壓力管道支吊架的分類及定期檢驗要點

郝 偉

壓力管道支吊架的分類及定期檢驗要點

郝 偉

（大連鍋爐壓力容器檢驗檢測研究院有限公司， 遼寧 大連 116013）

簡述了壓力管道支吊架的分類，按照主要功能和用途分為承受載荷、限制位移、控制振動三類，介紹了幾種常見管道支吊架的結構形式及其特性，歸納總結了壓力管道支吊架的檢驗要點，以期為壓力管道定期檢驗中的支吊架檢驗提供一定的參考。

壓力管道； 支吊架； 分類； 定期檢驗

壓力管道作為八大類特種設備之一，廣泛應用于工業生產中，是工業生產領域不可或缺的介質運輸工具。隨著社會經濟的迅猛發展，壓力管道數量也急劇增加，截至2020年底，全國登記壓力管道數量為101.26萬km[1]。

管道支吊架是指用以承受管道載荷、限制管道位移、控制管道振動，并將載荷傳遞至承載結構上的各類組件或裝置[2]，是壓力管道的重要組成部分，一般由管道連接部件、功能鍵、中間連接部件和承載結構生根部件組成。管道支吊架是壓力管道的重要支撐件[3]，其工作狀態的好壞關乎管道系統的應力狀態，將直接影響到壓力管道能否安全運行[4]。

管道支吊架檢驗是壓力管道定期檢驗中宏觀檢驗的一項內容[5]，因壓力管道定期檢驗規范中對于支吊架檢驗的描述僅寥寥數語，且管道支吊架種類繁多、形式各異，很多檢驗人員對管道支吊架不甚了解，故管道支吊架的檢驗長期以來未得到檢驗人員的足夠重視。因此了解管道支吊架的分類、結構形式及特性，總結壓力管道支吊架的檢驗要點，對于檢驗人員進行壓力管道定期檢驗中的支吊架檢驗至關重要。

1 管道支吊架分類

管道支吊架種類繁多、型式多樣，但其功能和用途可概括為以下三個方面：承受管道載荷、限制管道位移、控制管道振動[6]。依據支吊架的上述功能和用途，可將管道支吊架劃分為三大類[7-10]；其中，主要用來承受管道載荷的支吊架型式包括：恒力支吊架、變力彈簧支吊架、剛性吊架、滑動支架、滾動支架；主要用來限制管道位移的支吊架型式主要有：導向裝置、限位裝置、固定支架；主要用來控制管道振動的支吊架型式主要有：減振裝置、阻尼裝置。其實對某一種管道支吊架而言，可能同時存在3種功用，上述三大類型的劃分只是按照其主要功用來進行的。

管道支吊架包括支架和吊架2種，不加區分時統稱為支吊架。支架是指從管道的下部進行支撐，其構件主要受壓；吊架是指從管道上方來吊掛，其構件主要受拉。管道支吊架通常由管部、功能鍵、連接件和根部中的一個或幾個部件組成。管部是管道連接部件的簡稱，是支吊架與管子或管子絕熱層直接相連的部件，常見的有管座、管卡、管夾、焊接吊板等；功能鍵是管道支吊架中各種實現相應功能的部件或組件，如恒力彈簧組件、變力彈簧組件、彈簧減震器等；根部是管道支吊架生根部件的簡稱，根部與承載結構直接連接，包括懸臂梁、簡支梁、三腳架等輔助鋼結構；連接件是管道支吊所有連接部件的簡稱，它是用以連接管部與功能件、管部與根部、功能件與根部以及自身相互連接的部件，常見的有螺紋、螺紋吊桿、花籃螺母、螺紋吊桿、環形耳子、U形耳子、吊板等[2]。

1.1 承受管道載荷的支吊架

1.1.1 恒力支吊架

恒力支吊架根據力矩平衡原理進行設計，利用彈簧裝置和機械結構，用來承受管道垂直方向的載荷，其承載力基本保持恒定（不變或變化極小），不隨著管道垂直位移的改變而發生變化，因而不會給管道帶來附加應力。恒力支吊架主要包括恒力彈簧支架和恒力彈簧吊架2種類型。恒力支吊架主要應用于管道支吊點處允許有垂直位移，但要求在整個垂直行程內支吊架的承載力基本保持不變的場合。

1.1.2 變力彈簧支吊架

變力彈簧支吊架利用彈簧壓縮或拉伸產生的彈簧力來承載載荷，在承受管道垂直方向的載荷時，其承載力隨著管道垂直位移的變化而變化[11-13]。變力彈簧支吊架包括變力彈簧支架和變力彈簧吊架2種類型。變力彈簧支吊架主要由圓柱螺旋彈簧、罩筒、位移指示板及松緊螺母等零件組成。變力彈簧支吊架主要應用于管道支吊點處允許有垂直位移，但在整個垂直行程內支吊架的承載力允許一定程度變化的場合。

