Funkce uložení potrubí A.1 Funkce uložení potrubí Pod pojmem uložení potrubí se rozumí všechny sestavy a mechanické prvky, jako jsou podpěry nebo závěsy, které spojují trubku nebo jiné části potrubí s nosnou či základovou konstrukcí. Hlavní funkcí uložení potrubí je držení potrubí v požadované poloze: přenosem tíhy potrubí na nosné konstrukce (nebo podlahy), přenosem vnitřních a vnějších sil z potrubí na nosné konstrukce, omezením provozních nebo montážních posuvů potrubí vyvolaných vnitřními nebo vnějšími silami nebo délkovou roztažností, a to v jednom nebo více ze tří směrů nebo jednom či více ze tří natočení, řízením přenosu sil při posuvech potrubí. Mezi ostatní vedlejší, nicméně důležité funkce uložení potrubí patří: možnost jednorázového nebo opakovaného seřízení polohy potrubí nebo reakční síly v uložení, ochrana povrchu trubky proti poškození, odření a s tím související korozi, ochrana izolace potrubí, zabezpečení potrubí proti účinkům dynamických a seismických rázů, omezení třecích sil, které by vznikly použitím běžného podepření, omezení přestupu tepla z trubky do okolí nebo naopak. A.2 Rozdělení typů uložení potrubí závěsů a podpěr Hranice vymezující prvek nebo sestavu uložení potrubí od okolních zařízení nebo konstrukcí je určena podle EN 13480-3, čl. 13.1.4. Definice různých typů uložení podle požadované funkce s popisem základních funkčních předpokladů jsou uvedeny v tab. A.1. byly reálně proveditelné. V přehledu není například uvedeno uložení omezující jen jednu složku natočení, protože taková konstrukce není realizovatelná čistě bez dalších omezení. To znamená, že výběr typů by měl být vždy zohledňován již při sestavování modelu pružnostní analýzy potrubí a výstupem provedeného výpočtu by měla být jednoznačná specifikace typu označená kódem zkratky značení z tabulky A.1. Bez uvedení přesné specifikace funkce může dojít k závažným omylům z nedorozumění při interpretaci výsledků výpočtu. Častými chybami jsou například záměny typů SS za SLS nebo GS za GLS apod. Přesná specifikace typu uložení je proto důležitou podmínkou pro objednání, a proto doporučujeme používání jednotné symboliky označování MPS Gradior s.r.o., která je zárukou srozumitelnosti oběma stranám. Další rozdělení na varianty provedení je uvedeno v tab. A.2 a vyobrazeno v části B katalogu. Zkratky značení z tab. A.1 jsou odvozeny z počátečních písmen anglického názvosloví typu uložení. A.3 Kategorizace třídy uložení Uložení potrubí (platí jen pro dodávky podle EN 13480 a EN 12952) je klasifikováno do tří tříd v závislosti na zařazení uloženého potrubí do kategorie tlakového zařízení (podle EN 13480 1, kap. 4): Kategorie potrubí III II I (0) Třída uložení S3 S2 S1 Pro jednotlivé třídy uložení jsou rozlišovány různé požadavky na výrobu, zkoušení a dokumentaci. Třída uložení musí být objednatelem uvedena v objednávkové specifikaci. Tabulka udává základní přehled funkčních typů, které je možné modelovat v pružnostní analýze potrubí. Typy jsou rozděleny podle charakteristik omezení posuvů a řízení přenosu sil, a to tak, aby A.1
Projektování volba typu Tabulka A.1 Přehled typů uložení podle funkce Zkratka značení RH Název Pevný závěs Popis Přenos vertikálního zatížení zavěšením pomocí tuhého táhla s tuhým omezením svislého posuvu dolů. Možnost seřízení výšky při montáži, pro potrubí nad DN80 vždy i za provozu. Musí umožnit výchylku od svislé osy +/-4. Dále se dělí na jedno- nebo dvoutáhlový, pro svislé nebo vodorovné potrubí. SH CH SS VS CS FP SLS G2 G4 GS GLS A AS ALS R RS SN SB Pružinový závěs Konstantní závěs Podpěra kluzná Pružinová podpěra Konstantní podpěra Pevný bod Podpěra kluzná nezdvižná Vedení Podpěra s vedením Podpěra s vedením nezdvižná Osová zarážka Podpěra se zarážkou Podpěra se zarážkou nezdvižná Zarážka Kloubová vzpěra Tlumič rázů Omezovač kmitů Přenos vertikálního zatížení zavěšením pomocí táhla a pružinového bloku s lineární charakteristikou. Možnost posuvů potrubí ve svislém směru. Možnost seřízení zatížení při montáži i provozu. Musí umožnit výchylku od svislé osy +/-4. Dále se dělí na jedno- nebo dvoutáhlový, pro svislé nebo vodorovné potrubí. Přenos vertikálního zatížení zavěšením pomocí táhla a pružinového bloku s charakteristikou stálé síly, neproměnné na posuvu pružiny. Ostatní vlastnosti a varianty jsou stejné jako SH. Přenos vertikálního zatížení pomocí patky pod potrubím nebo dvou patek ve svislém potrubí. Umožňuje libovolné posuvy ve vodorovném směru. Přenos vertikálního zatížení pomocí patky pod potrubím nebo dvou patek ve svislém potrubí a pružinového bloku s lineární charakteristikou. Umožňuje posuvy ve vodorovném směru. Přenos vertikálního zatížení pomocí patky pod potrubím nebo dvou patek ve svislém potrubí a pružinového bloku s charakteristikou stálé síly, neproměnné na posuvu pružiny. Umožňuje posuvy ve vodorovném směru. Konstrukce, která omezuje nebo váže posuvy a natočení potrubí ve všech směrech. Přenos tří složek sil a tří složek momentů. Kluzná podpěra se zabráněním posuvu v kladném svislém směru. Umožňuje posuvy ve vodorovném směru. Konstrukce, která umožňuje posuv v ose trubky a omezuje všechny ostatní posuvy, a to bez vůle nebo se zadanou vůlí (mezerou). Vedení G2 omezuje posuvy v obou smyslech jednoho směru, vedení G4 omezuje posuvy ve čtyřech