НЕПОДВИЖНАЯ ОПОРА ТРУБОПРОВОДА
FIXED SUPPORT OF PIPELINE

Изобретение относится к области строительства надземных трубопроводов и может быть использовано при организации опор трубопровода в сложных геологических условиях, например в условиях вечной мерзлоты.
Неподвижные опоры устанавливают для обеспечения поглощения линейных удлинений при температурных перепадах транспортируемой среды и окружающего воздуха, а также при изменении давления транспортируемой среды. Они обеспечивают фиксацию трубопровода в течение расчетного срока службы опоры с учетом повышенных нагрузок, возникающих в случае просадки соседних подвижных опор.
Заявляемая опора применяется для разделения трубопровода на термокомпенсационные блоки, внутри которых происходит компенсация температурных деформаций трубопровода, и устанавливается в начале и в конце термокомпенсационного блока.
Из уровня техники известно достаточное количество различных видов неподвижных опор.
В патенте USA №4139142, принадлежащем компании Exxon Production Research Company, описана конструкция неподвижной опоры, которая образована взаимно пересеченными вертикальными и горизонтальными опорными стержнями, при этом значительно усилена каркасная часть, формирующая основание опоры, что способствует более устойчивому ее положению в пространстве.
Такое конструктивное исполнение опоры, по мнению авторов, обеспечивает ее устойчивость даже при эксплуатации в сейсмически активных зонах. Охваченный широким сборным хомутом трубопровод опирается на один вертикально ориентированный стержневой элемент, жестко закрепленный в каркасе основания. Однако при возможных просадках или пучениях грунта под опорой при таком исполнении свая, на которой закреплен стержневой элемент, может быть деформирована, что приведет к выходу из строя всей опоры.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является решение, представленное в патенте РФ №65167 «НЕПОДВИЖНАЯ ОПОРА ТРУБОПРОВОДА», которое характеризуется наличием шарниров, на которых охватывающий трубу ложемент с хомутом закреплен к двум парам стоек.
Основным недостатком данного устройства является то, что фиксация катушки в ложементе внутренней обечайки выполнена посредством болтовых соединений, при эксплуатации трубопровода стержни болтов вытягиваются от нагрузки, крепление гайками ослабляется (как показали результаты исследований по циклическим испытаниям данного узла внутренним давлением и изгибающим моментом). Это приводит к ослаблению крепления и необходимости периодической подтяжки болтовых соединений. В конструкции опоры не предусмотрены быстросъемные панели теплоизоляционного слоя опоры для проведения контроля состояния болтовых соединений и при необходимости их периодической подтяжки.
Задачей заявляемого технического решения является создание конструкции неподвижной опоры, обеспечивающей предотвращение линейных перемещений трубопровода в начале и в конце компенсационного блока во всех направлениях.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в обеспечении устойчивости конструкции и перераспределении нагрузки от трубопровода на свайный фундамент, а также в снижении риска негативной деформации свай за счет бесшарнирного их соединения с ростверком.
Поставленная задача решается тем, что неподвижная опора трубопровода, согласно техническому решению, включает катушку, установленную через узлы электроизоляции на две пары стоек, выполненных с возможностью регулирования их по высоте, укрепленных на одноуровневом ростверке, жестко опирающемся на свайный фундамент. Катушка представляет собой снабженную внешним кожухом и слоем теплоизоляции трубу с закрепленной на ней в центральной части внутренней обечайкой, к которой жестко присоединены продольные и поперечные ребра жесткости, обеспечивающие возможность крепления катушки к стойкам, а стойки закреплены к ростверку через опорные фланцы.
В частных случаях выполнения катушка снабжена фланцами, выполненными в виде утолщенных колец, охватывающих внутреннюю обечайку по ее торцам. Внутренняя обечайка выполнена из одного вальцованного листа, сваренного в трубу, и приварена к трубе катушки кольцевыми швами. Катушка снабжена дополнительными сегментными ребрами жесткости, расположенными под внутренней обечайкой и соединяющими продольные ребра. В качестве теплоизоляции катушки используют негорючее пеностекло. Узел электроизоляции представляет собой кронштейн, снабженный диэлектрическим материалом. Ростверк опирается на сваю бесшарнирно, при этом для организации такого соединения под ростверком на каждой свае закреплены опорные плиты с отверстием под сваю, закрепленные к свае и усиленные вертикальными косынками, а на ростверке жестко закреплены пары фиксаторов, посредством сварного соединения также соединенные и со сваей и ростверком. Опорные плиты при этом жестко соединены с ростверком. Катушка опоры может быть установлена по оси трубопровода с наклоном относительно плоскости ростверка, предусмотренным проектом. Стойки жестко соединены с опорными фланцами с возможностью точной установки высоты и угла наклона при их монтаже.
Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 схематично представлен вид сбоку на неподвижную опору заявляемой конструкции.
На фиг. 2 схематично представлен вид спереди на неподвижную опору заявляемой конструкции.
На фиг. 3. представлен вид сверху на ростверк.
На фиг. 4 представлено изображение стойки регулируемой в сборе с фланцем.
На фиг. 5 представлено изображение узла электроизоляции.
На фиг. 6 представлен вид катушки неподвижной опоры.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - катушка;
2 - внешний кожух;
3 - теплоизоляция;
4 - стойка регулируемая;
5 - опорный фланец;
6 - узел электроизоляции;
7 - прокладки диэлектрические;
8 - ростверк;
9 - продольные балки ростверка;
10 - поперечные балки ростверка;
11 - опорная плита;
12 - фиксатор;
13 - свайный фундамент (не входит в состав опоры);
14 - продольные ребра;
15 - внутренняя обечайка;
16 - поперечные ребра жесткости (на внутренней обечайке);
17 - фланец (на внутренней обечайке).
Заявляемая неподвижная опора представляет собой жестко сварную конструкцию, предотвращающую любое перемещение трубопровода. Опора к месту эксплуатации поставляется в собранном виде и монтируется на ростверк (входит в комплект опоры), который равномерно распределяет нагрузки от трубопровода на сваи фундамента. Опора имеет наружное антикоррозионное и теплоизоляционное покрытия, выполненное в заводских условиях.
Основным элементом опоры является катушка 1, которая выполнена из трубы для приварки к трубопроводу. В центральной части вокруг трубы катушки монтируют внутреннюю обечайку 15, выполненную из вальцованного листа, обжатого вокруг трубы, и сваренную продольным швом (без приварки к катушке). Внутреннюю обечайку приваривают к трубе кольцевыми швами. К внутренней обечайке в верхней ее части приварены средства крепления для погрузки опоры, например проушины. В нижней части к обечайке по обе ее стороны жестко присоединены продольные ребра 14, каждое из которых представляет собой лист металла прямоугольной формы с отверстиями для размещения средств крепления катушки (шарнирное соединение), продольный размер которого соответствует продольному размеру внутренней обечайки. Также вблизи торцов обечайки приварены ребра жесткости - фланцы 17, выполненные в виде утолщенных металлических колец. Под внутренней обечайкой к продольным ребрам жестко прикреплены (приварены) дополнительные ребра жесткости в виде поперечных сегментов 16 (сегментные ребра жесткости) по радиусу внутренней обечайки. После подготовки катушки таким образом ее теплоизолируют негорючим материалом, например пеностеклом. На теплоизоляцию 3 устанавливают защитную оболочку из оцинкованной стали, представляющую собой внешний кожух 2, который предотвращает проникновение влаги (воды) во внутреннюю полость опоры. Из-под кожуха наружу выведены продольные ребра 14. Катушка через шарнирное болтовое соединение продольных ребер с узлом электроизоляции установлена на четыре стойки 4, которые попарно (пара стоек образована двумя стойками, расположенными напротив друг друга по обе стороны трубопровода) выполнены одной высоты. Высота пары стоек определяется проектным положением опоры трубопровода и уклоном местности. Стойки в соответствии с проектными условиями эксплуатации подрезают при монтаже опоры на трубопроводе или в заводских условиях до нужного уровня высоты, каждая стоика снабжена опорным фланцем 5, посредством которого осуществляют настройку высоты стойки с точностью ±1 мм, обеспечивающую совпадение оси трубопровода на соседних опорах. Стойки регулируемые являются опорными элементами конструкции и обеспечивают передачу нагрузки от катушки в сборе на ростверк. Фланец после окончательной выверки высотного уровня стойки приваривают к ней наружным и внутренним кольцевыми швами. В верхней части стойки регулируемые снабжены основанием из листового проката и косынками, выполняющими функцию ребер жесткости. Стойки в сборе с фланцем устанавливают на ростверк 8, который представляет собой рамную конструкцию, составленную из взаимосопряженных в одной плоскости продольных 9 и поперечных 10 балок, при этом продольные балки ростверка охватывают сваю с двух сторон, что исключает изгибающую нагрузку на сваю. На стойках установлены узлы электроизоляции 6, представляющие собой кронштейны для организации болтового соединения с продольными ребрами катушки, в которых (кронштейнах) размещены прокладки из диэлектрического материала 7 и втулки с шайбами в болтовых соединениях. Ростверк смонтирован на свайный фундамент 13 через опорные плиты 11, каждая из которых представляет собой утолщенную пластину с отверстием под сваю. Плиту опорную устанавливают на сваю по высотной отметке уровня горизонта, совмещая отметки геометрических центров сваи и плиты опорной, после чего ее приваривают к свае на проектной высоте, обеспечивая отклонение от плоскостности опорной поверхности плиты опорной не более 2 мм, а ростверк жестко крепят к каждой опорной плите. Все соединения усиливают вертикально ориентированными косынками. На верхнюю поверхность ростверка в месте крепления к свае устанавливают два фиксатора 12, каждый из которых представляет собой утолщенную пластину и охватывает по радиусу сваю. Фиксаторы приваривают к свае и к ростверку. Таким образом достигают устойчивости конструкции неподвижной опоры и обеспечивают жесткость всей конструкции. Монтаж ростверка на сваях в двух плоскостях на разных уровнях обеспечивает бесшарнирное их соединение, предотвращающее деформацию подземной части сваи по радиусу. Ростверк снабжен антикоррозионным покрытием, для которого могут быть использованы, например, двухслойные лакокрасочные покрытия с цинксодержащими грунтовками.
Заявляемая опора работает следующим образом.
Наружный диаметр, класс прочности стали катушки опоры соответствуют характеристикам участка трубы, для которого она предназначена. Толщина стенки катушки не менее толщины стенки трубы, для которой она предназначена. На трассе трубопровода опору на стойках устанавливают на ростверк, при этом стойки срезают на заданную высоту и через опорные фланцы фиксируют к ростверку. Торцы катушки приваривают к трубопроводу, а место сварки изолируют.
При сварке катушки опоры с трубопроводом она становится частью трубопровода. Вследствие этого опора воспринимает все нагрузки со стороны трубопровода. Силовая конструкция катушки, принцип и исполнение ее опирания на стойки обеспечивают недопущение осевых и боковых перемещений трубопровода и передачу нагрузки, воспринимаемую катушкой, на ростверк опоры через кронштейны с электроизоляцией со стойками регулируемыми и свайный фундамент. В кронштейнах установлен диэлектрический материал, который позволяет электрически изолировать трубопровод от ростверка свайного фундамента.