石油化工管道支吊架的设置及选用

吴海涛

摘 要：本文以石油化工管道支吊架的设置及选用为课题，分析探讨了石油化工管道支吊架的类型及布置，概述了支吊架设置的原则，并对其管道支吊架设计的合理步骤进行了阐明。

关键词：石油化工；管道支吊架；类型及布置；原则；设计步骤

引 言

支吊架是石油化工管道系统中不可或缺的一部分，在石油化工管道安装过程中，根据实际的情况来选用合适的支吊架。在设计和安装时必须要根据工程预期的要求，遵循设置方法和选用的原则，明确实际安装中设备、管道等具体的情况来保证生产的安全。

1 石油化工管道支吊架的类型及布置

1.1 恒力支吊架

恒力支吊架是指在特定的行程内，管系垂直、上下位移时，只要其负荷在无变化的情况下，那么次负荷变化率就为零。一般这种管系用于垂直方向上位移比较大的石油管道支吊架。且用的最多的是恒力弹簧支吊架。

1.2 弹性支吊架

弹性支吊架的特性是在施加外力时通常会发生变形，或者位移。同时它也具备一定的刚度。所以在其工作的过程中，产生变形，但是并不会失去全部的分配荷载，这样就可以将荷载的转移控制在有效范围内。目前，弹性支吊架主要有两种类型。

1.2.1 恒力弹簧支吊架

恒力弹簧支吊架是恒力弹簧支架和吊架的总称，是在管系垂直方向上位移时，其荷载不变。此种类型的支吊架主要适用于垂直方向位移量比较大的管系，或者是石油化工装置需要减少位移应力的部分。

1.2.2 可变弹簧支吊架

可变弹簧支吊架在垂直的方向产生位移后，弹簧会有压缩、伸长的变化，一旦支点压力有所变化，那么管道支点的荷载便会转移到临近的支点上，一般情况下，荷载变化率的范围在25%左右。这种支吊架的作用就是在承受锅炉设备及管道相关介质的质量时，同时补偿设备及或管道温度变化后产生的位移，通过此种方式降低管道设备的应力，从而提高管道支吊架的使用寿命。

1.3 限制性支吊架

就目前的情形来看，限制性支吊架可以分为三类：

（1）固定支吊架。通过将管道完全固定在支架上来限制管道的线位移及角位移。

（2）限位支吊架。在方向上至少可以限制一个变位。

（3）导向支吊。该支架的适用范围大多是一些特定的并且需要限制管线的横向位移以及角位移的地方，一般地方很少使用。

2 支吊架设置的原则

（1）石油化工管道支吊架的设置原则是必须要满足其管道允许的最大可跨距的范围之内，并且还必须符合一下几点要求：

①应将其设置在对设备和管道连接、维修不产生影响的地方；

②设在大直径三通式分支管和弯管附近；

③设在有荷载集中的地方；

④必须充分的利用其构筑物的梁、墙体、柱等能够设置支吊架的生根构件；

⑤靠近设备或者是设备的零位移点。

（2）在选择的石油化工管道支吊架的过程，通过支承点在其垂直方向是否发生位移来判定如何选择支吊架。如果支承点有发生位移，那么就应该选用可变弹簧支吊架；如果支承点位移量特点大的时候，就必须选用恒力弹簧支吊架；如果支承点未发生位移，那么就应该选用刚性支吊架。

（3）大多情况下，支架上水平敷设的管道可分为两种，一种是有隔热层，一种是无隔热层的，如果对其管道没有特定的要求，一般可以不用设置管托。有要求的就比如有隔热层就需要设置管托，因为有隔热层的管道高度与厚度是成正比的，当管道的隔热层厚度超过130mm的时候，就必须选用200mm高度的管托；当管道的隔热层厚度超过80mm的时候，就必须选用100mm高度的管托。

（4）除下列情况以外，应采用焊接型的管托和管吊：

①输送含有冷冻介质的管道；

②管内介质温度等于或高于400℃的碳素钢管道；

③合金钢材质的管道；

④输送含有浓碱液的管道；

⑤针对一些焊接施工过程中，存在焊接较为困难的管道，最不适宜的方法就是直接与管托、管吊进行焊接。

⑥生产中需要经常拆卸检维修的管道；

（5）在允许管道有轴向位移时，横向位移需要加以限制，在出现下列情形时应设置导向支架：

①对于可能发生震动的两相流管道和安全阀出口必须要高速放空管道；

②在横向位移较大时就会影响到临近管道，固定支架间的距离设置过长，横向位移会比较大时；

③“Π”型补偿器的位置距补偿器弯头的距离，最好是管道公称直径的40倍，补偿器两侧的管道上需设导向支架；

（6）需要限制管道位移量时，应该设置限位支架。

（7）在沿着直立设备布置的立管需要设置导向支架和承重支架，承重支架为了减少管口的受力，就必须要将其设置在临近设备管口的地方。若管道重量较大，单个支架不能承重时，可以通过增设可变弹簧承重支架来补偿刚性支架的受力。

3 管道支吊架设计及布置设计的合理步骤

在我国在80年代以前，管道支吊架设计的开展时间一般都是在管道布置图完工之后。但到了在80年代中期，我國管道支吊架设计方面在吸收了国外工程公司的设计方法及分工后，有了新的概念。主要是围绕工厂生产进度，以最短的时间内建成，并回收资金。承包项目的工程企业，通常是将采购、设计、建设等方面按照建设的要求，进行交叉施工，以严格的计划性来争取时间。

在进行管道设计时，可将管道布置分为三个阶段进行，首先要确定管道的走向（初设阶段）；第二个阶段是做管道研究（规划布置阶段）；第三个阶段是做管道布置图，也可以叫成施工图（成品设计阶段）。

从第一个阶段的末期至规划布置阶段完成前，必须要做好资料的整理，即将容器类设备的生根件、管口方向确定下来，将这些资料及条件交予设备的制造工厂。这种方式有益于提前制造设备。对于制造周期长、复杂的设备，越是提早提出管道条件越好。

从建设的要求看，按照施工规律总是先进行土建施工，然后进行设备安装，最后是管道安装及电气仪表安装。因此，为了使土建专业能够尽早的开展设计工作，管道设计人员就必须要先满足土建需求。虽然施工计划可以交叉进行，但是交叉施工也是有条件和限制的。

管道支吊架的设计与管道布置设计可以平行交叉进行。如果按照先完成管道布置图在设计支吊架，不可避免的会延迟给设备提条件，导致延误土建专业出图，继而影响了施工进度。所以，管道支吊架的设计工作一定要尽早完成。此外，开始的阶段工作人员不需要太多，可根据后面的施工进程适当增设工作人员，在工程设计时可成立专业的设计小组，保证管道的设计质量，提高功效。

4 结束语

支吊架的设计布置是石油化工支吊架管道施工的重要组成部分，所以必须予以高度重视，不仅要保障其选型时科学合理，在布置时要考虑其受力范围，使其化工装备安全、稳健运行。

参考文献

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