smyslech dvou směrů. Kluzná podpěra, která je doplněna o omezení posuvů v laterálním vodorovném směru. Zařízení pro omezení posuvů je umístěno obvykle na základně podpěry. Podpěra s vedením, která je doplněna o omezení posuvu v kladném svislém směru. Konstrukce, která umožňuje posuv ve všech směrech s výjimkou posuvu v ose trubky, a to bez vůle nebo se zadanou vůlí (mezerou). Kluzná podpěra, která je doplněna o omezení posuvů v osovém vodorovném směru. Zařízení pro omezení posuvů je umístěno obvykle na základně podpěry. Podpěra se zarážkou, která je doplněna o omezení posuvu v kladném svislém směru. Konstrukce, která omezuje nebo váže posuvy ve všech směrech, ale umožňuje všechna natočení. Přenos tří složek sil bezmomentový pevný bod. Konstrukce, která omezuje nebo váže posuv v jednom směru, a to kladném i záporném smyslu, a umožňuje všechna natočení. Ve volných směrech nevznikají třecí síly. Zařízení, které omezuje posuv v jednom směru, a to v kladném i záporném smyslu, při pohybu překračujícím prahovou rychlost. Posuvy vykonávané pod prahovou rychlostí jsou uvolněné. Seřiditelný pružinový blok s charakteristikou v obou směrech posuvů nebo blok s třecím mechanismem pro omezení vibrací nebo výkyvů potrubí. A.2
Projektování volba typu A.4 Návrh a volba typu nebo sestavy uložení Volba typu uložení musí být provedena organizací provádějící realizační projekt potrubí, a to na základě výsledků pružnostní analýzy potrubní trasy. Pro volbu typu uložení jsou uvedena následující doporučení, i když neexistuje jednoznačný algoritmus volby a některé požadavky mohou být protichůdné: Volba na základě požadovaných omezení posuvů (podle tab. A.1). Volba typu na základě umístění potrubí a konstrukce rozhodnutí mezi závěsem a podpěrou. Volba mezi závěsem a podpěrou na základě vlivu tření. Ve většině případů i vnitřního uložení dojde během několika let provozu ke zkorodování kluzných ploch, u venkovních uložení až ke vzájemnému koroznímu slepení. U podpěr používat kluzné desky s PTFE nebo základové desky z korozivzdorné oceli. Volba mezi podpěrou a závěsem na základě omezení dalších posuvů (k závěsu je nutné doplnit další prvek, u podpěry je možné sdružení do jednoho typu, např. GS). Závěsy umožňují (snadnější) seřízení a nevyžadují úpravu kluzných ploch. Podpěru použít tam, kde je ocelová konstrukce nebo podlaha pod potrubím do výšky přibližně 2 DN. Je-li vzdálenost vyšší, měly by podpěry být podloženy sloupky. Zavěšené potrubí musí mít podchozí výšku 2.2 m + dilatace směrem dolů. Vzdálenost mezi povrchem izolace a základnou podpěry by měla být optimálně 30 50 mm. Izolace třmenu závěsu je snadnější a lepší než izolace podpěry. Pružiny nebo PTFE kluzné plochy musí být vždy vně izolace, s mezerou min. 20 mm. Omezit použití pružinových nebo konstantních podpěr pro místa s velkými vodorovnými posuvy. Podpěry použít v místech ručních armatur, např. u obtoků. U svislých potrubí použít přednostně závěsy, z důvodu opakované seřiditelnosti. Závěsy musí mít dostatečnou délku, aby výchylka táhla od svislé osy nepřekročila +/-4, a to v účinné délce od čepu připojení objímky nebo třmenu po čep připojení na konstrukci. Přednostně používat závěsy s pružinou v táhle, omezit sestavy s pružinou na konstrukci nebo nosníku. Přednostně používat jednotáhlové závěsy, dvojtáhlové pouze v případě nedostatku prostoru pro minimální požadovanou délku nebo kolize táhla s potrubím nad místem uložení. Umístění pružiny navrhnout tak, aby byla viditelná ze země nebo obslužných plošin, přednostně ale umístit co nejblíže k čepu horního uchycení (kývání táhel). Omezit zavěšení trubky ze třmenu trubky jdoucí nad. Na potrubních mostech používat výškově seřiditelné podpěry. Omezit použití závěsů u potrubí s dvojfázovým médiem. Omezit použití závěsů o délkách nad 2 3 m na venkovních potrubních trasách. Omezit délky táhel závěsů s ohledem na kývání a seismicitu. První podpěra za rotačními stroji, výměníky nebo nádržemi by měla být opakovaně výškově seřiditelná. Pro malá stranová zatížení používat přednostně vedení typu GS nebo AS. Pro vedení a zarážky potrubí s požadavkem bez třecích sil a minimálních vůlí používat kloubové vzpěry RS. Pro vedení a zarážky na potrubních mostech používat typy GS, GLS, AS, ALS. Pro krátká táhla a velké vodorovné posuvy pevných závěsů používat válečkové závěsy. Pro potrubí na sloupech, které nejsou svázány do mostu, používat válečkové nebo PTFE podpěry. A.5 Volba provedení nebo varianty sestavy uložení Zpracovatel realizačního projektu potrubí musí navrhnout nejen typ, ale i provedení a variantu uložení. Pro jejich volbu neexistuje jednoznačný předpis, proto v následující tab. A.2 uvádíme přehled nejdůležitějších variant s popisem vlastností a některých podmínek použití. Varianty provedení musí být určeny v objednávkové specifikaci, a to nejlépe odkazem na přehled sestav podle části B katalogu nebo náčrtkem, popisem, poznámkou v tabulce specifikace. A.6 Zatížení stavby a ocelových konstrukcí Při specifikaci návrhového zatížení pomocných konstrukcí musí být uveden součet všech složek stálých zatížení (G) a dále jednotlivé složky proměnného a nahodilého zatížení (Q) nebo přímo součty (G + Q). Symbolika označení a definice klasifikace zatížení jsou převzaty z EN 1990. Nahodilá, proměnná a mimořádná