Промышленные металлические трубы с оттяжками: опыт проведения обследования и надзора за техническим состоянием

ООО «Инженерный Центр  Высотные Специальные  Технологии»: КУРИЦЫН В.С.,  инженер отдела экспертизы промышленной безопасности;  ТАМЕНДАРОВ Б.Э.,  заместитель директора —  ведущий эксперт в области  промышленной безопасности;  РЫЛОВ А.О.,  заместитель директора,  эксперт в области  промышленной безопасности;  ЖАРИНОВ А.М.,  директор по развитию, эксперт в области промышленной  безопасности;  БИЛАЛОВ Л.А.,  ведущий инженер, эксперт  в области промышленной  безопасности

Конструктивно дымовая труба на оттяжках — это одноствольная металлическая вертикальная труба высотой от 15 до 40 м и диаметром ствола от 400 до 1000 мм, с одним или двумя поясами стальных тросов-растяжек диаметром 16-20 мм (рис. 1). Расположение оттяжек по высоте трубы должно приниматься следующим: высота верхней части ствола трубы над оттяжками при одном ярусе оттяжек должна составлять от 1/3 до 1/4 общей высоты трубы, при двух ярусах — не более 1/5; расстояние между ярусами оттяжек должно быть равно 1/3 высоты трубы. Обязательное условие правильной работы оттяжек — обеспечение в плане угла в 120°.

В ходе проведения обследования в рамках экспертизы промышленной безопасности обнаруживается, что фактическое расположение растяжек в плане и по углу наклона к поверхности земли практически на всех трубах отличается от проектного. Наиболее распространенные ошибки (рис. 2): 
- оттяжки в плане не обеспечивают 120°, что не обеспечивает равномерное раскрепление ствола и может привести к деформации стенки ствола; 
- крепление оттяжек путем приварки к стволу или без поворотных пластин, приводит к возникновению дополнительных зон концентрации напряжений в металле ствола;
- ненормативное натяжение оттяжек, в результате образуется крен (излом) ствола, а также деформации звеньев оттяжек;
- звенья, сваренные из частей, повреждение (или отсутствие) натяжных устройств-талрепов приводят к тому, что оттяжки «не работают» в проектном режиме;
- устройство узлов крепления к фундаменту оттяжек ниже уровня земли приводит к значительному коррозионному износу и возможному обрыву растяжки. 
Каждое из вышеперечисленных дефектов и повреждений может привести к выводу оттяжек из работы, и, как следствие, ветровое воздействие на ствол резко увеличится. Когда частота срыва вихрей совпадает с частотой собственных колебаний трубы, возникает критический ветровой резонанс. В этом случае амплитуды колебаний трубы интенсивно возрастают, в результате чего возникают значительные динамические напряжения, которые могут являться причиной разрушения сварных швов или деформации основного металла в околошовных зонах, а также возможного превышения допустимого значения крена ствола.
Несмотря на простоту конструкции растяжек, за ними требуется постоянный надзор и обслуживание. Помимо защиты металла от коррозии (окраска оттяжек), проверки на наличие деформации отдельных звеньев оттяжек, их целостность обязателен контроль и сохранение в рабочем состоянии натяжных устройств — талрепов. Важно понимать, что необходимо постоянное поддержание оттяжек в рабочем состоянии путем проведения современных сезонных регулировок определенной (эксплуатационной) величины натяжения, которая может изменяться под действием температуры окружающей среды и температурных деформаций самой трубы при пуске или остановке подключенных агрегатов. Эксплуатационное натяжение в оттяжках вантового типа рассчитывается в зависимости от типа поддерживающей конструкции, ее назначения, надежности и т.д.  В случае недостаточного натяжения помимо ветровой нагрузки на ствол трубы действует дополнительный вес от самих звеньев оттяжек. При сильном натяжении (перетяжке) в металле ствола трубы возникают дополнительные зоны концентрации напряжений, также возможно отклонение оси ствола от вертикали и даже излом ствола, что согласно СП 13-101-99, РД 03-610-03 недопустимо, и при проведении экспертизы промышленной безопасности состояние трубы может быть классифицировано как не соответствующее требованиям промышленной безопасности.