浅谈核电站汽水管道支吊架间距

吴 曦 曹利文

（中国核电工程有限公司 系统与布置设计所，中国 北京100000）

0 引言

在核电站的建设中，管道支吊架是管道系统中的一个重要组成部分，它对管道起着支承重量，平衡介质反力，限制位移与防止震动等作用。 因此，在管道设计时合理布置和正确的选择结构合适的支吊架能改善管道的应力分布，确保管道的安全运行，并延长管道的使用寿命。所以在布置支吊架的位置时，需要计算或选用管道支吊架间距。

1 管道支架间距概述

管道支架的间距大小直接决定着管道支架的数量。间距太小造成管道支架过密，支架费用增高，在保证管道安全和正常运行的前提下，应尽可能的增大管道支架的间距，以降低支架费用。

管道支架允许间距取决于管材的强度，管道截面刚度，管道外载荷的大小，管道敷设的坡度以及管道允许的最大挠度。

2 核电站汽水水平管道支架间距的确定

核岛内气体管道分为保温蒸汽管道以及常温气体管道，液体管道分为保温液体管道及常温液体管道。这里参考《动力管道手册》中的公式对气体管道支架间距与液体管道支架间距做举例说明。

2.1 按强度条件确定管道支架允许间距

管道自重弯曲应力不应超过管材的许用外载弯曲应力值，以保证管道的安全。

对于连续敷设均布载荷的水平直管，支架最大允许间距计算公式公式中Lmax为管道支架最大允许间距，q为管道单位长度计算载荷（q=管材重+保温重+附加重），w 为管道断面抗弯矩，φ 为管道横向焊缝系数，[σ]i为钢管热态许用应力。

2.2 按刚度条件确定管道支架允许间距

管道在一定间距下总有一定的挠度，由管道自重产生的弯曲挠度不应超过支架跨度的0.005（当疏水，放水坡度i0=0.002 时）。

（1）保温管道支架最大允许间距

以 下 公 称 直 径 （mm）15，20，25，32，40，50，70，80，100，125，150，200，250，300。

对应的保温蒸汽管道（p=1.3MPa，t=300℃）最大间距分别为1.1，1.3，1.5，1.7，2，2.5，3.1，3.7，4.3，5，5.8，7.8， 9.4，10.8。

对应的保温液体管道(t=150℃)最大间距分别为 1.6，2.1，2.3，2.5，2.8，3.5，4.1，4.7，5.4，6，6.9，8.7，10.2，11.6。

温度在100℃至300℃之间的保温蒸汽管道及温度小于150℃保温液体管道支架间距可以参考表中数据。直径大于300mm 的管道，支架间距建议按照直径300mm 的标准来安装。

（2）不保温管道支架最大允许间距

以 下 公 称 直 径 （mm）15，20，25，32，40，50，70，80，100，125，150，200，250，300。

对应的气体管道上支架最大间距分别为 2.5 ，3 ，3.2 ，3.7 ，4.1 ，4.8 ，5.7 ，6.5 ，7.5 ，8.6 ，9.7 ，12 ，13.8 ，15.5 。

对应的液体管道上支架最大间距分别为 2.4，2.9 ，3.1 ，3.4 ，4.4 ，5.2 ，5.8 ，6.4 ，7.2 ，8 ，9.8 ，11.3 ，12.6 。

直径大于300mm 的不保温管道，支架间距按照直径300mm 的标准来安装。

3 核电站其他情况管道支架间距的确定

（1）水平90°弯管两支架间的管道展开长度，不应大于水平直管段上支架最大允许间距的0.73 倍。

（2）垂直布置的管道支吊架间距，需要结合支吊架的防震要求与其载荷的合理分配来确定，垂直管道的支吊架最大间距不应大于水平直管道支吊架最大允许间距的1.5 倍。

（3）尽端直管段支架间的管道长度不应大于水平直管段上支架最大允许间距的0.81 倍。

4 特殊情况时增加管道支架间距

核电站管道有时要增加管道支架的间距， 还要避免支架功能失效。 为满足布置需要，用以下几种方法：

4.1 当水平方向有大小两根管道时

在布置管道时，两管径相差较大，且布置方向一致时，可将小管支在大管之上，视两根管道为一根，此时小管固定支架的跨距可以采用大管固定支架的跨距，但是如果两管道介质温度不同，那么管道的热位移也不同，要满足小管的工作状况，管道中支架接触长度不能小于100mm.当采用此种管道布置方式时，考虑到增加的荷载对大管强度的影响，支吊架的跨距要相应的减小。

4.2 增加管道的刚度

前文中提到，管道支架允许间距取决于管材的强度，管道截面刚度，管道外载荷的大小，管道敷设的坡度以及管道允许的最大挠度。 在重力荷载作用下支架处的管子断面上，产生最大弯曲力矩，而最大挠度处于两支架中点处，离开中点向两侧，挠度和弯曲应力迅速减小。因此在最大弯曲力矩和挠度处增加管道的刚度就能起到增加跨距的目的。焊接加强板是常用的方法，可使支吊架间距增加40%～50%，而增加的钢材不超过管子重量的10%，加强版加在支吊架的上方和两支架中点的下方。

5 结语

综上所述， 合理的管道支吊架间距应该是在满足管道的强度条件、刚度条件、防振以及合理分配支吊架荷载的前提下，尽量减少支吊架的数量，为解决工程实际问题提供了思路。

［1］动力管道手册[S].北京机械工业出版社，1994.

［2］李爱廷.管道敷设及增大跨距的措施[J].1999.