zatížení není nutné uvádět, jsou-li pro všechna uložení dané potrubní trasy splněny následující podmínky: Fd,Q < 1.15 * Fd,G (návrhové zatížení pro Q je menší než 1.15 násobek návrhového zatížení pro G) Výpočtové nepřesnosti, odchylky a tíha závěsů nebo podpěr se zahrnují do parciálního součinitele spolehlivosti zatížení, který může být volen (platí pro ČR): γ F1 = 1.35, γ F2 = 1.0, γ F3 = 1.0. Návrhové zatížení stanovuje statik ocelové nebo pomocné konstrukce, do specifikací uložení se uvádí vždy jen zatížení z výsledků pružnostní analýzy potrubí. Ve specifikaci pro ocelové konstrukce musí být uvedeny vodorovné složky zatížení podpěr nebo vedení čí zarážek od tření nebo alespoň poznámka o velikosti součinitele tření. Pro prosté kluzné podpěry je f = 0.3, pro podpěry s PTFE je f = 0.08, pro válečkové podpěry je ekvivalentní f = 0.03. Vodorovné složky návrhového zatížení závěsů vždy uvažovat o velikosti 0.1*Fdz. Uložení pro potrubí nad DN80 nesmí namáhat nosníky pomocné konstrukce na krut nebo lokální ohyb pásnic přírub, případně musí být ověřeno výpočtem. Uchycení závěsů nebo vzpěr nemusí být vždy provedeno na přírubu nosníku v rovině jeho stojiny, proto se doporučuje zvážit použití žeber v místě napojení, v závislosti na třídě profilu, zatížení apod. Před zahájením projektových prací je nezbytné dohodnout způsob uložení podpěr na nosníky volně nebo s kluznou deskou přivařovací nebo přišroubovanou, s plastovou ochrannou deskou na základně podpěry pro pozinkované konstrukce. A.3
Projektování volba typu Tabulka A.2 Přehled variant sestav a komponent uložení Název Popis a informace pro volbu Kódové označení typu U podpěr, pevných bodů a vedení spoj třmen-trubka nezaručuje možnost nahodilého osového prokluzu nebo prokluzu v natočení. Třmenová uložení závěsy a podpěry Umožňují montážní přemístění bodu uchycení k trubce do požadované polohy (s výjimkou závěsů svislého potrubí, osových zarážek a pevných bodů, které mají objímky pojištěny tvarovým spojem, např. návarkem). Používají se v místech, kde během montáže může dojít k odchýlení svařených podsestav z původních míst. Dále se doporučují tam, kde se předpokládá jakákoliv demontáž, např. při opravě připojených zařízení. Jsou vhodná zejména pro potrubí o vyšších pracovních teplotách, a to z důvodu omezení rizika vzniku trhlin na stěně trubky. Nejsou vhodná pro závěsy (i podpěry) potrubí nad DN800, u kterých progresivně rostou hmotnosti třmenů, a proto se doporučuje zvážit použití přivařovacího uložení. Ve spáře mezi třmenem a stěnou trubky dochází ke vzniku koroze, proto je v agresivních prostředích vhodné použít pozinkované třmeny nebo objímky. Závěsy doplňkové kódy X, M, P, K Podpěry výrobní řada 6 Vzpěry výrobní řada 4 Přivařovací uložení závěsy Doporučují se pro neizolovaná venkovní potrubí nebo potrubí o velkých DN. Neumožňují přemístění bodu uchycení po montáži prvku (např. při nutnosti posunutí podsestavy během spojení se sousedním spoolem). Pro vyšší teploty je nutné posoudit riziko praskání svaru vlivem teplotních roztažností. Svar musí být kontrolován a s možností opakované kontroly při provozu (koroze). Doplňkové kódy W, V, H Přivařovací uložení podpěry Doporučují se pro neizolovaná venkovní i vnitřní potrubí z uhlíkové oceli. Spolehlivé spojení proti prokluzu u podpěr, pevných bodů, zarážek a vedení. Neumožňují přemístění bodu uchycení po montáži prvku (např. při nutnosti posunutí podsestavy během spojení se sousedním spoolem). U podpěr dochází při svařování s trubkou ke smrštění ve svaru, a tím i k nepatrnému snížení stavební výšky. Z toho důvodu použít tam, kde nedojde k montážnímu odlehčení podpěry. Nedoporučuje se pro vyšší teploty z důvodu velké délky svaru, a tím i vzniku vnitřních pnutí a následných trhlin na povrchu trubky. Výrobní řada 5 Vedení s jednou základnou podpěry Použití pro vedení nebo zarážky vodorovného potrubí v kombinaci s podpěrou. Použití pro potrubní mosty a místa, kde není možné stavět rám pro vedení s více základnami. Použití pro stabilizační vedení proti zatížení od větru a nahodilým vlivům. Náročnější montáž a nesnadná kontrola vůlí. Podpěry řady 5 a 6 s návarky 940, 941, podpěry typ 637, 647, 648 Vedení s více základnami Použití pro vodorovné i svislé potrubí. Vyžaduje montáž okolní pomocné konstrukce. Typy 62x, 63x, 64x A.4
Projektování specifikace A.7 Specifikace uložení potrubí Ve specifikaci musí být vždy uvedeny všechny následující hlavní parametry: Označení nebo identifikace položky nebo skupiny položek. Typ uložení. Lze specifikovat zkratkou značení podle tabulky A.1. Je-li vyžadována speciální funkce, specifikace varianty podle typového nebo objednacího čísla prvku podle přehledu typů v části B katalogu. Typ uchycení závěsu nebo kotvení podpěry na navazující konstrukci např. podpěra s kluznou deskou, závěs s přivařovacím připojením pomocí vidlice apod. (uvádí se do poznámky). Typ uchycení na potrubí přivařovací nebo třmenové (uvádí se do poznámky). Rozměr potrubí jmenovitý průměr nebo vnější průměr trubky. potrubí (trubky). Tloušťka izolace. Charakteristické požadované rozměry délka závěsu nebo výška podpěr, rozteč táhel závěsu, patek vedení apod. Návrhová teplota, která se pro uložení uvažuje jako nejvyšší provozní teplota bez přídavků. Návrhové zatížení (viz