石油化工管道支吊架的設置及選用

吳海濤

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

關鍵詞：石油化工；管道支吊架；類型及布置；原則；設計步驟

引 言

支吊架是石油化工管道系統中不可或缺的一部分，在石油化工管道安裝過程中，根據實際的情況來選用合適的支吊架。在設計和安裝時必須要根據工程預期的要求，遵循設置方法和選用的原則，明確實際安裝中設備、管道等具體的情況來保證生產的安全。

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，管系垂直、上下位移時，只要其負荷在無變化的情況下，那么次負荷變化率就為零。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通常會發生變形，或者位移。同時它也具備一定的剛度。所以在其工作的過程中，產生變形，但是并不會失去全部的分配荷載，這樣就可以將荷載的轉移控制在有效范圍內。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，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生位移后，彈簧會有壓縮、伸長的變化，一旦支點壓力有所變化，那么管道支點的荷載便會轉移到臨近的支點上，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備及管道相關介質的質量時，同時補償設備及或管道溫度變化后產生的位移，通過此種方式降低管道設備的應力，從而提高管道支吊架的使用壽命。

1.3 限制性支吊架

就目前的情形來看，限制性支吊架可以分為三類：

（1）固定支吊架。通過將管道完全固定在支架上來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變位。

（3）導向支吊。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 支吊架設置的原則

（1）石油化工管道支吊架的設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，并且還必須符合一下幾點要求：

①應將其設置在對設備和管道連接、維修不產生影響的地方；

②設在大直徑三通式分支管和彎管附近；

③設在有荷載集中的地方；

④必須充分的利用其構筑物的梁、墻體、柱等能夠設置支吊架的生根構件；

⑤靠近設備或者是設備的零位移點。

（2）在選擇的石油化工管道支吊架的過程，通過支承點在其垂直方向是否發生位移來判定如何選擇支吊架。如果支承點有發生位移，那么就應該選用可變彈簧支吊架；如果支承點位移量特點大的時候，就必須選用恒力彈簧支吊架；如果支承點未發生位移，那么就應該選用剛性支吊架。

（3）大多情況下，支架上水平敷設的管道可分為兩種，一種是有隔熱層，一種是無隔熱層的，如果對其管道沒有特定的要求，一般可以不用設置管托。有要求的就比如有隔熱層就需要設置管托，因為有隔熱層的管道高度與厚度是成正比的，當管道的隔熱層厚度超過130mm的時候，就必須選用200mm高度的管托；當管道的隔熱層厚度超過80mm的時候，就必須選用100mm高度的管托。

（4）除下列情況以外，應采用焊接型的管托和管吊：

①輸送含有冷凍介質的管道；

②管內介質溫度等于或高于400℃的碳素鋼管道；

③合金鋼材質的管道；

④輸送含有濃堿液的管道；

⑤針對一些焊接施工過程中，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、管吊進行焊接。

⑥生產中需要經常拆卸檢維修的管道；

（5）在允許管道有軸向位移時，橫向位移需要加以限制，在出現下列情形時應設置導向支架：

①對于可能發生震動的兩相流管道和安全閥出口必須要高速放空管道；

②在橫向位移較大時就會影響到臨近管道，固定支架間的距離設置過長，橫向位移會比較大時；

③“Π”型補償器的位置距補償器彎頭的距離，最好是管道公稱直徑的40倍，補償器兩側的管道上需設導向支架；

（6）需要限制管道位移量時，應該設置限位支架。

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

3 管道支吊架設計及布置設計的合理步驟

在我國在80年代以前，管道支吊架設計的開展時間一般都是在管道布置圖完工之后。但到了在80年代中期，我國管道支吊架設計方面在吸收了國外工程公司的設計方法及分工后，有了新的概念。主要是圍繞工廠生產進度，以最短的時間內建成，并回收資金。承包項目的工程企業，通常是將采購、設計、建設等方面按照建設的要求，進行交叉施工，以嚴格的計劃性來爭取時間。

在進行管道設計時，可將管道布置分為三個階段進行，首先要確定管道的走向（初設階段）；第二個階段是做管道研究（規劃布置階段）；第三個階段是做管道布置圖，也可以叫成施工圖（成品設計階段）。

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

從建設的要求看，按照施工規律總是先進行土建施工，然后進行設備安裝，最后是管道安裝及電氣儀表安裝。因此，為了使土建專業能夠盡早的開展設計工作，管道設計人員就必須要先滿足土建需求。雖然施工計劃可以交叉進行，但是交叉施工也是有條件和限制的。

管道支吊架的設計與管道布置設計可以平行交叉進行。如果按照先完成管道布置圖在設計支吊架，不可避免的會延遲給設備提條件，導致延誤土建專業出圖，繼而影響了施工進度。所以，管道支吊架的設計工作一定要盡早完成。此外，開始的階段工作人員不需要太多，可根據后面的施工進程適當增設工作人員，在工程設計時可成立專業的設計小組，保證管道的設計質量，提高功效。

4 結束語

支吊架的設計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科學合理，在布置時要考慮其受力范圍，使其化工裝備安全、穩健運行。

參考文獻

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