Стальные трубопроводы

Стальные трубопроводы, как уже было указано выше, можно прокладывать как в грунте, так и открыто. Засыпные стальные тру­бопроводы выполняют цельносварными без анкерных и промежу­точных опор и компенсаторов. Однако для прокладки трубопрово­дов без анкерных и промежуточных опор необходимо, чтобы сум­марные осевые усилия не превышали силы трения трубопровода о грунт. Для этого должно выполняться условие

где а — угол заложения основания трубопровода к горизонту, град; /— коэффици­ент трения материала труб о грунт основания, смоченного водой; к — коэффициент запаса устойчивости на скольжение (1,25…1,35); q> — угол внутреннего трения осно­вания грунта.Если трубопроводы с анкерными и промежуточными опорами проектируют в грунте, их рассчитывают по методике открытых тру­бопроводов (см. далее).
Компенсаторы на стальных засыпных трубопроводах, уложен­ных в грунте, устанавливают практически только в местах резких изменений температуры и грунтовых условий, в местах их примы­кания к массивным железобетонным конструкциям и в местах, оп­ределяемых требованиями проведения работ. В последнем случае после завершения строительства компенсаторы заваривают.
При проходе трубопроводов через стены сооружений предусмат­ривают сальниковые уплотнения, которые должны обеспечивать возможность продольных и поперечных перемещений трубы не ме­нее чем на ±4 мм за счет снятия уплотнения. Места врезок в напор­ные трубопроводы, тройники, развилки усиливают эллиптически­ми и круговыми кольцами, полукольцами, стежками. Необходи­мость увеличения толщины оболочки на поворотах и в тройниках определяют расчетом. Наружную поверхность стальных трубопро­водов, проложенных в грунте, защищают от коррозии. Тип проти­вокоррозийной защиты зависит от степени коррозийной активнос­ти грунта и наличия блуждающих токов в зоне прокладки трубопро­водов. Для защиты от воздействия блуждающих токов, а также от почвенной коррозии рекомендуют использовать электрохимичес­кий способ — катодную поляризацию. Однако в связи с отдален­ным расположением мест прокладки напорных трубопроводов ме­лиоративных систем от крупных населенных пунктов и промыш­ленных объектов защита от блуждающих токов практически не тре­буется.
Трубы диаметром 1200 мм и более нуждаются в защите и внут­ренних поверхностей.
Открытые стальные трубопроводы чаще всего проектируют раз­резными; при этом на каждом прямолинейном участке трубопрово­да, опирающемся на промежуточные опоры между двумя анкерны­ми опорами, должен быть компенсатор (рис. 7.6).
Значительно реже открытые трубопроводы проектируют нераз­резными — с гибким коленом и криволинейной осью. Неразрезные трубопроводы с гибким коленом применяют только там, где учас­ток трубопровода используют в качестве коллектора для присоеди­нения отводов к насосам. Неразрезные трубопроводы с криволи­нейной осью прокладывают при пересечении железных дорог, ов­рагов и рек шириной до 100 м.
Анкерные опоры предусматривают не реже чем через 200 м по длине открытых трубопроводов, а также во всех местах изменения направления трубопровода (рис. 7.7). В отдельных случаях при ма­лых углах наклона трубопроводов расстояние между анкерными опорами может быть принято более 200 м; в этих случаях компенса­тор располагают в середине пролета.
Минимальную длину заделки трубопровода в анкерную опору определяют из условия работы бетона на скалывание под действием осевых сил. Анкерные опоры рассчитывают на сумму сил, возни­кающих в результате воздействия на трубопровод температуры, трения воды о стенки трубопровода, гидростатического и гидро­динамического воздействия воды в местах изменения сечения и на поворотах трубопровода, действующих одновременно в самом не­выгодном сочетании для загружения опоры. Расчетные нагрузки на опору определяют для участка трубопровода длиной, равной анкерному пролету. При разрезной системе трубопровода фунда­мент опоры воспринимает нагрузку с верхнего участка от компен­сатора до оси анкерной опоры и с нижнего участка от оси опоры до компенсатора.

Рис. 7.6. ломпоновка узла напорных стальных открытых трубопроводов насосной станции большой подачи (размеры в см):
1 - ось насосных агрегатов; 2 - температурно-осадочные компенсаторы; 3 - анкерная опора; 4 - промежуточная опора каткового типа; 5 - температурный компенсатор

Рис. 7.7. Анкерная опора:
1 — анкер; 2 — хомут

На участках между анкерными опорами устраивают промежу­точные, воспринимающие поперечные силы, действующие на тру­бопровод, и силы трения, возникающие при температурных пе­ремещениях трубопровода. Расстояние между промежуточными опорами рассчитывают. Промежуточные опоры могут быть трех типов: седловые для трубопроводов диаметром до 1000 мм (рис. 7.8), кольцевые со скользящими опорными устройствами для трубопроводов диаметром до 1600 мм и кольцевые с Катковыми опорными устройствами для трубопроводов диаметром более 1600 мм (см. рис. 7.8). В конструкции промежуточной опоры предусматривают возможность регулирования положения трубо­провода с помощью прокладок и клиновых устройств. Опорные кольца промежуточных опор должны опираться в двух точках. В Катковых опорах обязательны промежуточные устройства для катков и упоры против перемещения трубопроводов в попереч­ном направлении. Компенсаторы могут быть сальникового типа (см. рис. 6.20, а), а при специальном обосновании — тарельчатые или линзовые (рис. 7.9, а, б); оболочку трубопровода при необходи­мости усиливают кольцами жесткости, расстояние между которы­ми рассчитывают. Кольца жесткости выполняют таврового сечения из листовой стали. Для проведения монтажных работ и возможнос­ти осмотра открытые трубопроводы прокладывают так, чтобы меж­ду низом трубы и поверхностью земли было не менее 0,6 м.

Рис. 7.8. Промежуточная опора каткового типа:
1 — катковая опора; 2— опорное кольцо; 3 — напорный трубопровод

Рис. 7.9. Компенсаторы:

а — тарельчатый; б — линзовый

Рис. 7.10. Шаровой шарнир для соеди­нения трубопроводов плавучей насосной станции:
1 — неподвижная часть; 2— подвижная часть; 3 — сальниковая набивка

К стальным открытым трубопроводам могут быть отнесены также соединительные линии плавучих насосных станций. Их обычно вы­полняют однопролетными с шаровыми шарнирами (рис. 7.10). Та­кое соединение обеспечивает возможность перемещения плавучих насосных станций по высоте в значительных пределах.