dále). Návrhové posuvy (viz dále). Orientace osy trubky v místě uložení rozlišení svislého nebo vodorovného potrubí v místě uložení, a dále specifikace osy trubky v místě uložení v souladu s globálním souřadným systémem. Tato specifikace je důležitá zejména pro podpěry a vedení, a to pro určení požadovaných velikostí základen podpěry nebo velikosti kluzných podložných desek. Příklad označení vodorovného potrubí v ose y globálního s.s.: H-y. Tuhost pružiny. Specifikace požadovaného součinitele tření pro podpěry a vedení (uvádí se do poznámky). A.8 Specifikace zatížení a posuvů Ve specifikaci musí být uvedena zvlášť následující zatížení: Požadované nastavené (pro pružinové uložení) nebo návrhové (pro pevné uložení) zatížení za studena, specifikované z pružnostní analýzy. U pružinových závěsů se požadované zatížení může lišit od zatížení za studena. Zatížení za tepla u pružinových závěsů se jedná o zatížení pro stav s pracovní nebo výpočtovou teplotou pro provozně nejčetnější výpočtový stav (např. všechna potrubí systému teplá). U pevných závěsů a podpěr nebo vedení a zarážek se specifikuje zatížení pro stav s konstrukční teplotou, je-li tato významně odlišná od provozní (např. v chemickém průmyslu) nebo pro zátěžný stav s nejvyššími hodnotami. Posuvy za tepla u pružinových a konstantních závěsů se specifikují hodnoty pro normální provoz a hodnoty proměnných a mimořádných zatížení zvlášť. Pro pevné závěsy a podpěry nebo vzpěry se specifikují hodnoty podle předchozího článku. Občasná zatížení Q musí být uvedena (s výjimkou uložení podle čl. A.6). Důležité je uvést, zda se jedná o sumární hodnotu se stálým zatížením nebo nahodilé zatížení zvlášť. Musí být doplněna poznámka o smyslu působení občasných zatížení (jedno- nebo obousměrné). Svislé posuvy pružinových závěsů se specifikují pro jmenovitý provozní stav. Vodorovné posuvy závěsů se specifikují pro návrhový stav potrubí (konstrukční teplotu potrubí). Posuvy podpěr, vedení, zarážek apod. se specifikují pro návrhový stav potrubí (konstrukční teplotu potrubí). U vedení nebo zarážek musí být specifikovány požadované vůle ve všech významných směrech. U nezdvižných podpěr nebo závěsů (tedy vzpěr) musí být specifikován tento požadavek na nezdvižnost. Pro podpěry a vedení je nutné, aby maximální posuvy byly specifikované naprosto jednoznačně a nezaměnitelně v lokálním souřadném systému, jinak může dojít k pádu podpěry z konstrukce nebo zadření kluzných desek/válečků! A.9 Pomocné ocelové konstrukce Pomocné ocelové konstrukce musí být navrženy tak, aby přenesly požadované zatížení a měly dostatečnou tuhost. Dovolené průhyby prvků v místě silového toku s uložením potrubí se doporučují omezit na 1 4 mm. Návrhové zatížení pomocných konstrukcí musí být stanoveno stejně jako pro stavbu a ocelové konstrukce. Kotevní desky do betonových stropů musí mít nejméně 2 kotvy pro potrubí o světlosti DN 100 a nejméně 4 kotvy pro světlosti nad DN 100. Kotvení musí být ověřeno výpočtem, včetně interakcí a krajních vzdáleností, nebo musí být použity standardní desky (např. podle části P tohoto katalogu). Pomocná konstrukce musí být navržena tak, aby nedocházelo ke kroucení nosníků. Při dimenzování nosníků na stabilitu v ohybu (vybočení) musí být uvažováno i působení bočních sil u každého z typu uložení. A.10 Konstrukce sestav a komponent Jednotlivé prvky a sestavy uložení potrubí MPS Gradior s.r.o. jsou z hlediska funkčnosti, únosností a dovolených zatížení navrženy podle EN 13480-3: 2012, kap. 13. Na požádání dodáváme uložení vyrobené a dokladované podle standardů VGB R 510-L-Teil 1, ASME B31.1, MSS-SP58, ASME NF-3000, AWS. Pro potrubí sestav kotlů, např. podle EN 12952 nebo EN 12953, je možné použít uložení potrubí i podle EN 13480-3, protože normy pro návrh a výrobu kotlů neobsahují pokyny pro konstrukci nosných netlakových částí, a dále v těchto normách nejsou citovány materiály používané pro konstrukci uložení potrubí jako např. závitové části. Zde uvedené musí být dohodnuto s odběratelem před zpracováním realizačního projektu. Návrhová životnost uložení potrubí musí odpovídat minimálně životnosti potrubí a jeho součástí. Není-li uvedeno jinak, je návrhová životnost standardně volena 200 000 hodin nebo 25 let. Dovolená zatížení nebo návrhové únosnosti pro jednotlivé prvky jsou uvedené v katalogu uložení potrubí. Tabelované hodnoty jsou stanoveny pro normální návrhové podmínky podle EN 13480-3, tedy pro stálé statické zatížení G a konstrukční teplotu 80 C (resp. minimální teplotu okolí -20 C) a výchozí materiálovou skupinu 1. Tyto podmínky platí pro všechny katalogové komponenty. Přepočet únosnosti na jinou teplotu, jiný materiál nebo kategorii zatížení je popsán v jednotlivých částech katalogu a v článku A.25. A.5
Konstrukční požadavky Pro uložení třídy S2 a S3 jsou dodávky provázeny výkresovou montážní dokumentací. Typové podpěr nebo třmeny a pout pro potrubí třídy S1 se dokladují pouze katalogovým listem. Sestavné výkresy obsahují kusovník, detaily montážních svarů, údaje a pokyny pro montáž, údaje o zatížení, posuvech, tuhostech a návrhovou únosnost pro pevná uložení. A.11 Návrhové teploty Konstrukční teploty částí uložení potrubí, které jsou ve styku s trubkou, neizolovanou nebo izolovanou, stanovuje dodavatel uložení podle předpisů nebo vlastních metodik. Ve specifikaci pro objednání uložení musí být uvedena nejvyšší provozní teplota potrubí (nikoliv dovolená nebo návrhová s přídavky, což platí i pro potrubí kotlů apod.). Koeficienty pro výpočet únosnosti částí uchycení na potrubí (třmenů, podpěr apod.) v závislosti na teplotě jsou stanoveny pro materiálové skupiny provedení. Návrhové teploty komponent jsou přitom stanoveny podle EN 13480-3, u víceprvkových třmenů pak podle metodiky výrobce. Základní návrhová teplota pro všechny části podpěr, táhel a připojení na konstrukci je 80 C, respektive -20 C. Pro mimořádné provozní podmínky je podle požadavků projektu možné zvolit vyšší základní návrhovou teplotu, např. 150 C. Sestavy závěsů pro potrubí DN > 32 nebo konstrukční teploty 150 C jsou vždy provedeny se dvěma kloubovými spoji táhla. Pro potrubí DN => 80 jsou vybaveny prvkem k napnutí nebo dodatečnému seřízení táhla za provozu. Prodlužování táhel je přípustné pouze pomocí závitových částí, montážní svařování táhel nebo spojovacích prvků je nepřípustné! Závěsy se při montáži přednostně ustavují ve svislé poloze. Předvychýlení táhla jen v odůvodněných případech. Dvoutáhlový pevný závěs pro horizontální posuvy, které způsobí výchylku v rovině táhel nad 2.5, připojit ke konstrukci v jednom bodě. Každé táhlo dvoutáhlových pevných závěsů pro vodorovné potrubí je dimenzováno tak, aby přeneslo 2/3 celkového zatížení závěsu. Dimenzování táhel pevných závěsů svislého potrubí musí být provedeno s ohledem na konstrukci uchycení k potrubí. Podle toho, zda konstrukce třmenu a zarážek umožní vyrovnání náklonu třmenu, je možné volit zatížení jednoho táhla v rozmezí (0.5 1) zatížení celého závěsu. Dvoutáhlové závěsy svislého potrubí pro DN => 65 musí být vybaveny přivařovacími zarážkami na potrubí proti prokluzu spoje objímek a trubky. Tf Tf-30 C 80 C 0,33xTf 0,33xTf Tf-ex1 C/mm Tf-20 C Tf-30 C e Tf-20 C 0,5xTf 0,33xTf Tf Tf-30 C Tf-20 C Tf-20 C 0,33xTf Tf Obrázek A.1 Návrhové teploty komponent A.6
Konstrukční požadavky A.12 Podpěry Rezerva posuvu kluzných podpěr musí být nejméně 25 mm v každém směru posuvu a tomuto požadavku musí být přizpůsobena i základna nosné konstrukce. Objímkové podpěry s vedením nebo zarážkou nebo vedení pro vysoká zatížení musí být vybaveny přivařovacími zarážkami proti prokluzu potrubí. Objímkové podpěry nesmí mít výšku větší než je uvedeno v katalogu, a to z důvodu možného klopení. To platí zvlášť pro podpěry s vedením. Překlopení nastane tehdy, když třecí moment mezi trubkou a objímkou je menší než moment od třecích sil v základně podpěry. Kluzné základové plochy podpěr nebo podkladových desek nesmí být natřeny vrchním nátěrem. Pro použití uvnitř budov lze použít základní nátěr, pro venkovní použití se doporučuje kombinace podpěr s nerezovou kluznou plochou a kluzné desky s PTFE nebo natřené kluzným lakem. Na výkresech vedení musí být uvedena minimální požadovaná vůle, která plyne z teplotních posuvů opěrných částí a zvětšení průměru trubky. A.13 Pružinové a konstantní uložení U pružinových nebo konstantních uložení je možné uvažovat nastavení vyššího zatížení za studena s ohledem na tíhu pohyblivých částí závěsu/podpěry. Pro volbu velikosti pružiny platí následující pravidla: Konstantní závěs nebo podpěra musí umožňovat dodatečné seřízení nastaveného zatížení o nejméně ±15 %. Toto seřízení nesmí zmenšit požadovaný posuv. Pružinové závěsy nebo podpěry musí umožňovat dodatečné seřízení nastaveného zatížení o nejméně ±10 %, a to v teplém i studeném stavu. Rezervy zdvihu: Konstantní pružinový blok musí mít ve studené nebo teplé krajní poloze 10% rezervu zdvihu vzhledem k výpočtovému (požadovanému) posuvu, nejméně však 25 mm. Pružinový blok musí mít ve studené nebo teplé krajní poloze 10% rezervu zdvihu vzhledem k výpočtovému posuvu, nejméně však 5 mm. A.14 Kloubové vzpěry Konstrukční teplota pro všechny části sestav vzpěr je min. 150 C. Montážní délka pro všechny typy a velikosti vzpěr musí být přestavitelná o minimálně ± 25 mm. Maximální přípustné délkové nastavení (vyšroubování hlavic kloubů) je zřetelně vyznačeno, aby byla zajištěna minimální hloubka zašroubování. Celková vůle sestavy kloubové vzpěry včetně jejích připojovacích částí musí být při použití čepů nebo lícovaných šroubů do průměru 33 mm menší než 0.5 mm, u větších průměrů musí být menší než 1.5 % průměru čepu. Dovolené zkrácení tětivy vzpěry při mimostředném tlaku je 1 mm na každý 1 m délky vzpěry. Pro cyklicky namáhané vzpěry, kde rozkmit zatížení je vyšší než 0.1 F p, kde F p je únosnost vzpěry, musí být konstruktérem potrubí v zadávací specifikaci uveden požadovaný počet cyklů a amplituda rozkmitu. Pro uzly uložení potrubí s velkými osovými výchylkami při dynamickém účinku musí konstruktér potrubí zvážit použití přivařovacích zarážek, které zajistí třmen potrubí v rovině kolmé na osu trubky, a dále proti pootočení, kdy může nastat ztráta stability trojkloubového mechanismu třmen-vzpěra-vidlice. A.15 Montážní svarové spoje Montážní svary se vyskytují nejčastěji u připojení táhel závěsů na konstrukci. Pro všechny typy přípojů musí být svar proveden jako uzavřený. Jednovrstvé svary jsou přípustné pouze pro přivařování oka nebo vidlice táhel rozměrů M10 a M12. Pro plochá přivařovací oka se doporučuje svařování metodou 