О НЕОБХОДИМОСТИ КОНТРОЛЯ ОПОР И ПОДВЕСОК ПРИ ДИАГНОСТИРОВАНИИ ТРУБОПРОВОДОВ

А.М. Козлов, А.Н. Мисейко
ООО «Научно-технический центр «ЭгидА»

При укладке трубопровода важным элементом монтажа является установка опор и подвесок, которые во многих случаях представляют собой конструкции из стали. Их основной функцией является компенсация различных нагрузок, которые трубопровод испытывает в процессе эксплуатации. Пружинные блоки, подвески, опоры входят в состав трубопроводов, в том числе, прокладываемых и по территории опасных производственных объектов – химических, нефтехимических и нефтеперерабатываю-щих предприятий, объектов добычи и транспортировки нефти и газа, тепловых и атомных электростанций. Правилами Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору предусмотрена оценка соответствия подобных трубопроводов требованиям промышленной безопасности путем проведения их технического диагностирования и экспертизы промышленной безопасности. Однако зачастую при выполнении указанных процедур техническому состоянию опор и подвесок на трубопроводах не уделяется должного внимания. Между тем, нарушение функций опорно-подвесной системы может привести к авариям на трубопроводах, которые оборачиваются человеческими жертвами и многомиллионными убытками, а также наносят непоправимый урон экологии. Таким образом, задача своевременного обнаружения нарушений опорно-подвесной системы трубопроводов и их устранения является весьма актуальной.
Как известно, основными функциями опор и подвесок трубопровода считаются:

• фиксация линии трубопровода;
• восприятие весовых нагрузок, которые создаются трубопроводом;
• снятие осевых и поперечных нагрузок на трубопровод;
• распределение нагрузок, оказываемых трубопроводом, на грунт;
• компенсация сдвига при температурных деформациях и вертикальных нагрузках трубопровода (функция скользящих опор).

В качестве материала для изготовления опор и подвесок, как правило, используется углеродистая или низколегированная сталь. При этом углеродистая сталь применяется для изготовления опор, рекомендованных к эксплуатации при температуре наружного воздуха не ниже минус 30 С°, а низколегированная сталь – для опор, эксплуатирующихся при температуре воздуха не ниже минус 40 С° (17ГС-12, 17Г1С-12, 14Г2-12 по ГОСТ 19281-2014). В особо суровых погодных условиях (до минус 60 С°) используются опоры, изготовленные из стали 09Г2С по ГОСТ 19281-2014.
По способу применения элементы опорно-подвесной системы классифицируются как:
а) подвижные опоры (они закрепляются на трубопроводе, но при этом не фиксируются на опорной площадке, обеспечивая свободное перемещение трубопровода вдоль собственной оси);
б) скользящие опоры (они считаются разновидностью подвижных опор и допускают перемещение трубопроводов в поперечном и продольном направлении);
в) неподвижные опоры (они жестко закрепляются на трубопроводе и при этом сами привариваются к опорной площадке);
г) подвески (конструкции, при помощи которых осуществляется крепление трубопроводов к балкам, плитам перекрытий, потолочным конструкциям и т.д., их относят к подвижным элементам).
При проведении технического диагностирования трубопроводов необходимо обращать внимание на соответствие опор и подвесок следующим требованиям к их устройству.
Расположение опор (неподвижных, скользящих, катковых, пружинных и т.п.), подвесок и расстояние между ними определяются в проекте. Опоры и подвески должны быть расположены максимально близко к сосредоточенным нагрузкам, арматуре, фланцам, фасонным деталям и т.п., но не менее 100 мм от сварных швов.
Опоры и подвески рассчитываются на нагрузки от массы трубопровода с транспортируемой средой (или водой при гидроиспытании), изоляцией, футеровкой, льдом (если возможно обледенение), а также на нагрузки, возникающие при термическом расширении трубопровода.
Материал элементов опор и подвесок, привариваемых к трубопроводу, должен соответствовать материалу трубопровода.
Для обеспечения проектного уклона трубопровода возможна установка металлических подкладок, привариваемых к строительным конструкциям, под подушки опор.
Для трубопроводов, подверженных вибрации, рекомендуется применять опоры с хомутом или, при соответствующем обосновании, специальные демпфирующие опорные конструкции (вязкоупругие или сухого трения). Подвески для таких трубопроводов допускается предусматривать в качестве дополнительного способа крепления.
При выборе опор следует отдавать предпочтение «открытой» конструкции опоры для обеспечения возможности доступа при проведении толщинометрии.
Опоры под трубопроводы должны устанавливаться с соблюдением следующих требований:

