化工管道支吊架設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析

劉延斌　王倉(cāng)

（河南神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467000）

化工管道支吊架設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析

劉延斌王倉(cāng)

（河南神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467000）

管道支吊架的設(shè)計(jì)在化工管道設(shè)計(jì)過(guò)程中是一項(xiàng)比較重要的工作內(nèi)容，在進(jìn)行高溫、高壓、可燃性、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)管道輸送過(guò)程中，其管道支吊架起著很大的支撐作用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定要對(duì)管道支吊架進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)，保證其能夠在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中承受各方面的作用力和壓力，使得所有管系都能夠按照不同形式加以設(shè)計(jì)，從而更好地發(fā)揮對(duì)應(yīng)的作用，保證管系能夠和相連的設(shè)備進(jìn)行安全運(yùn)行。

化工管道支吊架；設(shè)計(jì)；優(yōu)化；探析

化工管道在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中承擔(dān)著很重要的輸送功效，管道支吊架設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要能夠支撐管道、提高設(shè)備的安全運(yùn)行效率、切實(shí)提高設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性能。因此針對(duì)不同性能、不同形式的管道支吊架在設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定要確保相連設(shè)備的安全連接，滿足管道強(qiáng)度和剛度的需求，有效降低化工管道使用過(guò)程中所必須要承擔(dān)的分量，降低安全事故發(fā)生率，起到保護(hù)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程高效的效果。

在當(dāng)前利用的化工管道支吊架中，可以按照承載方式不同將其劃分為兩種不同的支架和吊架類(lèi)型，而按照其作用方式可以將其分為承重架、減震架和限制性支架三種類(lèi)型。

1　化工管道支吊架在應(yīng)力分析過(guò)程中的主要作用

1.1管道承重

管道支吊架的基礎(chǔ)功能就是保證管道支吊架能夠有效的承擔(dān)管道的自身重量和外載，從而避免出現(xiàn)管道過(guò)量變形的情況。在對(duì)管道的安全效能評(píng)估過(guò)程中，一個(gè)很重要的指標(biāo)就是管道的一次應(yīng)力指標(biāo)大小，一次應(yīng)力過(guò)大的情況很容易造成管道的嚴(yán)重變形，甚至對(duì)管道造成非常嚴(yán)重的破壞。在實(shí)際化工生產(chǎn)過(guò)程中，如果水平管道上設(shè)置的管道支吊架數(shù)量較少時(shí)，就會(huì)造成管道的一次應(yīng)力過(guò)大，從而使得管道發(fā)生變形情況，嚴(yán)重情況下會(huì)使得一次應(yīng)力超過(guò)允許的范圍，從而影響了管系的安全利用。

1.2調(diào)節(jié)管系二次應(yīng)力

化工管道支吊架可以調(diào)節(jié)管系的一次應(yīng)力指標(biāo)大小，同樣也可以對(duì)管系的二次應(yīng)力指標(biāo)大小進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。管系受到的一次應(yīng)力通常情況下具有非自限性，當(dāng)一次應(yīng)力的最大值沒(méi)有超過(guò)管材允許的承受范圍后，就認(rèn)為這種情況下的管系是安全的，但是當(dāng)管系一旦遇到高溫情況發(fā)生變形后，就會(huì)引起二次應(yīng)力情況存在，這種二次應(yīng)力受阻情況是自限性的。通常情況下我們認(rèn)為二次應(yīng)力大小是有具體的公式可以計(jì)算得出的。

式中：σA——熱脹許用應(yīng)力范圍，MPa；

σh、σC——熱態(tài)和冷態(tài)管材的許用應(yīng)力，MPa；

f——根據(jù)管道在工作年限內(nèi)伸縮的總循環(huán)次數(shù)確定的應(yīng)力降低系數(shù)。

1.3消除管道安排不當(dāng)引起的負(fù)荷轉(zhuǎn)移情況

在化工管道支吊架安排過(guò)程中，一定要保證管道支吊架的合理布置，否則，就會(huì)造成負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，從而使得管道發(fā)生變形情況。因此通過(guò)采用調(diào)節(jié)管系二次應(yīng)力指標(biāo)大小能夠有效地減少管道支吊架的數(shù)量，從而降低對(duì)管系支吊架的不良影響，從而提高了化工生產(chǎn)工作效率，保證了化工生產(chǎn)和工作的安全有效。

在對(duì)非剛性的管道支吊架應(yīng)力分析過(guò)程中，非剛性的管道支吊架能夠發(fā)揮一些特殊的作用和功效，能夠有效消除管系因?yàn)椴贾冒才挪划?dāng)而承受的不必要負(fù)荷，比如采用彈性管道支吊架能夠有效地消除因?yàn)閯傂怨艿乐У跫芩鶐?lái)的超負(fù)荷情況，從而滿足應(yīng)力或者是推力的科學(xué)需要，保證化工管道的科學(xué)使用。

2　化工管道支吊架的設(shè)計(jì)優(yōu)化注意事項(xiàng)

2.1化工管道支吊架盡量選用普通管道支吊架

經(jīng)濟(jì)性因素是選擇普通管道支吊架的一個(gè)重要原因，相比于彈簧管道支吊架來(lái)說(shuō)，普通管道支吊架的造價(jià)水平較低，在長(zhǎng)期工作過(guò)程中，其穩(wěn)定性能較強(qiáng)，不容出現(xiàn)管系位移方向失控的情況，對(duì)于提高化工生產(chǎn)效率有著重要作用。

2.2避免管道支吊架材料在特殊環(huán)境下開(kāi)展工作后出現(xiàn)機(jī)械性能不足的情況

在化工管道支吊架選擇過(guò)程中，需要考慮到一些特殊的工作環(huán)境因素。在選擇化工管道支吊架材料過(guò)程中，需要按照管系的設(shè)計(jì)溫度進(jìn)行選擇，選擇一些和管道焊接的管道支吊架部件材料以及相關(guān)的組件材料具有相容性的管道支吊架材料。通常情況下，其材料的剪應(yīng)力應(yīng)該控制在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)溫度下材料剪應(yīng)力大小的0.60倍左右，而對(duì)于材料的抗拉應(yīng)力大小也需要按照材料能夠承受的抗拉應(yīng)力大小設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)的0.25倍以上。

2.3管道發(fā)生水平位移后對(duì)管道支吊架性能的影響

通常情況下，剛性拉桿吊架可以活動(dòng)的拉桿長(zhǎng)度通常需要控制在水平位移的20倍以上，而管道支吊架吊桿的垂直夾角需要控制在3°以?xún)?nèi)。管道支吊架的彈性吊架可以活動(dòng)的拉桿長(zhǎng)度通常需要控制在水平位移的15倍以上，而管道支吊架吊桿的垂直夾角需要控制在4°以?xún)?nèi)。在管道支吊架的滑動(dòng)支架過(guò)程中，還需要避免因?yàn)榘l(fā)生過(guò)大位移從而出現(xiàn)滑動(dòng)支架脫空的情況。因此當(dāng)出現(xiàn)了較大的水平位移，就需要將其管道支吊架進(jìn)行偏裝設(shè)計(jì)。

2.4結(jié)合具體的管道支吊架自重、布置。柔性等各個(gè)方面來(lái)綜合選擇管道支吊架

在管道支吊架選擇過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，就必須要針對(duì)其各個(gè)方面的影響進(jìn)行科學(xué)選擇，通常情況下，管道支吊架的自重比例大約是1.00%到3.00%之間，而彈簧管道支吊架的自重比例大約是6.00%到35.00%之間，恒力管道支吊架的自重比例大約是3.00%到40.00%之間。

在對(duì)管道支吊架各個(gè)方面綜合性能計(jì)算過(guò)程中，需要根據(jù)不同管道支吊架運(yùn)行過(guò)程中每一個(gè)部件的實(shí)際運(yùn)行情況和承受能力情況進(jìn)行綜合計(jì)算和考慮。比如在選擇恒力管道支吊架的過(guò)程中，需要對(duì)其位移值大小進(jìn)行科學(xué)選擇，充分地考慮到計(jì)算熱位移和實(shí)際熱位移之間出現(xiàn)的偏差情況。在保證達(dá)到管道支吊架規(guī)格的基礎(chǔ)上合理控制其位移情況，通常情況下選擇的位移量大小必須是計(jì)算位移值大小的1.2倍左右。對(duì)于可變彈簧管道支吊架所能夠承受的荷載量變化率必須要控制在25.00%以?xún)?nèi)，綜合各方面因素，選用經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可行的管道支吊架。

3　結(jié)語(yǔ)

在化工管道支吊架設(shè)計(jì)和優(yōu)化探析過(guò)程中，一定要科學(xué)選擇管道支吊架，對(duì)管道支吊架進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，從而能夠有效地降低管道應(yīng)力大小，避免引起化工管系出現(xiàn)變形、膨脹的情況，保證化工管道及其化工管道支吊架能夠在一個(gè)安全的工作環(huán)境下持續(xù)運(yùn)行。

［1］陳勝偉.化工管道支吊架設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析［J］.化工管理，2014（5）：246.

［2］徐先賓，李尚澤，王海，等.油田地面工程常用管道支吊架開(kāi)發(fā)及應(yīng)用［J］.石油和化工設(shè)備，2014（6）：5-9.

Analysis on the Design and Optimization of Chemical Pipe Support

Liu Yanbin Wang Cang
（Henan Shenma Chlorine Alkali DevelopmentCo.，Ltd.，Pingdingshan Henan 467000）

The design of the pipe support in the process of chemical pipeline design is a relativelyimportant work?ingcontent，in the delivering process of thepipelineunder high temperature and high pressure，combustible，strong corrosive medium，the pipesupport plays a supporting role.In the design process，we must scientifically and rigor?ously design the pipesupport to ensure it can withstand the forceand pressure from various aspects in the process of practical application，and make all pipes can be designed according to the different forms，so as to better play the correspondingroles，and ensure the safe operationof thepiping systemandtheconnectedequipments.

Chemical pipe support；design；optimization；Analysis

TQ055

A

1003-5168（2015）05-0118-2

2015-4-16

劉延斌（1974.05-），男，工程師，研究方向：化工機(jī)械。