1.1.3 剛性吊架

剛性吊架采用帶有鉸接吊桿從上方吊掛管道的結構，在管道垂直方向呈剛性約束，用來限制管道豎直向下的位移，但不限制管道因熱脹或冷縮產生的水平位移，剛性吊架承受管道在垂直方向的載荷[14]。剛性吊架主要應用于管道不發生垂直位移或垂直位移量很小，且管系允許在垂直方向予以約束的場合。剛性吊架的優點是載荷承載能力強，可增強系統的剛性。

1.1.4 滑動支架

滑動支架是剛性支架的一種，利用可以滑動的底板來支撐管道，承載管道垂直方向載荷，約束管道支點處豎直向下位移，但不限制水平方向位移[15]。滑動支架僅對管道起到支撐作用，不會對管道在膨脹方向上產生反作用力。滑動支架主要應用于允許管道在支撐面內自由移動的場合。

1.1.5 滾動支架

滾動支架是剛性支架的一種，是將管道支撐在滾動部件上的剛性支架，承載管道垂直方向載荷，約束管道支點處豎直向下位移，但不限制管道水平面內軸向位移[15]。滾動支架采用管道滑脫與支架之間加入滾柱或滾珠，使管道與支架之間的相對運動由滑動變為滾動，從而使滑動摩擦力變為滾動摩擦力，減小了摩擦力。滾動支架主要應用于允許管道在水平面內沿軸線方向自由位移的場合。

1.2 限制管道位移的支吊架

1.2.1 導向裝置

導向裝置是用來引導管道沿預定方向位移，而限制其他方向位移的裝置[2]。導向支架為最常見的用于水平管道的導向裝置，這時導向支架也可承受包括管道重力載荷在內的垂直向下載荷[15]。導向支架不但限制管道的垂直位移，而且限制管道在水平面內某一個方向上的位移，即限制管道沿徑向或軸向某一個方向上的位移。導向裝置主要應用于需要引導管道的位移方向或需要限制特定方向管道位移的場合。

1.2.2 限位裝置

限位裝置是用以約束或部分限制管道系統在支吊點處某一個或幾個方向位移的裝置[2]。限位裝置一般不用來承受管道垂直方向上的載荷。限位裝置主要應用于管系中需要限制某一個或幾個方向位移的場合。

1.2.3 固定支架

將管系在支吊點處完全約束而不產生任何線位移和角位移的剛性裝置[2]。固定支架主要應用于管道不允許有任何方向位移的場合[16]。

1.3 控制管道振動的支吊架

1.3.1 減振裝置

減振裝置是控制管道低頻高幅晃動或高頻低幅振動，對管系的熱脹和冷縮有一定約束的裝置[2]。減振裝置最常見的型式為彈簧減振器，彈簧減振器可由一個或多個彈簧通過適當的連接組成，能夠產生一個使管道回復到正常位置的作用力。減振裝置主要應用于限制管道晃動及振動的場合。

1.3.2 阻尼裝置

阻尼裝置是承受管道地震載荷或沖擊載荷，控制管系高速振動位移，同時允許管系自由地熱脹冷縮的裝置[2]。常見的阻尼裝置有液壓式阻尼器和機械式阻尼器2種類型。阻尼裝置主要應用于管系承受地震載荷或沖擊載荷，需要控制管系高速振動位移的場合。

表1 管道支吊架用途

2 管道支吊架定期檢驗要點

管道支吊架在設計、制造及安裝等各個階段需進行多種試驗與檢驗，試驗的層次結構如圖1，檢驗的層次結構如圖2。

圖1 試驗的層次結構圖

圖2 檢驗的層次結構圖

對于管道支吊架，不僅在設計、制造、安裝各環節的試驗和檢驗十分重要[17]，應予以重視，而且其使用過程中的檢驗更為重要。管道支吊架在使用過程中，因使用工況及環境因素的影響，可能會出現不同程度的損壞、腐蝕、卡澀等問題，將影響支吊架在管道系統中的預期作用與功效，勢必改變管道系統的應力狀態，也將影響管道系統的安全運行。壓力管道定期檢驗是一種由專業特種設備檢驗機構按照一定的時間周期進行的、管道安全狀況的符合性驗證活動[5]，是對壓力管道重要的全面檢驗。管道支吊架檢驗作為壓力管道定期檢驗中宏觀檢驗的一項重要內容，對管道的安全運行具有重要意義。