• они должны плотно прилегать к строительным конструкциям;
• уклон трубопровода проверяется приборами или специальными приспособлениями (нивелиром, гидростатическим уровнем и др.);
• подвижные опоры и их детали (верхние части опор, ролики, шарики) должны устанавливаться с учетом теплового удлинения каждого участка трубопровода, для чего опоры и их детали необходимо смещать по оси опорной поверхности в сторону, противоположную удлинению;
• тяги подвесок трубопроводов, не испытывающих тепловых удлинений, должны быть установлены отвесно; тяги подвесок трубопроводов, испытывающих тепловые удлинения, должны устанавливаться с наклоном в сторону, противоположную удлинению;
• пружины опор и подвесок должны быть затянуты в соответствии с указаниями в проекте; на время монтажа и гидравлического испытания трубопроводов пружины разгружают распорными приспособлениями;
• опоры, устанавливаемые на дне лотков и каналов, не должны препятствовать свободному стоку воды по дну лотка или канала.

При необходимости уменьшения усилий от трения следует устанавливать специальные конструкции опор, в том числе шариковые и катковые. Катковые и шариковые опоры не допускается применять при прокладке трубопроводов в каналах.
В качестве подвижных и неподвижных опор трубопроводов с сероводородсодержащими средами должны применяться, как правило, хомутовые. Применение приварных к трубопроводу деталей опор без последующей термообработки мест приварки к трубопроводу не допускается.
Как показывает практика, на трубопроводах, эксплуатируемых на опасных производственных объектах, наиболее часто выявляются следующие типы дефектов опор и подвесок:

• коррозионные повреждения элементов опор;
• наружная коррозия трубопроводов в районе опор;
• разрушения сварных соединений по линии сплавления приварки закрепляемых на трубе элементов опор;
• защемления;
• сползание трубопроводов с опорных площадок;
• обрыв подвесок.

 
 

Рис. 1 – Дефекты опор и подвесок трубопроводов

Коррозионное разрушение конструкции опоры приводит к возникновению дополнительных напряжений и как следствие, к потере прочности трубопровода.
Защемления вызывают нерасчетные (повышенные) компенсационные напряжения, которые могут привести к деформации П-образных компенсаторов, а в ряде случаев – к поперечным трещинам на трубах в районе компенсаторов.
Сползание трубопроводов с опорных площадок опор приводит к нерасчетным (повышенным) весовым нагрузкам, что способствует прогибу труб и, как следствие, в местах максимального прогиба – к стояночной коррозии, а также к касанию других трубопроводов и строительных конструкций, что ведет к механическому износу при трении их друг об друга.
Анализ причин возникновения защемлений и сползания трубопроводов с опорных площадок опор показывает, что они происходят в основном:

• вследствие ошибок при конструировании и размещении опор на трубопроводах;
• при неправильной эксплуатации трубопроводов (возникновении гидроударов при пуске трубопроводов в работу).

Изменения в опорно-подвесной системе создают непроектные напряжения, превышающие допускаемые на элементах трубопровода, что вызывает их разрушение. При обнаружении нарушений в работе опор и подвесок необходимо увеличить объём контроля гибов и сварных соединений, расположенных в непосредственной близости от опор и в местах врезок. В процессе диагностирования рекомендуется также проводить оценку напряженно-деформированного состояния и поверочный расчет на прочность тех участков трубопроводов, где были выявлены нарушения опорно-подвесной системы. Это позволит определить наиболее нагруженные сечения для их последующей детальной проверки методами неразрушающего контроля.
В заключение следует отметить, что опоры и подвески являются важными элементами трубопровода, поэтому нужно со всей ответственностью подходить как к их конструированию и размещению на трубопроводе, так и к контролю состояния в процессе эксплуатации и диагностического обследования. Стоит помнить о том, что при обнаружении разрушенных опор и подвесок трубопровод должен быть отключен, а нарушения устранены.


Литература
1. ГОСТ 32569-2013 Трубопроводы технологические стальные. Требования к устройству и эксплуатации на взрывопожароопасных и химически опасных производствах
2. ГОСТ 22130-86 Детали стальных трубопроводов. Опоры подвижные и подвески. Технические условия.
3. РД 03-606-03 Инструкция по визуальному и измерительному контролю.
4. Руководство по безопасности «Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов».