淺談核電站汽水管道支吊架間距

吳 曦 曹利文

（中國核電工程有限公司 系統(tǒng)與布置設(shè)計(jì)所，中國 北京100000）

0 引言

在核電站的建設(shè)中，管道支吊架是管道系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，它對管道起著支承重量，平衡介質(zhì)反力，限制位移與防止震動(dòng)等作用。 因此，在管道設(shè)計(jì)時(shí)合理布置和正確的選擇結(jié)構(gòu)合適的支吊架能改善管道的應(yīng)力分布，確保管道的安全運(yùn)行，并延長管道的使用壽命。所以在布置支吊架的位置時(shí)，需要計(jì)算或選用管道支吊架間距。

1 管道支架間距概述

管道支架的間距大小直接決定著管道支架的數(shù)量。間距太小造成管道支架過密，支架費(fèi)用增高，在保證管道安全和正常運(yùn)行的前提下，應(yīng)盡可能的增大管道支架的間距，以降低支架費(fèi)用。

管道支架允許間距取決于管材的強(qiáng)度，管道截面剛度，管道外載荷的大小，管道敷設(shè)的坡度以及管道允許的最大撓度。

2 核電站汽水水平管道支架間距的確定

核島內(nèi)氣體管道分為保溫蒸汽管道以及常溫氣體管道，液體管道分為保溫液體管道及常溫液體管道。這里參考《動(dòng)力管道手冊》中的公式對氣體管道支架間距與液體管道支架間距做舉例說明。

2.1 按強(qiáng)度條件確定管道支架允許間距

管道自重彎曲應(yīng)力不應(yīng)超過管材的許用外載彎曲應(yīng)力值，以保證管道的安全。

對于連續(xù)敷設(shè)均布載荷的水平直管，支架最大允許間距計(jì)算公式公式中Lmax為管道支架最大允許間距，q為管道單位長度計(jì)算載荷（q=管材重+保溫重+附加重），w 為管道斷面抗彎矩，φ 為管道橫向焊縫系數(shù)，[σ]i為鋼管熱態(tài)許用應(yīng)力。

2.2 按剛度條件確定管道支架允許間距

管道在一定間距下總有一定的撓度，由管道自重產(chǎn)生的彎曲撓度不應(yīng)超過支架跨度的0.005（當(dāng)疏水，放水坡度i0=0.002 時(shí)）。

（1）保溫管道支架最大允許間距

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

對應(yīng)的保溫蒸汽管道（p=1.3MPa，t=300℃）最大間距分別為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。

對應(yīng)的保溫液體管道(t=150℃)最大間距分別為 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。

溫度在100℃至300℃之間的保溫蒸汽管道及溫度小于150℃保溫液體管道支架間距可以參考表中數(shù)據(jù)。直徑大于300mm 的管道，支架間距建議按照直徑300mm 的標(biāo)準(zhǔn)來安裝。

（2）不保溫管道支架最大允許間距

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

對應(yīng)的氣體管道上支架最大間距分別為 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 。

對應(yīng)的液體管道上支架最大間距分別為 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 。

直徑大于300mm 的不保溫管道，支架間距按照直徑300mm 的標(biāo)準(zhǔn)來安裝。

3 核電站其他情況管道支架間距的確定

（1）水平90°彎管兩支架間的管道展開長度，不應(yīng)大于水平直管段上支架最大允許間距的0.73 倍。

（2）垂直布置的管道支吊架間距，需要結(jié)合支吊架的防震要求與其載荷的合理分配來確定，垂直管道的支吊架最大間距不應(yīng)大于水平直管道支吊架最大允許間距的1.5 倍。

（3）盡端直管段支架間的管道長度不應(yīng)大于水平直管段上支架最大允許間距的0.81 倍。

4 特殊情況時(shí)增加管道支架間距

核電站管道有時(shí)要增加管道支架的間距， 還要避免支架功能失效。 為滿足布置需要，用以下幾種方法：

4.1 當(dāng)水平方向有大小兩根管道時(shí)

在布置管道時(shí)，兩管徑相差較大，且布置方向一致時(shí)，可將小管支在大管之上，視兩根管道為一根，此時(shí)小管固定支架的跨距可以采用大管固定支架的跨距，但是如果兩管道介質(zhì)溫度不同，那么管道的熱位移也不同，要滿足小管的工作狀況，管道中支架接觸長度不能小于100mm.當(dāng)采用此種管道布置方式時(shí)，考慮到增加的荷載對大管強(qiáng)度的影響，支吊架的跨距要相應(yīng)的減小。

4.2 增加管道的剛度

前文中提到，管道支架允許間距取決于管材的強(qiáng)度，管道截面剛度，管道外載荷的大小，管道敷設(shè)的坡度以及管道允許的最大撓度。 在重力荷載作用下支架處的管子斷面上，產(chǎn)生最大彎曲力矩，而最大撓度處于兩支架中點(diǎn)處，離開中點(diǎn)向兩側(cè)，撓度和彎曲應(yīng)力迅速減小。因此在最大彎曲力矩和撓度處增加管道的剛度就能起到增加跨距的目的。焊接加強(qiáng)板是常用的方法，可使支吊架間距增加40%～50%，而增加的鋼材不超過管子重量的10%，加強(qiáng)版加在支吊架的上方和兩支架中點(diǎn)的下方。

5 結(jié)語

綜上所述， 合理的管道支吊架間距應(yīng)該是在滿足管道的強(qiáng)度條件、剛度條件、防振以及合理分配支吊架荷載的前提下，盡量減少支吊架的數(shù)量，為解決工程實(shí)際問題提供了思路。

［1］動(dòng)力管道手冊[S].北京機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

［2］李愛廷.管道敷設(shè)及增大跨距的措施[J].1999.