 20 остаётся стандартным решением.

Применение в системах энергетического оборудования

Скользящие опоры из стали 20 устанавливаются на следующих участках трубопроводных систем:

• паропроводы острого и вторичного пара с температурой до 425 C;
• питательные трубопроводы котлов высокого давления;
• трубопроводы конденсата и дренажей;
• сетевые трубопроводы тепловых магистралей;
• трубопроводы маслоснабжения турбинного отделения.

При проектировании опорных узлов для АЭС дополнительно учитываются требования к сейсмостойкости и ресурсу эксплуатации. Сталь 20 в этом случае проходит входной контроль с проверкой ударной вязкости на образцах с острым надрезом при температуре –40 C, что подтверждает отсутствие склонности к хрупкому разрушению в условиях длительной наработки.

Особенности монтажа и эксплуатации

Крепление скользящих опор к трубопроводу выполняется приваркой опорной плиты к нижней образующей трубы. Для стали 20 применяются электроды типа Э42А или Э46А по ГОСТ 9467-75, обеспечивающие равнопрочность сварного шва основному металлу. Перед приваркой необходимо зачистить зону сварки до металлического блеска и исключить попадание влаги на кромки.

Регулировка положения опоры при монтаже выполняется с учётом температурного удлинения трубопровода. Величина перемещения рассчитывается по формуле L = L T, где — коэффициент линейного расширения стали 20 (11,1 10 1/C), L — длина участка между неподвижными опорами, T — перепад температур от монтажной до рабочей. Для паропровода длиной 100 м с перепадом температур 300 C расчётное перемещение составит около 333 мм, что определяет требуемую длину скользящей площадки.

При выборе скользящей опоры из стали 20 для конкретного узла трубопроводной обвязки необходимо учитывать не только вертикальную нагрузку, но и возможные боковые усилия, возникающие при температурных деформациях смежных участков. Для компенсации боковых нагрузок применяются направляющие опоры с ограничителями перемещения, изготавливаемые из того же материала.

Вопросы и ответы