熱力管道支架設(shè)計(jì)和安裝技術(shù)分析

伊笑嫻

（濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250101）

北方城市冬季供暖離不開龐大的供熱管網(wǎng)系統(tǒng)，而熱力管道的穩(wěn)定與安全需要從設(shè)計(jì)和安裝兩方面提供保證。任何一方面出現(xiàn)偏差都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，故在整個(gè)工程設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)當(dāng)對(duì)熱力管道支架的設(shè)計(jì)和安排制定穩(wěn)妥的方案，在施工過程中確定固定架所能承載的負(fù)荷，以確保熱力管道運(yùn)行正常[1]。筆者從熱力管道設(shè)計(jì)與安裝中常見的管道位移問題展開探討，就其應(yīng)注意的問題與細(xì)節(jié)進(jìn)行分析。以供參考。

1 熱力管道支架設(shè)計(jì)與安裝相關(guān)問題

在熱力管道支架設(shè)計(jì)與安裝過程中，應(yīng)對(duì)以下幾點(diǎn)提請(qǐng)注意：1）施工圖以及施工現(xiàn)場(chǎng)管道統(tǒng)一排列時(shí)，其所用到的支吊架的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)當(dāng)明確。2）作為熱力管道結(jié)構(gòu)的支撐的管架，其在某種意義上也為管道所支撐，因此二者必須共同構(gòu)成統(tǒng)一且協(xié)調(diào)的空間體系。3）在對(duì)熱力管道的柱架長(zhǎng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)知曉其長(zhǎng)度須小于獨(dú)立的懸臂柱，因?yàn)橹斁偷韧谥卧谟邢薜膹椈勺?，熱力管道則起到了支撐的作用[2]。4）在備料的選擇上，應(yīng)當(dāng)依照支吊架的結(jié)構(gòu)形式，并以熱力管道實(shí)際負(fù)荷的需要，選擇適宜的材料。5）在支吊架制作的過程中，操作應(yīng)精細(xì)到位，下料須準(zhǔn)確，拼接部位確保平直。每1個(gè)支吊架的尺寸都應(yīng)當(dāng)精確，形狀規(guī)矩統(tǒng)一。同時(shí)應(yīng)注意無論下料或鉆孔，其過程中都嚴(yán)禁使用氣燒與焊割工藝。6）同規(guī)格支吊架，尺寸必須做到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不能出現(xiàn)大小不同的情況。7）對(duì)于支吊架的拼縫連接，除非設(shè)計(jì)者特別注明，否則焊縫寬度一致保持≥4mm，并確保全長(zhǎng)焊滿。8）施工完成后，須及時(shí)對(duì)支吊架表面污物，如焊渣、銹蝕斑以及塵土等進(jìn)行徹底清理。后期上漆的過程中，亦須注意上漆的厚度一定應(yīng)均勻，厚度符合標(biāo)準(zhǔn)。不可出現(xiàn)漏刷、滴流，更不能出現(xiàn)氣泡、脫皮以及褶皺等現(xiàn)象[3]。9）支吊架在接受防腐處理后，必須經(jīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)，獲得批準(zhǔn)后方可運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。

2 對(duì)于熱力管道支架位移因素的分析

支架位移是熱力管道支架安裝常要面對(duì)的棘手問題。熱力管道的安裝完成離不開大量的管道元器件，而對(duì)支架位移構(gòu)成影響的因素通常有以下四點(diǎn)，即膨脹彎設(shè)置不當(dāng)、固定支架安裝不穩(wěn)固、導(dǎo)向與滑動(dòng)支架出現(xiàn)位移。筆者針對(duì)此四類支架的作用逐一介紹如下。

2.1 膨脹彎

為確保熱力管道在受熱過程中的膨脹量得以被有效吸收，在對(duì)熱力管道的設(shè)計(jì)以及安裝施工中，多會(huì)設(shè)置大量膨脹彎來實(shí)現(xiàn)這一目的。為達(dá)到最佳的設(shè)置效果，應(yīng)當(dāng)將膨脹彎的設(shè)計(jì)方案連同管道應(yīng)力設(shè)計(jì)做統(tǒng)一設(shè)計(jì)考慮，一般而言，直管段每間隔30～50m距離設(shè)置一個(gè)膨脹彎的設(shè)計(jì)較為合理。過短，則可能造成壓力與溫度不必要的損耗，同時(shí)也會(huì)使材料成本增加，構(gòu)成浪費(fèi)；過長(zhǎng)，支架的位移也會(huì)增大，存在支架因受力過大而滑落的風(fēng)險(xiǎn)[4]。

2.2 固定支架

固定支架的安裝固定在整個(gè)熱力管道安裝施工中尤其重要，未安裝或者安裝不穩(wěn)固都可能導(dǎo)致熱力管道支架滑落，引發(fā)危險(xiǎn)事故，故應(yīng)引起高度重視。若想對(duì)熱力管道膨脹量過于集中現(xiàn)象進(jìn)行有效控制和避免，可在固定支架安裝過程中，對(duì)管道膨脹量進(jìn)行分段的控制，使其與膨脹彎共同作用以控制熱力管道位移。同時(shí)，在熱力管道正式投入使用前，對(duì)于固定支架須進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保固定位置以及設(shè)置符合要求，力求最大限度的降低管道支架滑落風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 導(dǎo)向支架

使用導(dǎo)向支架的目的是控制熱力管道發(fā)生位移，通常用于蒸汽管道進(jìn)汽輪機(jī)的前側(cè)，以起到控制熱力管道中定向熱膨脹的作用，避免與機(jī)組管道間產(chǎn)生應(yīng)力，引發(fā)機(jī)組振動(dòng)。通常，導(dǎo)向支架的跨距須做多方測(cè)量與計(jì)算，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)根據(jù)管道材質(zhì)和強(qiáng)度等做更為全面的計(jì)算。

