Эффект применения УОСНТ

Применение УОСНТ уменьшает стоимость опорных конструкций и является одним из способов снижения нагрузок от трубопровода на присоединительные фланцы оборудования.

В процессе температурных перемещений трубопровод действует на опорную конструкцию горизонтальной силой, которая пропорциональна коэффициенту трения в опоре. В стандартных подвижных опорах перемещение происходит за счет скольжения стальной подошвы опоры по стальному же опорному листу. Коэффициент трения "сталь по стали" теоретически равен 0,3. Это значит, что каждая тонна веса трубопровода, приходящаяся на одину опору, создает горизонтальную силу в 300 кг. Практически же, когда подошва опирается на опорный лист крайне неравномерно, отчего на стальных поверхностях возникают задиры, и эти места разъедает ржавчина, значение коэффициента трения возрастает до 0,5-0,6, а максимальное может превышать 0,7.

Для трубопроводов Ø 159 и более, которые наиболее характерны для технологических объектов энергетики и нефтепереработки, горизонтальные усилия в опорах измеряются тоннами, а высота магистралей достигает нескольких десятков метров. Эстакады для высотных трубопроводов получаются громоздкими и дорогими.

Стоимость конструкций с увеличением высоты магистрали растет в квадратной пропорции. На диаграмме (справа) приведен характер такой зависимости для горизонтального усилия всего в одну тонну. Для трубопроводов Ø1420 на высотах более 10 м (см. диаграмму слева) стоимость каждой стойки превышает 300 тыс. рублей (в ценах 2013 года).

Легко посчитать, что снижение коэффициента трения в пять раз, например, с 0,5 до 0,1, приведет к снижению стоимости несущих конструкций в 25 раз. В реальности так облегчить эстакаду не удается, поскольку главной нагрузкой становится вертикальная сила, но стоимость все равно снижается в разы.

Кроме того, УОСНТ часто применяют на малых высотах и трубопроводах с диаметрами до Ø 159. Это происходит в случаях, когда проектировщики стремятся к уменьшению сил, передающихся от трубопроводов к сосудам, аппаратам и другому оборудованию - "нагрузки на штуцера". В ряде случаев это позволяет обойтись без компенсаторов, в других - в сочетании с компенсаторами.

На фотографии справа можно видеть пример такого использования УОСНТ (на траверсе между фильтром и вентилем). Труба расположена на высоте менее метра над полом, но является подводящей к центробежному насосу, в эксплуатационной документации которого заданы ограничения по нагрузкам на присоединительный фланец. При опирании трубопровода на стандартную "КП" сила, действующая на фланец насоса по расчету превышала допустимый предел. Проектировщик вышел из положения, заменив стандартную опору узлом скольжения низкого трения.

Из сказанного можно сделать выводы:

1. Актуальность задачи снижения сил трения в опорах связана с высотой прокладки трубопровода, а также от его диаметра
2. Для трубопроводов Ø>426 мм, прокладываемых по эстакадам высотой более 6 метров, применение УОСНТ в опорах однозначно приводит к снижению стоимости трубопроводной системы
   
3. Снижение трения в опорах является одним из способов снижения нагрузок от трубопроводов на присоединительные фланцы оборудования.

Наконец, выдержка из старого доброго Пособия по проектированию отдельно стоящих опор и эстакад под технологические трубопроводы к СНиП 2.09.03-85: