U-образные болты и трубные хомуты: размеры, путь передачи нагрузки и что указывать на чертеже.

U-образный болт стоит дешевле, чем стоимость его доставки. В этом и заключается основная причина большинства проблем, которые он вызывает.

Выглядит как согнутый стержень с двумя гайками. Ничто не указывает на инженерную точность. Поэтому её покупают так же, как шайбы. По размеру. На глаз. По тому, что использовалось в последнем проекте.

Затем на трубе образуются канавки в месте крепления хомута. Или хомут ослабевает после одного сезона. Или трескается резьба у основания трубы, которая работала два года без нареканий.

Это руководство посвящено выбору U-образного болта и хомута для труб, чтобы избежать подобных проблем. В нем рассматриваются действительно важные размеры, путь передачи нагрузки, к которому относится деталь, причины растрескивания этих деталей, покрытия, устойчивые к воздействию погодных условий, и вопрос затяжки, который никто не задает.

В конце появляются поля для построения графика, позволяющие сравнивать два предложения. Заполните их, и вы будете сравнивать один и тот же продукт. Оставьте их пустыми, и вы будете сравнивать две цены на два разных товара.

Стоит запомнить одну фразу: самый дешевый зажим — это тот, который позволяет трубе бесшумно двигаться в течение двух лет.

Четыре части, одно каталожное слово

Термин «трубный зажим» охватывает как минимум четыре вида продукции с различными функциями. Покупатели используют это выражение для всех из них. Поставщики указывают цену на тот вариант, который наиболее близок к требуемому.

Обычный U-образный болт представляет собой изогнутый стержень с двумя резьбовыми ножками. Он притягивает трубу к опоре. U-образный болт с резиновой прокладкой — это та же деталь, но с прокладкой, приклеенной или надетой на седло, так что сталь никогда не касается покрытия трубы. Седловой зажим представляет собой профилированное седло с ремнем или верхней пластиной. Стопорный зажим удерживает вертикальную трубу, захватывая ее снизу фланца или приварного кольца, и фактически не прижимает трубу к поверхности.

Эти четыре модели не имеют общих параметров нагрузки, режима отказа или цены. Выбор между ними — первое реальное решение при составлении спецификации, и оно предшествует определению размера.

Перечитайте третий столбец. U-образный болт — это фиксатор, а не ограничитель. Он предотвращает отрыв трубы от опоры и частично препятствует скольжению за счет трения. Он не закрепляет линию, предотвращая термическое расширение. Если на чертеже требуется фиксированная точка, то это другая деталь.

В описаниях каталогов это различие теряется. Покупателю, ищущему U-образный болт и хомут для крепления горячего трубопровода, часто требуется анкерный башмак, направляющая или хомут для стояка. U-образный болт устанавливается в любом случае, потому что он прибыл первым. А потом в этом сваливают вину.

Заказ U-образных болтов и трубных хомутов, начинающийся с указания типа, обычно заканчивается хорошо. Заказ, начинающийся с указания размера, обычно заканчивается плохо.

Хомут касается только наружного диаметра трубы.

DN50 — это не тот размер, по которому можно заказать U-образный болт. Это всего лишь обозначение. Круглое число, выбранное для удобства. Зажим соприкасается с внешней поверхностью, и зажим должен быть изготовлен с учетом этой поверхности.

Поэтому первым делом следует узнать измеренный наружный диаметр. Не номинальный размер. Не стандарт. Не "2 дюйма".

Возьмите рулетку или штангенциркуль и измерьте диаметр трубы. Если труба широкая, оберните вокруг нее полоску бумаги, отметьте место нахлеста, разложите полоску ровно и разделите на число Пи. Этот прием позволит вам получить результат с точностью до доли миллиметра без использования мерной ленты, и он работает даже на трубах, уже изолированных от внешних воздействий.

Для стали и высокопрочного чугуна размеры DN и NPS достаточно хорошо совпадают, что делает их предсказуемыми. Для DN50 и NPS 2 диаметр составляет 60,3 мм, а для DN100 и NPS 4 — 114,3 мм. Толщина стенки изменяется в зависимости от типа стали и никак не влияет на наружный диаметр.

Именно в этом последнем пункте происходит деформация тонкостенных труб. Труба DN50, изготовленная по усиленной технологии, имеет жесткую стенку. Та же самая труба DN50, изготовленная по упрощенной технологии, имеет стенку, которую целеустремленный монтажник может деформировать гаечным ключом, придав ей овальную форму. Зажим этого не замечает. А труба замечает.

Другие материалы полностью нарушают эту закономерность. Полиэтиленовые трубы часто маркируются по внешнему диаметру в миллиметрах, поэтому труба DN50 PE может иметь диаметр, близкий к 50 мм. Медные трубы маркируются номинальным размером, который уже не соответствует их внешнему диаметру в больших размерах. Трубы из нержавеющей стали могут продаваться с внешним диаметром по стандарту ISO, который не совпадает ни с одним значением в таблице размеров стальных труб.

Вот почему фраза "UN-образный болт DN50" должна прервать разговор. В ней указывается диаметр отверстия. Зажим должен иметь окружность.

Последний столбец представляет собой начальный диапазон, а не правило. Определяющими размерами являются внутренняя ширина и диаметр ножки, которые берутся из стандарта или с вашего чертежа.

Стандарт DIN 3570 является эталонным для большинства европейских каталогов U-образных болтов. Он определяет внутреннюю ширину, внутреннюю высоту, длину резьбы и диаметр ножки относительно наружного диаметра трубы. Если поставщик указывает "DIN 3570 для 60,3 мм", вам нужно это проверить. Если поставщик указывает "U-образный болт 2 дюйма", вам нужно обсудить это с ним.

Длина нити и длина катушки — это отдельные решения.

Два числа постоянно путают. Длина катета — это то, насколько далеко выдвигается изогнутый стержень. Длина резьбы — это то, какая часть этого катета содержит резьбу.

Необходимо, чтобы резьбы было достаточно для гайки, шайбы, толщины опоры и еще несколько миллиметров оставалось видимым. Не больше. Избыток резьбы – это место, где начинается коррозия и где ножка наиболее слаба.

Расположите детали в обратном порядке от конструкции. Толщина опорного фланца или швеллера. Шайба. Гайка. Пружинная шайба, если она указана на чертеже. Это общее количество, плюс две или три выступающие резьбы, — ваш минимум. Затем сравните полученное значение с длиной ножки, указанной в каталоге.

Большинство поломок в полевых условиях, когда деталь не подходит по размеру, связаны не с шириной. Причина в том, что одна из ножек на 10 мм короче, потому что никто не добавил глубину канала к комплекту.

Другая крайность встречается так же часто. Ножка длиной 200 мм, купленная для стопки 60 мм, оставляет 140 мм резьбы висящей на ветру. Эта резьба — место усталостного повреждения, коррозии и опасности зацепления. К тому же, это выглядит как ошибка, потому что так оно и есть.

Короткая, правильно подобранная резьба удерживает гайку близко к опоре и предотвращает изгиб ножки. Это ничего не стоит. Просто нужно указать это на чертеже.

Оцинкованные U-образные болты и хомуты для труб нескольких типоразмеров. Внутренняя ширина, длина ножки и длина резьбы — это три отдельных параметра, и только один из них обозначает типоразмер трубы.

Траектория передачи нагрузки проходит от трубы к конструкции.

Перед выбором зажима нарисуйте траекторию передачи нагрузки. Она начинается у стенки трубы и заканчивается у того элемента, который удерживает сталь.

Трубчатая стенка. Вкладыш или опора. U-образные болты. Гайки, опирающиеся на опору. Опорная сталь. Затем конструкция за ней.

Каждое из этих мест может нарушить заданный путь. Скользящая облицовка. Опора, опирающаяся на край отверстия вместо плоской поверхности. Опора, изначально не рассчитанная на точечную нагрузку.

Важны два направления нагрузки. Нагрузка вниз — это сила тяжести плюс то, что несет линия, и зажим передает ее на опору через подшипник и трение. Боковая нагрузка — это движение, вибрация, гидроудар, ветер на наружной линии.

U-образный болт хорошо справляется с первым, но плохо со вторым. Его сцепление с трубой обеспечивается трением между двумя контактными поверхностями и поверхностью трубы. Две контактные поверхности — это небольшая площадь. Изменение поверхности приводит к изменению сцепления.

Окрашенная труба и труба без покрытия ведут себя по-разному в одном и том же зажиме. Краска представляет собой слой с низким коэффициентом трения, который также подвержен ползучести. Зажим, затянутый на окрашенной трубе, теряет предварительное натяжение по мере истончения защитной пленки.

Там, где опора выполнена из бетона, а не из стали, путь продолжается до крепежного элемента. В этом месте вступает в действие закладной или просверленный бетонный анкер , и к нему применяются свои правила. Расстояние от края, глубина заделки и очистка отверстия определяют, будет ли зажим когда-либо испытывать нагрузку, на которую он рассчитан. Идеальный U-образный болт на неплотно закрепленном анкере — это неплотно закрепленный зажим с хорошей документацией.

Движение трубы заслуживает отдельного рассмотрения. Труба, нагретая до высокой температуры, расширяется. Труба, по которой течет охлажденная вода, сжимается. Если зажиму позволить скользить, труба будет двигаться вдоль опоры и изнашивать обе поверхности. Если же скольжения не будет, движение будет происходить в стенке трубы или в опоре.

Стандарт MSS SP-58 описывает подвесы и опоры для труб как семейство изделий, включая материалы и производство. Он является надлежащим справочным материалом для крепежных элементов, используемых при монтаже зажимов. Он не заменяет анализ напряжений в проекте, и ни один поставщик не должен утверждать обратное.

Трубопровод закреплен на стальной опоре. Нагрузка приходится на стенку трубы, облицовку, опоры, гайки и саму опору. Любой разрыв в этой цепи является точкой начала движения.

U-образные болты трескаются у основания резьбы, а не в месте изгиба.

Все ожидают, что изгиб выйдет из строя. Но этого почти никогда не происходит. В месте изгиба больше материала и большой радиус. У основания резьбы самая узкая сечение детали и резкое изменение геометрии именно в том месте, где возникает напряжение.

В этой точке сходятся три элемента. Корень резьбы представляет собой выемку. Первая зацепленная резьба несет большую нагрузку, чем последующие. И ножка находится в изгибе, а не в чистом растяжении, потому что две ножки притягиваются друг к другу, а труба оказывает обратное давление.

Добавьте вибрацию, и вы получите машину усталости, которая работает каждый раз при запуске насоса.

Обычно разрушение начинается с внутренней стороны ножки, в месте первого или второго зацепления резьбы, и распространяется по всему участку в течение нескольких месяцев. Поверхность излома имеет гладкую и шероховатую области. Гладкая область — это та часть, которая развивалась медленно. Шероховатая область — это последний виток гайки.

То, что влияет на шансы, не отличается привлекательностью. Накатывайте резьбу, а не обрезайте её, потому что накатывание сохраняет структуру древесины вдоль контура и оставляет поверхность в сжатом состоянии. Держите гайку близко к опоре, чтобы незакрепленный пролет оставался коротким. Затяните обе ножки равномерно. Используйте шайбу, которая не прогибается.

Марка стали имеет значение, но она не заменяет геометрию. Стандарт ASTM A307 описывает универсальную марку болтов из углеродистой стали, широко используемую для обычного зажима. Стандарт ASTM A193 описывает болты повышенной прочности и предназначенные для работы при высоких температурах, при этом марка B7 является наиболее известной среди покупателей. Стандарт ASTM A563 описывает гайки и их марки, и именно эта часть сборки часто остается без внимания.

Здесь уместно одно предупреждение. Более жесткий U-образный болт не устранит проблему с зажимом, который втягивается в мягкую трубу. Он лишь перенесет повреждение с штока на трубу.

Покрытие: читайте инструкцию, а не информацию на коробке.

Горячее цинкование по стандарту ISO 10684 или ASTM F2329 создает толстый, прочный и агрессивный для гайки слой цинка и железа. Покрытие наносится неравномерно, оно накапливается по краям и углам. На резьбе вершина впитывает больше цинка, чем основание.

Именно поэтому оцинкованные U-образные болты обычно поставляются с гайками с избыточной резьбой или с резьбой, нарезанной немного меньшего диаметра перед нанесением покрытия. После цинкования узел должен свободно вращаться. Покупатель, который указывает «горячее цинкование», не зная этого, однажды получит зажим, гайки которого не будут закручиваться.

Проведите ногтем по нити образца. Неравномерное покрытие означает жесткую конструкцию. Тонкое покрытие при работе в прибрежной зоне означает противоположную проблему.

Для эксплуатации на открытом воздухе и в прибрежных районах выбор обычно сводится к горячему цинкованию, цинковому покрытию с хлопьями и нержавеющей стали. Горячее цинкование обеспечивает наибольшее количество цинка за те же деньги и самый длительный срок службы на толстых поверхностях. Цинковое покрытие с хлопьями образует тонкий, равномерный слой, который обеспечивает возможность работы с резьбой. Нержавеющая сталь устраняет проблему покрытия и приводит к заеданию, когда гайка и болт заклинивают во время сборки.

Нержавеющая сталь также создает гальваническую пару. U-образный болт из нержавеющей стали на оцинкованной опоре во влажных условиях превращает опору в анод. Зажим остается целым. Опора – нет.

Толщина покрытия также влияет на работу динамометрического ключа, поскольку резьба с сухим цинкованием имеет другое трение, чем резьба с покрытием. Полный аргумент изложен в нашей заметке о крепежных элементах с горячим цинкованием , и он применим к зажимам точно так же, как и к конструкционным болтам.

Седло с резиновой подкладкой или без нее

Вкладыш выполняет четыре функции, а покупатели обычно учитывают только одну из них.

Оно защищает покрытие трубы. Оно распределяет контакт по дуге, а не по двум линиям. Оно гасит вибрации. И оно разделяет два разнородных металла, что останавливает гальванический элемент в точке контакта.

Это также приводит к появлению материала, склонного к ползучести. Резиновые и эластомерные вкладыши сжимаются под нагрузкой и продолжают сжиматься в течение нескольких недель. Зажим, правильно затянутый в понедельник, через три недели ослабевает, а гайки не смещаются. А вкладыш смещается.

Такое поведение не является неисправностью. Именно поэтому после ввода трубопровода в эксплуатацию часто требуется повторная затяжка хомута с внутренней облицовкой. Включите этот шаг в инструкцию по установке, иначе на объекте его обнаружат как утечку или дребезжание.

Выбор материала имеет большее значение, чем признают большинство технических характеристик. EPDM хорошо выдерживает воздействие погоды и горячей воды. Нитрил — масло. Неопрен находится между ними. Ни один из них не выдерживает длительного воздействия высокой температуры, масла и внешней среды.

Следующий вопрос – приклеенный или неплотно прилегающий. Приклеенный вкладыш невозможно потерять на месте установки. Неплотно прилегающий вкладыш легче заменить, но его легче неправильно установить.

В случае тонкостенных труб выбор становится конструктивным. При малом объеме работ обычный U-образный болт, затянутый с усилием, деформирует трубу до овальной формы, прежде чем зафиксируется. Вкладыш распределяет нагрузку и обеспечивает некоторый запас прочности. Он не увеличивает толщину стенки, и никакой вкладыш не исправит слишком туго затянутый хомут.

Затяжка: усилие зажима, противодействующее деформации трубы.

Вот тут-то и начинается самое неприятное. У U-образного болта нет опубликованных данных о целевом значении предварительной нагрузки, как у конструкционного болта. Вместо этого он сжимает трубу, а труба — это самый мягкий материал в соединении.

Таким образом, затяжка — это баланс. Достаточное усилие зажима, чтобы удерживать трубу от смещения. Недостаточное, чтобы деформировать ее. Именно здесь выбор U-образного болта и трубного зажима перестает быть бумажной работой и становится очевидным на объекте.

Способ затяжки важнее количества. Затяните обе гайки вручную, пока хомут не встанет на место. Затем затягивайте небольшими шагами, чередуя стороны, следя за равномерным уменьшением зазора. Хомут, затянутый сначала с одной стороны, смещается от центра, и труба оказывается нагружена на одну линию вместо двух.

Используйте динамометрический ключ на обеих сторонах, а не трещотку и полагайтесь на собственное усмотрение. Динамометрический ключ останавливается на выбранном вами значении. Это значение должно быть предоставлено поставщиком зажимов, поставщиком труб или указано в спецификации проекта, и оно должно быть указано на чертеже в качестве примечания к монтажу, а не как желаемое значение.

Следите за трубой во время затягивания, а не за ключом. Круглая труба, которая начинает приобретать овальную форму, уже перетянута. Вкладыш, выпирающий из-под зажима, слишком сильно сжат. И то, и другое — сигнал к остановке.

Состояние резьбы влияет на величину крутящего момента. Сухая, горячеоцинкованная резьба поглощает большую часть усилия за счет трения, поэтому меньшая его часть достигает зажимной нагрузки. Смазанная резьба обеспечивает большую зажимную нагрузку при том же значении момента затяжки, что как раз и происходит, когда труба может быть повреждена невнимательным оператором, работающим по неправильной схеме. Эта взаимосвязь рассматривается в разделе «Крутящий момент болта и зажимная нагрузка» и применима как к изогнутому стержню, так и к конструкционному болту.

Затягивание U-образного болта динамометрическим ключом, при этом видна вставка под зажимом. Обе ножки, небольшие шаги затяжки, осмотр трубы между проходами.

Поля чертежа, позволяющие сравнивать две цитаты.

Чертеж зажима, на котором указан только размер трубы, позволяет получить цены, которые невозможно сравнить. Один поставщик оценивает стоимость голого U-образного болта. Другой — стоимость футеровки с оцинкованной фурнитурой. Обе цены соответствуют чертежу.

Заполните поля ниже, и двусмысленность исчезнет. Это займет десять минут и избавит вас от лишних споров.

