核电厂工艺管道支吊架布置分析

刘加志

摘 要：伴随着国民经济的增长，我国在核电厂工艺管道工程建筑施工领域中也取得了一定程度的进步。在实际的核电厂工艺管道安装施工过程中，对于管道的设计要求十分严格，不仅要考虑到工程的实际载荷能力、载荷工况、支吊架的类型等因素，还需要从应力分析的角度考虑管道支架对工程施工产生的影响。鉴于此，本文对核电厂工艺管道支吊架布置进行分析，通过阐述管道支吊架布置内容着手，提出了几点关于施工设计的建议。此次研究的主要目的是为了更好的提升核电厂工艺管道支吊架工程施工质量献力。

关键词：核电厂；工艺管道

核电厂的管道施工过程中，首先需要针对管道系统进行有效了解，其主要是由主管线路与支管线路共同构成，空间布置的走向相对较复杂。在工程的设计过程中，必须针对管道中各类工况载荷进行应力分析，从而在基础上杜绝各种形式的失效。在管道施工中，管道支吊架布置的主要意义就是进行载荷承受、位移限制以及振动控制。由此可见，为了达到降低管道应力、提升载荷的目的，在核电厂工艺管道支吊架布置之前，进行合理选择支吊架的类型，是对管道施工的设计的必然要求。

一、管道载荷与应力的分类

（一）管道实际载荷类型。在核电厂工艺管道的实际施工过程中，管道需要承受的载荷压力主要包括三种，分别是持久性压力、临时性压力以及交变性压力。第一种压力主要是指压力、重力载荷等永久性作用于管道系统内部的载荷。第二种是指例如地震、阀门打开、关闭时对管道的反冲力、压力升高等短时间作用于管道系统的载荷。最后一种是指温度差异、热胀冷缩、端点产生位移等，会伴随着时间的流逝而发生大小以及方向变化的管道系统载荷。

（二）载荷的工况。在进行管道工程施工设计时，管道应力分析的过程中，最为关键性的一个步骤就是针对载荷工况的有效分析。该种分析一般会从载荷工况的实际类型以及载荷组合的方向进行考虑，也就是说明，不同情况下的载荷工况所需要去满足的设计准则也会随之不同，分析方法通常是利用力学计算方式进行展开。

（三）应力的两种分类。一般情况下，核电厂工艺管道的应力主要包括一次应力、二次应力两种应力，主要依据应力的载荷不同进行划分。为了维持力与力矩的平衡状态，由于外载荷作用下的在管道内部产生正应力、剪应力是一次应力产生的主要原因。该种应力的特征集中于非自限性，其会一直伴随着载荷的增加而进行增加，直到管道因载荷过大产生变形，最终被破坏为止[1]。另一种二次应力的出现，主要是因为管道发生变形却由于受到一定的约束力而产生的正应力以及剪应力，该种二次应力与外力之间不需要维持平衡状态。通常情况下，管道的热胀冷缩或者其他问题造成的位移收束会形成二次应力。

二、支吊架简介

（一）支吊架的三种类型。在依照性能与用途的划分前提下，支吊架一般会分为三种类型。第一种类型是指包含恒力支吊架、滑动支架以及钢性支吊架在内的管道载荷承受类型的支吊架。第二种是指包含固定支架、导向支架在内的对管道位置进行限制类型的支吊架。最后一种是指包含阻尼装置在内的对管道震动起到控制作用类型的支吊架。以上三种类型的支吊架在我国当前的核电厂工艺管道支吊架中运用较为广泛。

（二）支吊架的四项布置原则。在进行核电厂工艺管道支吊架的布置施工中，一般会遵循四大布置原则。第一项原则中，在施工之前进行支吊架的选择时，必须选用标准的支吊架，才能有利于后期的制造和安装，达到有效降低施工成本。第二项原则中，要求支吊架本身的设计力求简洁，用于锚固的固定点尽量减少。第三项原则中，对于支吊架的结构要求较高，由于受到管道施工空间的限制，所以支吊架自身的体积不宜过大。最后一项原则主要围绕支吊架的实际施工进行展开，在设计之前，不仅需要对安装施工的实现性进行考虑，还需要针对工程竣工后的保养维护进行综合考量。

三、支吊架的布置与应力分析

在核电厂工艺管道支吊架的布置施工过程中，管道系统中支吊架选择的类型与锚固位置与应力分析之间主要存在两种因素，该两种因素对引力分析的影响方面主要包含三种。一方面是指对管道系统的应力分布状态、应力点最大值、管道系统的端点应力以及力矩值产生的影响，该形式的影响来源是管道支吊架选择的类型与锚固位置[3]。另一方面是指由于致电家具备设计灵活的特点，所以即使相同的管道布置中，支吊架设置方案的不同，施工完成后管道系统的应力分布也会各不相同。由此可见，在进行支吊架选择的类型与锚固位置设计的方案中，选择最优化方案是唯一选择。最后一方面是指在进行核电厂工艺管道支吊架布置施工期间，一旦發现设计方案中的支吊架位置不合理、支吊架的类型不适用当前管道施工，应该进行多次的推导计算，直至整理找出最合适的锚固点以及支吊架的类型。

四、结语

综合全文论述来讲，在核电厂工艺管道的支吊架布置中，支吊架布置施工对于管道线路的应力分析具有十分重要的影响。一般情况下，在实际施工中主要应该针对管道本身存在的重力、管道上安装的阀门以及相关组件的重力进行综合考虑施工。另外，由于各种压力以及载荷共同的作用下，管道系统会出现不同程度的变形问题，面对该种问题，可以设置弹簧支吊架，在设备连接处，应用支吊架进行约束管道应力，减少应力和力矩。最后，进行管道应力计算时，需要将支吊架的位置进行不断调整，才能保证管道系统中的支吊架位置处于合理锚固情形下，最终节省应力计算时间，提高施工效率。望此次研究的内容能为核电厂实际工艺管道支吊架布置提供帮助。

参考文献：

[1]刘琴，陈兴华.管道布置验证程序开发及其应用[J].核动力工程，2016，02：132-135.