管道支吊架定期檢驗主要是檢查壓力管道運行后支吊架的運行狀況或完好狀況，檢驗要點總結如下[18-21]：

1）支吊架是否存在設置不當的情況；

2）支吊架是否損壞、脫落、變形、腐蝕；

3）支吊架部件上的焊接接頭或部件與管道間的焊接接頭是否開裂或存在宏觀裂紋；

4）支吊架的承載結構是否異常；

5）支架與管道接觸部位有無積水現象；

6）管道環焊縫距支吊架的凈距是否符合規范標準要求（GB/T 20801—2020規定不小于50 mm）；

7）恒力彈簧支吊架與變力彈簧支吊架的載荷和行程指示器是否越限；

8）恒力彈簧支吊架與變力彈簧支吊架的位置鎖定裝置是否處于正確狀態；

9）變力彈簧支吊架是否失載或偏斜；

10）固定支架是否牢固可靠；

11）導向支架間隙是否合適，有無卡澀現象；

12）滑動支架、滾動支架等活動支架的位移情況和導向性能是否正常；

13）阻尼裝置、減振裝置的位移是否異常，液壓阻尼裝置的液位是否正常。

3 結束語

壓力管道支吊架在整個管道工程的投資中，所占比重并不大[22]，但其對壓力管道的安全運行起著至關重要的作用，然而管道支吊架的檢驗往往未得到足夠重視。支吊架種類繁多，其結構特性、與管道的連接方式也各有不同，了解熟悉不同類型管道支吊架，對于支吊架的檢驗至關重要。在壓力管道定期檢驗中，認真進行管道支吊架的檢驗，及時發現支吊架設置不當、缺失、損壞等異常情況，并及時進行維修與調整，消除安全隱患，有助于壓力管道的安全運行。

［1］國家市場監督管理總局.市場監管總局關于2020年全國特種設備安全狀況的通告[Z] .

［2］管道支吊架 第1部分：技術規范：GB/T 17116.1—2018 [S].

［3］壓力管道規范 工業管道 第1部分：總則：GB/T 20801.1—2020 [S].

［4］金婷婷, 朱升干．化工管道支吊架設計探討[J].石化技術, 2017（11）:239.

［5］壓力管道定期檢驗規則——工業管道：TSG D7005—2018 [S].

［6］楊向濤.石油化工管道支吊架的布置及選用[J]. 鹽科學與化工,2019，48（3）:56-59.

［7］李萌萌.支吊架在石油化工管道中的合理設計[J].科學與財富,2019:13.

［8］康春花.對化工裝置中管道支吊架的設計要點研究[J].中國石油和化工標準與質量,2019（14）:211-212.

［9］劉敏.化工裝置管道支吊架設置原則與管系柔性設計[J].山東化工,2019（6）:178-180.

［10］張海伏.對化工裝置中管道支吊架的設計要點分析[J].中國石油和化工標準與質量,2017（4）:123-124.

［11］曹君. 變力彈簧支吊架的安裝[J]. 科技風, 2017（7）: 161.

［12］程強.可變彈簧支吊架設計注意事項[J]. 山東化工, 2018，47（14）:153-154.

［13］劉洪佳,吳廣增,宋冬寶.熱力管道彈簧支吊架設計要點分析[J].氮肥技術,2017，38（2）:1-3.

［14］SH/T 3073—2016《石油化工管道支吊架設計規范》[S].

［15］DL/T 1113—2009 《火力發電廠管道支吊架驗收規程》[S].

［16］徐軍平. 化工管道支吊架設計的幾個要點[J]. 中國化工貿易, 2019（4）: 26.

［17］季芳. 石化壓力管道建設工程質量探討[J]. 遼寧化工, 2020, 49 (6): 715-716.

［18］周震.壓力管道檢驗師[M]. 北京：中國標準出版社，2012：415-417.

［19］李丹. 火電廠蒸汽管道支吊架的檢查與調整[J]. 山東工業技術, 2018: 715-716.

［20］徐家琦. 淺談電站鍋爐汽水管道支吊架熱態檢查[J]. 山東工業技術, 2017: 199.

［21］朱永.火力發電廠汽水管道支吊架的檢修調整[J].科技經濟導刊,2019，27（04）: 92.

［22］秦珊. 淺談石化管道支吊架的選型及應用[J]. 中國化工貿易, 2018（6）: 110.

Classification and Key Points in Periodic Inspection of Pressure Pipe Supports and Hangers

（Dalian Boiler and Pressure Vessel Inspection Research Institute Co., Ltd., Dalian Liaoning 116013, China）

The classification of pressure pipe supports and hangers was introduced. According to the main functions and uses, they can be divided into three categories: bearing load, limiting displacement and controlling vibration. The structure forms and characteristics of several common pipe supports and hangers were introduced. The inspection points of supports and hangers in periodic inspection of pressure pipe were summarized. The paper can provide some reference for the inspection of supports and hangers in periodic inspection of pressure pipe.

Pressure pipe; Supports and hangers; Classification; Periodic inspection

2021-04-14

郝偉（1985-），男，吉林省吉林市人，工程師，碩士，2011年畢業于哈爾濱工業大學熱能工程專業，研究方向：承壓類特種設備檢驗。

TV732.4

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1004-0935（2021）06-0805-04