化工現場管道支吊架常見問題

李玉國

郝　偉　東華工程科技股份有限公司　合肥　230024

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化工現場管道支吊架常見問題

李玉國*

郝偉東華工程科技股份有限公司合肥230024

摘要結合多個化工現場施工過程中出現的管道支吊架常見問題，系統闡述了化工裝置中管道支吊架的類型、作用及選用意圖，從設計與施工的角度著重強調了管道支吊架需要注意的相關問題。

關鍵詞化工現場管道支吊架設計施工

管道支吊架作為化工裝置的重要組成部分，其合理設計與正確施工對工程項目至關重要。多年的現場實際檢查中，管道支吊架的施工存在各種各樣的問題。而相比其他“三查四定”對象，業主與施工單位對管道支吊架的重視程度遠遠不夠。多數情況下，業主與施工單位對管道支吊架的類型選用及設計意圖知之甚少，即使是在按圖施工的情況下，也會出現很多問題，為化工裝置的正常運行埋下安全隱患。

1滑動支架

滑動支架是化工管道上使用最多也是最常見的一種管架。該類支架支撐管道起承重作用，而不限制管道在水平面內的任何熱脹冷縮運動。

就現場實際施工情況來講，該類支架常常出現以下錯誤。

(1)滑動支架誤做成了固定支架，造成管道不能在高溫或低溫下進行熱脹冷縮滑動。例如：與預埋板焊接、用螺栓固定底板、底板陷入地坪等。

這種情況容易造成管道變形、基礎開裂、焊口撕裂或法蘭變形泄漏等。需要說明的是，裝置內由于管線一般不長，設置固定支架的情況很少；裝置外或管廊上由于管線一般較長，需要設置補償裝置(π補或膨脹節)或增強管道的穩定性時，固定支架相對才會多一些。總體來講，全廠設置的固定支架都是很少的。因而，如果存在固定支架，應該核實有關設計文件，確保施工無誤。

(2)滑動支架支腿較高，管道不易滑動，而且較大的彎矩很容易導致管道與支腿焊接處產生應力集中，甚至開裂。另外，管道支腿較高，其剛度較弱，倘有較大振動，容易導致管道晃動，不利于裝置的安全運行，見圖1。建議當支腿高度≤300mm時，可以在支架底面上做鋼對鋼滑動；當支腿高度>300mm時，需要將滑動支架拆成兩部分，即上面為200～300mm的支腿，底部焊接適當大小的鋼板，下面為另一支腿，頂部也焊接適當大小的鋼板，與上部支腿可以產生相對滑動，且應保證下部支腿固定牢靠。

圖1　滑動支架支腿較高(修改前后對比)

(3)人為添加一些附屬部件，例如卡箍、角鋼等，限制了熱力管道的自由膨脹，見圖2。施工過程中，由于工人對管道支吊架的認識水平不到位或不夠重視等因素，對滑動支架隨意添加附屬部件。另外，也有某些附屬部件是起臨時輔助作用，但應進行記錄并及時拆除，以免阻礙管道的熱脹冷縮。

圖2　滑動支架隨意添加附屬部件

(4)滑動支架處于懸空的狀態，見圖3。如果這種情況出現在沒有閥門或法蘭的地方，影響較小，但是為了保證安全，還是應該避免出現這種現象；如果出現在有閥門或法蘭的地方，容易導致法蘭或者閥門的變形，進而引起有毒有害介質的泄漏。尤其是對于動設備，必然會引起管系的振動，影響正常運轉，甚至導致裝置停車。

圖3　滑動支架懸空

2彈簧支吊架

彈簧支吊架[1除用來支撐管道起承重作用外，還允許管道在豎直方向上有一定的位移量。

根據現場實際施工情況，該類支架常常出現以下錯誤情形。

(1)彈簧支架頂部荷重板與管托底板點焊，見圖4。這種情況在化工現場施工過程中普遍存在。究其原因，是施工人員對彈簧支吊架缺乏足夠的認識，所以安裝彈簧時比較隨意。正常情況下，彈簧支架的作用是在管道熱脹冷縮時，隨著管道上下移動的同時，還可以支撐管道。另外，管道托架與彈簧頂部的荷重板應該是保持相對滑動的。如果焊接的話，管道會帶著彈簧荷重板一起移動，這樣彈簧反而限制了管道的自由膨脹，并且由于荷重柱的傾斜，很可能會卡在內部的中心管上，導致彈簧上下移動困難，進而影響管道的安全運行。對于這種情況，應將焊點去除并打磨