111. Metoda 135 je použitelná pouze v odůvodněných případech. Svary čepů nebo návarků na potrubí se provádí podle dokumentace výrobce potrubí. Výrobce potrubí musí dodavateli uložení v technické specifikaci uvést materiál trubky, aby obě spojované části byly ze vzájemně svařitelných materiálů a se stejnou nebo podobnou teplotní roztažností. Svary plochých zarážek musí být vždy uzavřené. U kruhových zarážek nebo čepů se připouští plně provařené jednostranné koutové svary. Svařovací plán montážních spojů musí zpracovat dodavatel potrubí včetně uvedení požadovaných metod a nedestruktivního zkoušení. Příruby nosníků, na které jsou připojena přivařovaní oka nebo vidlice závěsů a vzpěr s velkým zatížením (přibližně nad 50 kn), musí být v místě připojení zkontrolovány na zdvojeniny. Svarové spoje musí být provedeny v jakosti třídy C podle ISO 5817. Při svařování ploch upravených dílenským nátěrem, který není od výrobce určen pro svařování, je nutné tento nátěr před svařováním obrousit do vzdálenosti nejméně 20 mm od kraje svaru. Svařování závitových součástí je nepřípustné s výjimkou táhel závěsů z uhlíkové oceli se zaručenou svařitelností. Spoj musí být vždy podroben objemové kontrole provaření a vnitřních vad! Svary sedel nebo plochých zarážek na potrubí a přivařovacích ok nebo vidlic musí být provedeny jako uzavřené. Povrchová úprava montážních spojů musí být vždy provedena podle projektové specifikace (opravný a vrchní nátěr). Kloubové hlavice umožňují výchylku 6. A.7
Přehled výrobních skupin A.16 Výběr sestavy závěsů, podpěr a vedení potrubí z katalogu uložení potrubí Základní typové sestavy závěsů a podpěr potrubí jsou uvedeny v části B katalogu. Uvedené standardní sestavy jsou spolehlivě funkční a prověřené a skládají se z typových katalogových komponent. Sestavy vyhovují požadavkům norem EN 13 480-3, VGB R 510-L-Teil 1, ASME B31.1, B31.3 a MSS-SP58. Sestava uložení potrubí se volí pouze podle požadavku na typ a funkci v souladu s tab. A.1. Parametry zatížení nebo návrhové teploty jsou zohledněny dodavatelem uložení, volbou materiálového provedení nebo třídy únosnosti komponent. Všechny potřebné údaje pro specifikaci uložení potrubí jsou uvedeny ve standardním datalistu. Ten je možné stáhnout z www. mps-gradior.cz ve formátu MS Excel. Doporučujeme používání našich datalistů, protože jsou strukturovány pro jednoznačné zadání a pro uživatele jsou také doplněny vysvětlivkami. Jednotná forma zadání je vždy nejlépe pochopitelná pro zadavatele i výrobce. A.17 Kódování sestav typovými čísly Typové sestavy uložení potrubí je možné popsat jednoduchým kódem označení, který obsahuje všechny základní rozměrové údaje, údaje o jmenovitém zatížení a materiálu části ve styku s potrubím. Tento kód je možné použít např. pro kontrolu, pro jednoduchou specifikaci, uvádí se v nabídkovém listu nebo v dodacím listu zakázky. Struktura kódu je uvedena v přehledu sestav na následujících stranách B.7 až B.12. A.18 Popis a výběr komponent Pro správnou zadávací specifikaci závěsu nebo podpěry je nutný a víceméně postačující výběr typu a provedení, jak je popsáno v odst. A.2 A.10. Výběr součástí, ze kterých se skládá sestava, je proveden dodavatelem uložení, a to na základě posouzení únosnosti, posuvů, provozní spolehlivosti, hmotnosti a ceny. Katalog uložení potrubí MPS Gradior s.r.o. obsahuje datalisty s hlavními technickými a montážně provozními údaji součástí. Komponenty jsou navrženy tak, aby byly univerzálně a spolehlivě použitelné uvnitř typových sestav podle části B katalogu. Komponenty sestav jsou pro přehlednost rozděleny do tzv. výrobních skupin, které jsou stanoveny podle charakteru výrobku (pružinové klece, svarky, závitové části apod.) a dále podle funkční klasifikace v sestavě. Přehled výrobních skupin je uveden v tab. A.3. A.8
Přehled výrobních skupin Tabulka A.3 Přehled výrobních skupin Výrobní skupina 1 Pružinové klece 2 Klece konstantní síly 3 Nosníky, konzoly 4 Dynamické prvky Název 5 Přivařovací patky a podpěry 6 Objímkové podpěry 6N Podpěry pro nekovová potrubí 7 Třmeny, objímky 7N Objímky pro nekovová potrubí 8 Spojovací části 9 Připojovací části P S Kluzné desky Speciální části Druh/forma Jmenovitý zdvih 50 mm Jmenovitý zdvih 100 mm Jmenovitý zdvih 200 mm Jmenovitý zdvih 300 mm Jmenovitý zdvih 150 mm Jmenovitý zdvih 300 mm Jmenovitý zdvih 450 mm L-nosník lehký Nosník standardní Nosník pro připojení na pružiny Nosníky pro přímé podepření potrubí Kloubové vzpěry Kloubové vzpěry s vůlí Třmeny vodorovné Třmeny svislé Vidlice připojení Kluzné podpěry, vedení a kotevní stojany Patky do svislého potrubí Patky a sedla pro potrubí velkých průměrů Trubkové podpěry Kluzné podpěry Pevné nebo proměnné výšky Montážně seřiditelné Vedení Patky do svislého potrubí Kotevní stojany a pevné body Kluzné podpěry Vedení Patky do svislého potrubí Kotevní stojany a pevné body Pro vodorovné potrubí Pro svislé potrubí Speciální Pro vodorovné potrubí Pro svislé potrubí Závitové tyče Napínače Oka a vidlice Čepy Přivařovací oka a vidlice Kulové podložky Připojení k profilům Základové desky podpěr Kluzné s PTFE Kluzné s bronzgrafitem nebo nerezgrafitem Izolační a kalotové Vodicí desky Podpěry a závěsy pro předizolovaná potrubí Podpěry a závěsy pro kryogenní potrubí Přímé válečky Válečková vedení Vícesměrové válečky A.9
