Требования к крепежу при высоких температурах

Согласно СП 61.13330.2012, для трубопроводов с температурой теплоносителя выше 100 °C применяются следующие требования к крепежу:

Критическим фактором является снижение прочности стали при нагреве. Для углеродистой стали предел текучести при 200 °C снижается на 15–20 %, при 300 °C — на 25–30 %. Для аустенитных нержавеющих сталей (AISI 304, 321) снижение прочности при температурах до 400 °C не превышает 10–15 %.

Расчёт температурных деформаций

Температурное удлинение трубопровода рассчитывается по формуле:

ΔL = α × L × ΔT

где:

• ΔL — изменение длины трубопровода, мм
• α — коэффициент линейного теплового расширения материала трубы, 1/°C
• L — длина участка трубопровода, мм
• ΔT — разность температур (рабочая минус монтажная), °C

Коэффициенты линейного расширения:

Пример расчёта: для паропровода из углеродистой стали длиной 50 м, температура монтажа +20 °C, рабочая температура пара +200 °C:

ΔL = 12,0 × 10⁻⁶ × 50 000 × (200 − 20) = 12,0 × 10⁻⁶ × 50 000 × 180 = 108 мм

Данное удлинение должно быть компенсировано конструкцией изоляции и крепежа. Бандажи не должны препятствовать осевому перемещению трубопровода. Для этого применяются скользящие опоры и компенсаторы.

Влияние температурных деформаций на крепёж изоляции

При нагреве трубопровода изоляция и крепёж также подвергаются термическому расширению. Разница в коэффициентах линейного расширения материалов может привести к следующим проблемам:

• Сдвиг изоляции относительно трубы при использовании жёсткого крепления
• Разрыв бандажей при недостаточной компенсации удлинения
• Образование зазоров между сегментами изоляции («мостиков холода»)

Для предотвращения этих проблем применяются следующие конструктивные решения:

1. Установка бандажей с зазором, допускающим осевое перемещение изоляции
2. Использование эластичных прокладок под бандажами
3. Секционирование изоляции с независимым креплением каждого сегмента
4. Применение проволочных бандажей вместо жёстких ленточных для труб малого диаметра

Требования СП 61.13330 и СП 124.13330

СП 61.13330.2012 устанавливает следующие требования к креплению изоляции на горячих трубопроводах:

• Крепёжные элементы должны быть изготовлены из материалов, стойких к воздействию рабочей температуры теплоносителя (п. 4.12)
• Шаг установки бандажей не должен превышать 500 мм (п. 4.15)
• Для трубопроводов с температурой выше 100 °C под бандажи необходимо устанавливать прокладки из материала покровного слоя (п. 4.16)
• Крепёж не должен создавать препятствий для температурных перемещений трубопровода (п. 4.18)

СП 124.13330.2012 «Тепловые сети» дополнительно регламентирует:

• Толщину теплоизоляционного слоя в зависимости от диаметра трубопровода и температуры теплоносителя (приложение Б)
• Требования к покровному слою изоляции для подземной прокладки (п. 11.8–11.12)
• Нормы плотности теплового потока для трубопроводов тепловых сетей (таблица 1)

Рекомендуемые типы крепежа для паропроводов