圖4　彈簧支架荷重板存在點焊

平整，以利于兩者的相對滑動。

(2)彈簧支架底板未固定或焊接不牢(點焊)，見圖5。這種情況在化工現場施工過程中比較常見。按照規范要求，彈簧支架底板應該用螺栓把緊，但現場很多都采用底板焊接的方式固定，不利于彈簧支架的更換與維護。更有甚者，某些彈簧支架未采用任何方式進行固定。另外需要說明的是，雖然從設計的角度講并不推薦使用焊接的固定方式，但既然采用焊接進行固定，也應該焊接牢靠。而現場發現有些彈簧支架底板只是點焊，甚至底板與基礎之間存在間隙，這些問題都會影響裝置的安全運行。

圖5　彈簧支架底板固定不牢

(3)彈簧架定位塊未拔除或未去除捆扎帶，見圖6。彈簧支吊架的定位塊一共有4個(前后兩組、每組上下各一)，其作用是在支吊架出廠試驗完畢后，根據用戶提供的安裝載荷，將彈簧指示板鎖定在相應的位置上，使其暫處于剛性狀態。只有管道經清洗、水壓試驗之后且蒸汽吹掃之前，才能去除上、下定位塊，將管道投入使用。

對于這種情況，應按照設計要求，及時去除定位塊及捆扎帶，避免限制彈簧行程，對裝置正常運行造成影響。

圖6　彈簧架定位塊未拔除或未去除捆扎帶

(4)耳軸管直接或間接(有底板且未與耳軸焊接)放置在彈簧支架荷重板上，見圖7。這種做法使得耳軸管以“線接觸”的形式壓在彈簧荷重板上，導致彈簧支架受力不均。另外，由于荷重板是松套在荷重柱上的，當管道運行存在較大水平位移時，將帶動耳軸管偏離荷重板中心，造成荷重板上翹或脫落，引起管道傾覆，進而誘發其他事故。對于這種情況，應按照管架圖冊[2]要求，在耳軸上加焊筋板和底板，使其與荷重板“面接觸”，保證彈簧支架受力均衡穩定。

圖7　耳軸管直接或間接放置在彈簧支架上

(5)彈簧支架與管道托架之間加墊型鋼，并且將型鋼焊接在管道托架上，見圖8。由于實際安裝空間比彈簧支架本身的安裝高度大，現場施工時經常在彈簧支架荷重板與管道托架之間加墊型鋼，并將其與管托底板焊接。對于這種做法，當管道運行水平位移較大時，型鋼會從彈簧荷重板上滑落，同樣會導致管道傾覆，進而引起其他危害。就這種情況而言，應將型鋼與彈簧荷重板焊接在一起，使型鋼與管道托架保持相對滑動。

圖8　彈簧支架與管道托架之間加墊型鋼

3結語

化工項目設計完成時，設計院往往并不特意對管道支吊架進行設計交底。于是，業主與施工單位便不能對其有充分的認識與理解，這是造成管道支吊架出現各種問題的原因之一。另外，從設計角度來講，多數設計院都沒有相應的管道支吊架設計規定，再加上設計人員自身對管道支吊架不夠重視以及理解偏差，使得管架施工存在一定問題。

對化工項目設計施工中管道支吊架存在的各種問題，結合多年的現場檢查經驗，就常見的管道支吊架問題，從設計與施工的角度給出了一些說明。在此特提出三項改進措施，以期設計施工中不再出現類似的錯誤。

(1)從設計著手，完善設計規定，加強管道支吊架的設計培訓，加深設計人員的理解及認識。

(2)設計完成時，應進行管道支吊架的設計交底，引起業主與施工單位的足夠重視。

(3)施工過程中，現場設計代表應對管道支吊架予以關注，及時發現并糾正錯誤，避免施工現場出現大量類似問題，為后期整改削減工作量。

參考文獻

1NB/T47039-2013，可變彈簧支吊架 [S].

2HG/T21629-1999，管架標準圖 [S].

(收稿日期2016-01-14)

*李玉國：工程師。2006年畢業于南京工業大學過程裝備與控制工程專業。從事工程設計工作。聯系電話：(0551)63696813，

E-mail：liyuguo@chinaecec.com。