Návrhové únosnosti komponent a sestav A.19 Návrhová únosnost a dovolené zatížení V katalogových listech je pro každou položku a rozměr uvedeno jmenovité nebo dovolené zatížení, které odpovídá návrhové únosnosti. U pružin se uvádí jmenovité zatížení, které je rovno síle pružiny pro nejvyšší pracovní stlačení. Pro ostatní pevné součásti se uvádí dovolené zatížení, které je obvykle vyjádřeno jedinou hodnotou pro složku svislé, tahové nebo tlakové síly. I když je uvedena jen tato jediná složka, v návrhu komponenty jsou uvažovány i ostatní složky sil, jako např. třecí u podpěr nebo vodorovné složky od vychýlení táhla u závěsů. Pro vedení nebo pevné body je uvedeno více složek dovolených zatížení nebo vztahy mezi nimi. Návrhové únosnosti komponent jsou vypočteny podle požadavků EN 13480-3: 2012, EN 1993, VGB R 510-L-Teil 1, ASME B31.1, B31.3 a MSS-SP58. V případě odlišností v těchto normách se uvažuje vždy tzv. přísnější požadavek. Pro dodávky uložení jaderných zařízení podle ASME NF-3000 je nutné provést korekce katalogových únosností. Koeficienty pro jednotlivé komponenty je nutné zjistit dotazem u výrobce. A.20 Klasifikace zatížení podle EN 13480-3 Kategorie zatížení se stanoví z kombinací zatěžovacích stavů podle tab. A.4a, která je sestavena v souladu s EN 13480-3. Tabulka A.4a Kategorizace zatížení Hlavní stálá zatížení: všechna předpokládaná zatížení a vlivy, které působí dlouhodobě. Např. tíha potrubí a G tekutiny, síly od dilatačních a jiných deformací, předpětí, síly od axiálních kompenzátorů, třecí síly. Hlavní a nahodilá (proměnná) zatížení: zatížení kategorie G a všechny ostatní předpokládané zatížení s G + Q krátkodobým působením. Např. G + zatížení větrem, dynamickými silami při otevření pojistných ventilů, zemětřesení, tlaková zkouška. Mimořádné zatížení klasifikace A podle EN 1990 se běžně v souladu s EN 13480-3: 2012 nevyhodnocuje a pro analýzu do této kategorie spadajících stavů, jako jsou výbuch, požár nebo impakt, je nutné požádat výrobce. Všechny katalogové komponenty jsou navrženy tak, že pro každou kategorii zatížení je možný spolehlivý provoz bez nutnosti kontrol (s výjimkou vizuální po mimořádném zatížení) nebo výměn částí. Katalogová únosnost jednotlivých prvků je uváděna pro kategorii zatížení G. Únosnosti pro další kategorie se vypočtou ze vztahů: A.21 Klasifikace zatížení podle ASME Sc. III Kategorie zatížení se stanoví z kombinací zatěžovacích stavů podle tab. A.4b, která je sestavena na základě ASME Section III, Subsection NCA, paragraf NCA 2141.1. Některé úrovně mohou být ovšem odlišné od požadavku národních předpisů, proto je nutné vždy posoudit zadávací specifikaci a vyhodnocení konzultovat s výrobcem. Kategorizace se dále může provádět pro různé typy uložení různým způsobem, např. pro kloubové vzpěry, vedení, závěsy apod. může obsahovat jiné součty složek dílčích zatížení. Tabulka A.4b Kategorizace zatížení ASME Sc. III Design Level A Level B Level C Normal / Normální provoz Hlavní stálá zatížení: všechna předpokládaná zatížení a vlivy, které působí dlouhodobě, např. tíha potrubí a tekutiny, síly od dilatačních a jiných deformací, předpětí, síly od axiálních kompenzátorů, třecí síly. Upset / Dočasné podmínky Hlavní a nahodilá (proměnná) zatížení s velkou pravděpodobností četnosti působení: zatížení Level A + zatížení větrem, dynamickými silami při otevření pojistných ventilů, dynamickými účinky proudění (vodní/parní ráz apod.) a jejich odezva z ocelové konstrukce. Emergency / Mimořádné podmínky Hlavní a nahodilá (proměnná) zatížení s menší pravděpodobností četnosti působení: zatížení Level A + zatížení větrem, dynamickými silami při otevření pojistných ventilů, dynamickými účinky proudění (vodní/parní ráz apod.), chvění a setrvačné účinky pohybů potrubí a jejich odezva z ocelové konstrukce (návrhové zemětřesení OBE). Faulted / Havarijní stav Hlavní a nahodilá (proměnná) zatížení Level D s výjimečnou pravděpodobností četnosti působení: zatížení Level A + jedno nebo dvě zatížení z level C a návrhové zemětřesení SSE. Legenda: SSE Safe-Shutdown Earthquake Pro kategorie zatížení Level A Level C je možný spolehlivý provoz bez nutnosti kontrol nebo výměn částí. Po následku události se zatížením úrovně Level D je nutná vizuální kontrola a případná výměna poškozených částí. Katalogová únosnost jednotlivých prvků je uváděna pro kategorii zatížení Design / Level A. Únosnosti pro další kategorie se orientačně* stanoví ze základní únosnosti pro Level A podle vztahů: F p, Q = 1.2 F p, G pro komponenty namáhané převážně tahem, tlakem, ohybem a kombinacemi Level A: Level B: Level C: Level D: F p, B = 1.0 F p, G F p, B = 1.33 F p, G F p, B = 1.5 F p, G F p, B = 1.56 F p, G k T, M F p, Q = 1.16 F p, G pro komponenty namáhané převážně čistým smykem Poznámka: Svary závěsných ok a vidlic jsou vždy předimenzovány tak, aby i při namáhání smykem vyhověly podmínce F p, Q = 1.2 F p, G. Důvodem je zjednodušení přepočtu únosnosti podle klasifikace zatížení. Vztahem F p, Q = 1.16 F p, G se posuzují jen ty komponenty, u kterých je to výslovně uvedeno v katalogovém listu. k T, M korekční faktor pro návrhovou teplotu komponenty nebo okolí. Pro stav Level C se návrhová teplota uvažuje v rozsahu 150 240 C podle národních nebo místních projektových podmínek. * Neexistuje univerzální vztah pro všechny součásti, proto jsou uvedené koeficienty pouze orientační. Součinitelé se mohou lišit podle typu komponenty (prutová nebo stěno-desková). Přesné koeficienty stanoví výrobce na základě vyhodnocení definice zátěžných stavů z projektových podmínek. A.10