Образец говорит больше, чем абзац текста. Закажите один зажим точно нужного размера и с нужным покрытием перед началом производства. Измерьте внутреннюю ширину штангенциркулем. Накрутите гайку вручную. Наденьте его на кусок настоящей трубы. Эта пятиминутная проверка выявит больше, чем просто сертификат.

Наш собственный шаблон запроса предложений (RFQ) следует той же логике, что и для крепежных изделий в целом, и работает без изменений для зажимов: как составить собственный запрос предложений для крепежных изделий .

Вопросы, которые задают покупатели о U-образных болтах и ​​зажимах.

Можно ли заказать U-образный болт только по диаметру (DN)?

Нет. DN — это номинальный диаметр, а не размер, по которому можно производить изделие. Зажим контактирует с внешней поверхностью, поэтому подходит только наружный диаметр. Измерьте трубу и укажите это значение в запросе.

Как измерить диаметр трубы на месте?

Используйте штангенциркуль на голой трубе или оберните ее полоской бумаги, отметьте место перекрытия и разделите длину в плоском состоянии на число пи. Удаляйте изоляцию в одной точке, а не рассчитывайте ее длину по всей длине трубы.

Почему гайки на моем U-образном болте не закручиваются?

Обычно это толщина покрытия на резьбе или резьба, которая не была перенарезана после горячего цинкования. То же самое происходит и с остатками пескоструйной обработки. Проверьте образец вручную перед отправкой груза, а не после его прибытия.

Какой зажим лучше использовать: с резиновой прокладкой или обычный?

Используйте футеровку, если труба имеет покрытие, изготовлена ​​из пластика, имеет тонкие стенки или подвержена вибрации. Используйте обычную сталь на трубах с толстыми стенками без покрытия, где не требуется большая площадь опоры. Футерованные хомуты со временем ослабевают, поэтому запланируйте этап повторной затяжки после ввода трубы в эксплуатацию.

Насколько сильно следует затягивать U-образный болт?

Достаточно, чтобы остановить движение, но недостаточно, чтобы изменить форму трубы. Затягивайте обе ножки небольшими шагами с помощью динамометрического ключа, используя значение, согласованное для данного зажима и трубы. Следите за овальностью трубы во время работы.

Оцинкованная или нержавеющая сталь для эксплуатации в прибрежных районах?

Для зажимов из углеродистой стали, используемых на открытом воздухе, обычно выбирают горячее цинкование по стандарту ISO 10684 или ASTM F2329. Нержавеющая сталь дольше сохраняет свои свойства в соленом воздухе, но заклинивает при сборке и может создавать гальваническую пару при использовании оцинкованной опоры. Подбирайте зажим в соответствии с тем, к чему он прикасается.

В чём разница между U-образным болтом и седловидным зажимом?

U-образный болт удерживает трубу в двух точках контакта с трубопроводом и использует трение для осевого сцепления. Седловидный хомут удерживает трубу на профилированном седле с заданной опорной поверхностью. Второй вариант лучше подходит для изолированных трубопроводов и труб большого диаметра.

Вопросы повторяются, потому что ошибки повторяются. Соединение U-образного болта и трубного зажима выходит из строя по скучным причинам. Неправильный диаметр. Короткая ножка. Слишком толстое покрытие для гайки. Вкладыш, сжавшийся после ввода в эксплуатацию. Зажим, натянутый на одну ножку до тех пор, пока труба не приобрела овальную форму.

Ни одна из этих проблем не является существенной. Во всех случаях отсутствует необходимая информация.

Детали простые, и именно поэтому никто их не указывает. Заказ оформляется с указанием размера, поставщик угадывает остальное, а сайт подбирает подходящий размер. Обычно он подходит, но только на некоторое время.

Большинство проблем решаются с помощью десяти полей на чертеже. Наружный диаметр. Толщина стенки. Тип. Резьба и длина ножки. Марка. Покрытие со стандартом. Материал облицовки. Момент затяжки при монтаже. Условия эксплуатации. Доказательства.

Компания JingleFix поставляет зажимы, крепежные изделия и обработанные детали из Нинбо, с возможностью индивидуального заказа по чертежам и образцам. Двенадцать лет опыта экспорта. Мы предпочитаем узнать, что это за труба и где она проходит, чем просто назвать размер и надеяться на удачу.

Пришлите размеры трубы и детали крепления. Мы сообщим вам, чего не хватает, прежде чем кто-либо рассчитает стоимость. Начните с ассортимента хомутов для труб и U-образных болтов или пришлите чертеж напрямую.