解析核電站管道支吊架設計及施工

李博聞（武漢海王新能源工程技術有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000）

解析核電站管道支吊架設計及施工

李博聞（武漢海王新能源工程技術有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000）

目前，由于我國核電事業的迅猛發展，核電廠在安全方面的要求也不斷的得到提高。其中管道系統被普遍的運用到核電廠中，而支吊架裝置是管道系統中的關鍵組成部分，在管道系統中起著基礎性的作用。為此本文根據目前核電站支吊架的設計及施工的實際情況，就核電站的設計關鍵點及施工過程的工序進行解析。

核電站;管道支吊架;設計;施工

隨著社會的不斷進步以及核電事業的發展需要，核電站管道系統的安全性越來越重要。管道系統的安全性和可靠性受支吊架裝置的配置、荷載以及熱位移等方面的影響，直接決定著管道使用的壽命和能否安全運行。所以需要通過提高核電站管道支吊架的設計水平，同時加強施工過程的操作技巧，進一步促進核電事業的健康發展，提高操作效率。

1 管道支吊架的分類

管道支吊架按照其主要作用承載管道的荷載、限制管道的位移和控制管道的振動，可以將管道支吊架分為承載體、結構連接件和支承組件三個部分。管道支吊架的樣式各種各樣，根據其本質的剛度和作用分為剛性支吊架和柔性支吊架。

2 核電站管道支吊架的設計

因為核電站管道支吊架的性能及其承載力直接決定著核電站管道能否安全運行及其運行時間的長短，所以要掌握管道支吊架的關鍵控制點，有效利用關鍵控制點的作用，提高管道支吊架的設計水平。

2.1 管道的承載力

管道支吊架需要承受的荷載一方面源自管道自身的重量，另一方面來源于管道外部荷載的重量。管道支吊架的承載重量應控制在一定的承受范圍之內，若是超出承載范圍，就容易引起管道變形，所以，我們需要采取有效的方法，設計出合理的支吊架形式把外荷載產生的法向應力和剪應力控制在管道的承載能力以內，從而降低管道變形的概率，減少管道變形的程度。從核電站管道生產的實際情況來看，一般情況下，采用一次應力的大小作為判斷管道是否安全生產的標準，若是一次應力過大，就會致使管道變形。由于一次應力的大小受到管道配件、管系承載力等因素的影響，因此可以利用調整管道支吊架的方法控制一次應力的大小，水平管道支架的數量較少時，一次應力會加大，致使管道變形，可以通過增加管道支架的數量來減小一次應力的作用。在開展管道支吊架設計時，管道支架數量的多少，需要根據生產需求、空間、經濟等實際情況來確定。另外，為了降低管道變形程度，在管道支吊架的設計過程中，應對管道的一次應力和支撐端荷載量進行合理的調節，使其在合理的控制范圍內。

2.2 避免荷載轉移

核電站管道支吊架的設置影響管系承載力的程度，決定著管道能否安全運行，若是支吊架的設置不合理，會出現荷載轉移的問題。正如上述情況，支吊架的數量較少時，無法有效控制一次應力的大小，支吊架的數量增多時，空間、生產和經濟等實際情況都無法滿足更多的支吊架設置，因此管道支吊架的設置必須合理、得當，在設計的過程中，以降低二次應力及熱推力為核心，用少量的支吊架數量免除荷載轉移，降低對管道的約束力。

2.3 合理確定二次應力

提高核電站管道支吊架的設計水平和效果，不僅使支吊架的一次應力得以控制調節，而且有助于我們對二次應力端點的推力進行有效調節。受到一次應力的核電站管道受到高溫的影響，會極易發生變形，變形時受到的阻力會誘發二次應力，二次應力的大小與其受到的熱漲程度有關，為了確保管道的安全運行，應該通過調節管道的熱漲度把二次應力的大小控制在合理范圍內。

2.4 支吊架敷設

通常情況下，核電站管道支架上敷設的管道分為有隔熱層和無隔熱層兩種，在敷設有隔熱層管道的支架時需要設置托管結構，托管結構的高度取決于管道隔熱層的厚度，且應大于管道隔熱層的厚度，這樣才能保證支吊架的設計效果。

3 核電站管道支吊架的施工工序

3.1 調整支架車間預制與現場安裝工序

技術人員應熟練掌握支吊架的組裝順序，熟悉現場安裝的位置及施工過程可能出現的難題。為了減少甚至避免現場出現難題，應充分利用車間現有的較好條件，盡可能多的完成一些非必須在施工現場的工作，比如主體部件的組裝焊接工作。而對于用作預留調節的或是因為考慮到設計、安裝誤差需要的調節的支吊架，則可以根據對現場進行的實時數據來進行組裝、焊接和防腐涂裝工作。

3.2 預制、安裝與防腐涂裝的交叉配合

針對因支吊架的箱型結構特征導致組裝后防腐涂裝困難和預制完成后的防腐工作效果未達標的情況，可以將箱型結構的支吊架和防腐未達標的吊架組件（如鋼板等）先涂裝防腐，再進行車間組裝焊接工作，最后對組裝焊接的縫隙用手工填補的方法進行補漆。雖說支架的防腐問題可以通過調整工序的方法得到有效解決，但是不能忽視的是防止涂裝防腐完畢的支吊架組件在進行返車間組裝焊接的過程中出現錯用、混用的情況，應該對已完成涂裝防腐的組件做上標記，方便區分辨認。

3.3 支吊架與管道安裝的搭接順序

為了滿足支吊架安裝人員的站位要求和保證安裝的質量要求，通常將支吊架安裝分為兩個階段，通常稱之為第一級支架和第二級支架，第一級支架是在管道安裝之前，將支架固定到土建鋼結構或混凝土結構上，第二級支架是調整管道在支吊架上的位置，按照要求用管卡將管道進行固定，并在安裝結束后，對所有管道系統的支吊架進行檢查，確定受力均勻且穩固后，對臨時吊掛裝置進行拆除。

4 結語

綜上所述，隨著科技水平的不斷提高，核電站管道支吊架的設計技術決定著核電管道系統的先進性、創新性，核電站管道支吊架的施工決定著核電管道系統的安全性、持久性。所以說，核電站管道的建設不僅要有操作性較高的設計方案做保障，還要具備靈活多變的操作技巧，在施工的過程中，要充分結合實際情況，合理施工，保證質量。

[1]張程，核級工藝管道支吊架系列的研制[J].中國核科技報告2014（26）34-39

[2]李化，核電站管道振動測試與評估[S].化工管理.2014.7（11）19-27