Návrhové únosnosti komponent a sestav A.22 Závěsy Závěs je složen z několika částí z různých výrobních skupin, které jsou vzájemně spojeny závitovými nebo čepovými spoji. Sestava by měla být složena z komponent jednoho rozměru, a tedy jedné třídy únosnosti, která určuje charakteristický rozměr táhla nebo připojovacího prvku a jeho návrhovou únosnost. V tab. A.5 jsou uvedeny vztahy mezi rozměry táhla/čepu a únosností dané třídy. Tabulka A.5 Rozměry a únosnosti táhel závěsů Třída únosnosti Závit táhla (mm) Průměr čepu (mm) Velikost pružiny F p (kn) 0 M10 10-1.5 1 M12 12 1 3 6.3 2 M16 16 4 5 14.0 3 M20 20 6 23.3 4 M24 24 7 32.3 5 M30 33 8 51.0 6 M36 40 9 64.6 7 M42 45 10 85.3 8 M48 50 11 12 113.3 9 M56x4 60-170 10 M64x4 70-230 11 M72x4 80-330 12 M80x4 90-440 F p je přípustné zatížení (pro zjednodušení v textu nazývané únosnost) zatěžovaného řetězce jednoho rozměru při 80 C a kategorii G. Je uvedena jako nejmenší z hodnot únosností pro všechny typové prvky daného rozměru výrobních skupin 8 a 9. Dovolené zatížení pro tlakovou zkoušku je 1.2 F p, G. A.23 Podpěry Pro každou podpěru je podle typu a rozměru stanoveno dovolené zatížení, a proto se u podpěr řazení do tříd únosnosti nepoužívá. Dovolené zatížení podpěr se řídí podle pravidel popsaných v katalogových listech. A.24 Kloubové vzpěry Kloubové vzpěry jsou podobně jako závěsy složeny ze závitových částí, které je možné podle hlavního připojovacího rozměru rozdělit do tříd únosnosti. V tab. A.6 jsou uvedeny vztahy mezi jmenovitým rozměrem čepu kloubového oka a únosností dané třídy. Tabulka A.6 Rozměry a únosnosti kloubových vzpěr Třída únosnosti Průměr čepu (mm) F p (kn) 1 12 10.0 2 17 23.0 3 20 33.4 4 25 52.1 5 30 69.5 6 35 89.5 7 40 110.9 8 45 149.6 9 50 180.4 10 60 267.2 11 70 354.0 12 80 437.5 F p návrhová únosnost nebo dovolené zatížení zatěžovaného řetězce jednoho rozměru při 150 C a kategorii G. Je uvedena jako nejmenší z hodnot únosností pro všechny typové prvky daného rozměru výrobních skupin 4. Únosnost je stanovena pro statické i dynamické střídavé zatížení. A.25 Dovolené zatížení objímek, třmenů a podpěr v závislosti na teplotě Dovolená zatížení objímek, třmenů a podpěr v jednotlivých katalogových listech F p se vztahují k materiálu S235 skupina 1 a k teplotě 80 C. Pro jiné teploty a materiály je toto základní zatížení nutné násobit korekčním faktorem teploty a materiálu: F p (T > 80) = F p k T, M. Korekční faktory k T, M jsou uvedeny v částech katalogu výrobních skupin 4, 5, 6, 7 společně pro celou výrobní skupinu nebo u jednotlivých dílů zvlášť. A.11
Přehled materiálů A.26 y y používané pro výrobu částí uložení potrubí jsou v souladu s požadavky norem pro průmyslová potrubí EN13480-2 a předpisů pro ocelové konstrukce EN 1090-2 a dále požadavky předpisů VGB R 510-L-Teil 1. Na požádání dodáváme i uložení potrubí podle specifikací ASME, kde materiály splňují požadavky podle ASME B31.1 a MSS-SP58. Tabulka A.7 Feritické a nízkolegované oceli Mater. skupina 1 2 3 Části uložení potrubí EN ASTM Objímky S235JR A36 Třmeny S235JR A36 kruhové Plechy S235JR A36 Profily S235JR A36 Trubky P235TR1 A53 Trubky podél. P235TR1 A513 TP1 svařované Šrouby 8.8 - Matice 8 - Závitové 8.8 S355J0 - tyče do M16 M20-M48 Objímky P265GH A516 Gr70 Plechy P265GH A516 Gr70 Trubky P265GH A105 Šrouby 42CrMo4 A194 GrB7 Matice 42CrMo4 A193 Gr2H Objímky 16Mo3 A217 WC1 Plechy 16Mo3 A204 GrB Trubky 16Mo3 A335 P1 Šrouby 24CrMoV55 A193 B16 Matice 24CrMo5 A194 Gr4 Tabulka A.8 Legované oceli Mater. skupina 4 Části uložení potrubí EN ASTM Objímky 10CrMo910 A387-22 Plechy 10CrMo910 A387-22 Trubky 10CrMo910 A335-P22 Šrouby 21CrMoV57 A193 B16 Matice 21CrMoV57 A194 Gr4 Teplota použití -20/ +350 C -30/ +450 C -20/ +520 C Teplota použití +450/ +580 C y jsou pro přehlednost rozděleny do materiálových skupin, kdy jedna skupina obsahuje materiály podobných vlastností pevnostních charakteristik v závislosti na teplotě. Skupiny jsou omezeny povolenými provozními teplotními intervaly. Přehled materiálových skupin s rozdělením značek materiálů pro různé komponenty je uveden v tab. A.7 až A.10. Tabulka A.9 Jemnozrnné oceli pro nízké teploty Mater. skupina 5 Části uložení potrubí EN ASTM Objímky P275NL A516 Gr60 Třmeny P275NH - kruhové Plechy P275NL A516 Gr60 Profily S235J2 - Trubky P275NL A333 Gr6 Trubky podél. P275NL A516 Gr60 svařované Šrouby 42CrMo4 A320L7 Matice 42CrMo4 A194Gr4S4 Závitové tyče 42CrMo4 A320L7 Tabulka A.10 Austenitické oceli Mater. skupina 6 7 8 Části uložení potrubí EN ASTM Objímky 1.4301 TP 304 Třmeny 1.4301 TP 304 kruhové Plechy 1.4301 TP 304 Profily 1.4301 TP 304 Trubky 1.4301 TP 304 Šrouby A4-70 A194-B8M Matice A2-50 A194-8S1 Objímky 1.4541 TP 316 Třmeny 1.4541 TP 316 kruhové Plechy 1.4541 TP 316 Šrouby 1.4948 A193-B8T Matice 1.4948 A194-8S1 Objímky 1.4948 TP 304H Plechy 1.4948 TP 304H Trubky 1.4948 TP 304H Šrouby 1.4948 TP 304H Matice 1.4948 TP 304H Teplota použití -50/ +350 C Teplota použití -200/ +400 C +400/ +500 C +540/ +650 C A.12