2.4 滑動(dòng)支架

滑動(dòng)支架的主要作用在于對(duì)熱力管道的支撐，其可隨著熱力管道的位移而發(fā)生位移，也是支架偏移量的設(shè)計(jì)依據(jù)。一旦位移較大，滑動(dòng)支架就會(huì)從管廓中掉落，引發(fā)事故。

除上述因素，熱力管道因材質(zhì)不同、受熱溫度不同所產(chǎn)生的熱膨脹系數(shù)差異也是熱力管道發(fā)生位移的重要影響因素之一[5]。

3 熱力管道支架安裝中對(duì)位移的控制

3.1 固定支架的安裝與設(shè)置

固定支架安裝的目的在于承重，因此對(duì)承重點(diǎn)管線的要求較為全面，主要針對(duì)熱力管道中不允許發(fā)生任何位移的位置發(fā)揮作用。除外承受熱力管道、附件、流體以及保溫材料之外，其還對(duì)熱力管道中各方向產(chǎn)生的位移推力與力矩有所承擔(dān)。由此可見，固定支架本身必須具備足夠的剛性與強(qiáng)度。固定支架的安裝要遵循其基本原則，即兩個(gè)膨脹彎間有且僅有一個(gè)固定支架存在。要求固定支架設(shè)置于兩處膨脹彎的中間位置，安裝必須確保與熱力管道間的連接緊密，不能有任何位移發(fā)生的空間[6-7]。

3.2 對(duì)滑動(dòng)支架位移發(fā)生方向的控制

滑動(dòng)支架通常的作用部位是接近水平管線彎頭的部分，在承重管道中起到支撐其自重的作用，對(duì)管線僅在一個(gè)方向上發(fā)揮限制作用，而熱力管道其他兩個(gè)方向熱位移通常不作限制，故此其在熱力管道支撐面上可做自由移動(dòng)。科學(xué)的講，滑動(dòng)支架發(fā)生位移的方向應(yīng)當(dāng)是可控的，經(jīng)過周密計(jì)算與設(shè)計(jì)，確保其位移的協(xié)調(diào)，同時(shí)又不會(huì)影響熱力管道的正常使用。在膨脹彎與固定支架安裝完成后，我們應(yīng)當(dāng)就各處膨脹彎間熱力管道支架作出判斷，即當(dāng)膨脹出現(xiàn)時(shí)，熱力管道支架將固定支架作為中心，向著膨脹彎的方向產(chǎn)生自然膨脹。同理，膨脹彎的另一端也發(fā)生同樣的自然膨脹，最后兩處膨脹彎間熱力管道的所有熱膨脹借助膨脹彎變形而吸收，滑動(dòng)支架亦會(huì)隨熱力管道熱膨脹而向相應(yīng)的方向發(fā)生位移。它有效限制了管道徑向位移，使管道在支架上位移時(shí)亦不會(huì)出現(xiàn)偏移。

3.3 吊架安裝

通常吊架在熱力管道安裝中被用于常溫部位的管道、非垂直熱位移或者熱位移值微弱的管道吊點(diǎn)，其主要承受熱力管道分配的重量，限制管道向下方發(fā)生位移，同時(shí)允許管道發(fā)生輕微水平向的位移。因一般情況下吊架實(shí)際荷載較難測(cè)量精準(zhǔn)，故并不常用于熱力管道安裝。

3.4 熱力管道支架安裝

熱力管道支架安裝位置必須要確保精確，同時(shí)還應(yīng)平整和牢固，緊密接觸熱力管道。在支架標(biāo)高的要求上亦必須確保準(zhǔn)確無誤，對(duì)于有坡度要求的一些特殊管道，支架高度亦應(yīng)滿足坡度相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。熱力管道若不發(fā)生熱移動(dòng)，則吊架的吊竿須垂直安裝，若熱力管道存在位移，吊竿位置應(yīng)與之相反。

除以上這些之外，熱力管道支架的安裝還應(yīng)當(dāng)充分考慮外在環(huán)境的影響。近年來管道爆裂事故頻發(fā)，除考慮支架的材質(zhì)與安裝等因素，還應(yīng)考慮架設(shè)管道的環(huán)境因素。如有些管道用于熱力電廠或石油化工企業(yè)等地方，安裝環(huán)境較理想，但有些管道則需鋪設(shè)在隧道、山體甚至嚴(yán)寒地區(qū)，安裝環(huán)境十分惡劣。故在這些地區(qū)如果沒有將環(huán)境因素納入管道設(shè)計(jì)與安裝的考量當(dāng)中，勢(shì)必遺留如管道破裂等重大安全隱患，發(fā)生重大安全事故幾乎是必然的。因此，在熱力管道與支架的設(shè)計(jì)、配置和安裝上，都必須以科學(xué)事實(shí)作為依據(jù)，要做深入實(shí)地的考察，以此為理論基礎(chǔ)，

伴隨我國在石油、化工以及火力發(fā)電等諸多領(lǐng)域的不斷進(jìn)步與發(fā)展，熱力管道的支撐結(jié)構(gòu)—管道支架的應(yīng)用也越發(fā)的普及。確保管道支架設(shè)計(jì)與安裝合理、科學(xué)具有重要意義。因此無論設(shè)計(jì)人員還是負(fù)責(zé)安裝的施工人員，都應(yīng)當(dāng)對(duì)熱力管道支架發(fā)生位移的原理以及應(yīng)對(duì)方案有充分的了解，確保熱力管道支架設(shè)計(jì)與安裝質(zhì)量，盡最大可能降低安全事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。