石油化工管道支吊架的設(shè)置及選用

吳海濤

摘 要：本文以石油化工管道支吊架的設(shè)置及選用為課題，分析探討了石油化工管道支吊架的類型及布置，概述了支吊架設(shè)置的原則，并對(duì)其管道支吊架設(shè)計(jì)的合理步驟進(jìn)行了闡明。

關(guān)鍵詞：石油化工；管道支吊架；類型及布置；原則；設(shè)計(jì)步驟

引 言

支吊架是石油化工管道系統(tǒng)中不可或缺的一部分，在石油化工管道安裝過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)選用合適的支吊架。在設(shè)計(jì)和安裝時(shí)必須要根據(jù)工程預(yù)期的要求，遵循設(shè)置方法和選用的原則，明確實(shí)際安裝中設(shè)備、管道等具體的情況來(lái)保證生產(chǎn)的安全。

1 石油化工管道支吊架的類型及布置

1.1 恒力支吊架

恒力支吊架是指在特定的行程內(nèi)，管系垂直、上下位移時(shí)，只要其負(fù)荷在無(wú)變化的情況下，那么次負(fù)荷變化率就為零。一般這種管系用于垂直方向上位移比較大的石油管道支吊架。且用的最多的是恒力彈簧支吊架。

1.2 彈性支吊架

彈性支吊架的特性是在施加外力時(shí)通常會(huì)發(fā)生變形，或者位移。同時(shí)它也具備一定的剛度。所以在其工作的過(guò)程中，產(chǎn)生變形，但是并不會(huì)失去全部的分配荷載，這樣就可以將荷載的轉(zhuǎn)移控制在有效范圍內(nèi)。目前，彈性支吊架主要有兩種類型。

1.2.1 恒力彈簧支吊架

恒力彈簧支吊架是恒力彈簧支架和吊架的總稱，是在管系垂直方向上位移時(shí)，其荷載不變。此種類型的支吊架主要適用于垂直方向位移量比較大的管系，或者是石油化工裝置需要減少位移應(yīng)力的部分。

1.2.2 可變彈簧支吊架

可變彈簧支吊架在垂直的方向產(chǎn)生位移后，彈簧會(huì)有壓縮、伸長(zhǎng)的變化，一旦支點(diǎn)壓力有所變化，那么管道支點(diǎn)的荷載便會(huì)轉(zhuǎn)移到臨近的支點(diǎn)上，一般情況下，荷載變化率的范圍在25%左右。這種支吊架的作用就是在承受鍋爐設(shè)備及管道相關(guān)介質(zhì)的質(zhì)量時(shí)，同時(shí)補(bǔ)償設(shè)備及或管道溫度變化后產(chǎn)生的位移，通過(guò)此種方式降低管道設(shè)備的應(yīng)力，從而提高管道支吊架的使用壽命。

1.3 限制性支吊架

就目前的情形來(lái)看，限制性支吊架可以分為三類：

（1）固定支吊架。通過(guò)將管道完全固定在支架上來(lái)限制管道的線位移及角位移。

（2）限位支吊架。在方向上至少可以限制一個(gè)變位。

（3）導(dǎo)向支吊。該支架的適用范圍大多是一些特定的并且需要限制管線的橫向位移以及角位移的地方，一般地方很少使用。

2 支吊架設(shè)置的原則

（1）石油化工管道支吊架的設(shè)置原則是必須要滿足其管道允許的最大可跨距的范圍之內(nèi)，并且還必須符合一下幾點(diǎn)要求：

①應(yīng)將其設(shè)置在對(duì)設(shè)備和管道連接、維修不產(chǎn)生影響的地方；

②設(shè)在大直徑三通式分支管和彎管附近；

③設(shè)在有荷載集中的地方；

④必須充分的利用其構(gòu)筑物的梁、墻體、柱等能夠設(shè)置支吊架的生根構(gòu)件；

⑤靠近設(shè)備或者是設(shè)備的零位移點(diǎn)。

（2）在選擇的石油化工管道支吊架的過(guò)程，通過(guò)支承點(diǎn)在其垂直方向是否發(fā)生位移來(lái)判定如何選擇支吊架。如果支承點(diǎn)有發(fā)生位移，那么就應(yīng)該選用可變彈簧支吊架；如果支承點(diǎn)位移量特點(diǎn)大的時(shí)候，就必須選用恒力彈簧支吊架；如果支承點(diǎn)未發(fā)生位移，那么就應(yīng)該選用剛性支吊架。

（3）大多情況下，支架上水平敷設(shè)的管道可分為兩種，一種是有隔熱層，一種是無(wú)隔熱層的，如果對(duì)其管道沒(méi)有特定的要求，一般可以不用設(shè)置管托。有要求的就比如有隔熱層就需要設(shè)置管托，因?yàn)橛懈魺釋拥墓艿栏叨扰c厚度是成正比的，當(dāng)管道的隔熱層厚度超過(guò)130mm的時(shí)候，就必須選用200mm高度的管托；當(dāng)管道的隔熱層厚度超過(guò)80mm的時(shí)候，就必須選用100mm高度的管托。

（4）除下列情況以外，應(yīng)采用焊接型的管托和管吊：

①輸送含有冷凍介質(zhì)的管道；

②管內(nèi)介質(zhì)溫度等于或高于400℃的碳素鋼管道；

③合金鋼材質(zhì)的管道；

④輸送含有濃堿液的管道；

⑤針對(duì)一些焊接施工過(guò)程中，存在焊接較為困難的管道，最不適宜的方法就是直接與管托、管吊進(jìn)行焊接。

⑥生產(chǎn)中需要經(jīng)常拆卸檢維修的管道；

（5）在允許管道有軸向位移時(shí)，橫向位移需要加以限制，在出現(xiàn)下列情形時(shí)應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向支架：

①對(duì)于可能發(fā)生震動(dòng)的兩相流管道和安全閥出口必須要高速放空管道；

②在橫向位移較大時(shí)就會(huì)影響到臨近管道，固定支架間的距離設(shè)置過(guò)長(zhǎng)，橫向位移會(huì)比較大時(shí)；

③“Π”型補(bǔ)償器的位置距補(bǔ)償器彎頭的距離，最好是管道公稱直徑的40倍，補(bǔ)償器兩側(cè)的管道上需設(shè)導(dǎo)向支架；

（6）需要限制管道位移量時(shí)，應(yīng)該設(shè)置限位支架。

（7）在沿著直立設(shè)備布置的立管需要設(shè)置導(dǎo)向支架和承重支架，承重支架為了減少管口的受力，就必須要將其設(shè)置在臨近設(shè)備管口的地方。若管道重量較大，單個(gè)支架不能承重時(shí)，可以通過(guò)增設(shè)可變彈簧承重支架來(lái)補(bǔ)償剛性支架的受力。

3 管道支吊架設(shè)計(jì)及布置設(shè)計(jì)的合理步驟

在我國(guó)在80年代以前，管道支吊架設(shè)計(jì)的開(kāi)展時(shí)間一般都是在管道布置圖完工之后。但到了在80年代中期，我國(guó)管道支吊架設(shè)計(jì)方面在吸收了國(guó)外工程公司的設(shè)計(jì)方法及分工后，有了新的概念。主要是圍繞工廠生產(chǎn)進(jìn)度，以最短的時(shí)間內(nèi)建成，并回收資金。承包項(xiàng)目的工程企業(yè)，通常是將采購(gòu)、設(shè)計(jì)、建設(shè)等方面按照建設(shè)的要求，進(jìn)行交叉施工，以嚴(yán)格的計(jì)劃性來(lái)爭(zhēng)取時(shí)間。

在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí)，可將管道布置分為三個(gè)階段進(jìn)行，首先要確定管道的走向（初設(shè)階段）；第二個(gè)階段是做管道研究（規(guī)劃布置階段）；第三個(gè)階段是做管道布置圖，也可以叫成施工圖（成品設(shè)計(jì)階段）。

從第一個(gè)階段的末期至規(guī)劃布置階段完成前，必須要做好資料的整理，即將容器類設(shè)備的生根件、管口方向確定下來(lái)，將這些資料及條件交予設(shè)備的制造工廠。這種方式有益于提前制造設(shè)備。對(duì)于制造周期長(zhǎng)、復(fù)雜的設(shè)備，越是提早提出管道條件越好。

從建設(shè)的要求看，按照施工規(guī)律總是先進(jìn)行土建施工，然后進(jìn)行設(shè)備安裝，最后是管道安裝及電氣儀表安裝。因此，為了使土建專業(yè)能夠盡早的開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，管道設(shè)計(jì)人員就必須要先滿足土建需求。雖然施工計(jì)劃可以交叉進(jìn)行，但是交叉施工也是有條件和限制的。

管道支吊架的設(shè)計(jì)與管道布置設(shè)計(jì)可以平行交叉進(jìn)行。如果按照先完成管道布置圖在設(shè)計(jì)支吊架，不可避免的會(huì)延遲給設(shè)備提條件，導(dǎo)致延誤土建專業(yè)出圖，繼而影響了施工進(jìn)度。所以，管道支吊架的設(shè)計(jì)工作一定要盡早完成。此外，開(kāi)始的階段工作人員不需要太多，可根據(jù)后面的施工進(jìn)程適當(dāng)增設(shè)工作人員，在工程設(shè)計(jì)時(shí)可成立專業(yè)的設(shè)計(jì)小組，保證管道的設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高功效。

4 結(jié)束語(yǔ)

支吊架的設(shè)計(jì)布置是石油化工支吊架管道施工的重要組成部分，所以必須予以高度重視，不僅要保障其選型時(shí)科學(xué)合理，在布置時(shí)要考慮其受力范圍，使其化工裝備安全、穩(wěn)健運(yùn)行。

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