海洋工程建造彈簧支吊架的推薦安裝做法

高鳳龍，王超眾，王平

（海洋石油工程（青島）有限公司， 山東 青島 266520）

海洋石油工程管道建造一般有三種類型管道支架：剛性支架、緩沖支架和彈簧支吊架。管道彈簧支吊架是一種包含彈簧線圈的支架，在熱脹冷縮相對影響較大的情況下，管道系統(tǒng)運行過程中，往往要求剛性支吊架不能與管道接觸，以避免管道系統(tǒng)承受過大應(yīng)力，這種情況下設(shè)計將使用彈簧支吊架來承受載荷。彈簧支吊架主要用于支撐高溫管道，因為在運行過程中，或當(dāng)所附設(shè)備對管道施加較大的應(yīng)力時，彈簧支吊架相對會產(chǎn)生較大的位移。彈簧支吊架的目的是確保管道應(yīng)力在規(guī)范允許的應(yīng)力限制范圍內(nèi)保證管道和設(shè)備受力不超標(biāo)，并滿足系統(tǒng)正常運行時的荷載需求。

彈簧支吊架是管道系統(tǒng)的重要組成部分，有助于系統(tǒng)的可靠性、完整性和安全性。彈簧支吊架主要分為兩種類型：可變負載彈簧支吊架和恒定負載彈簧支吊架。當(dāng)彈簧支吊架設(shè)計不當(dāng)、損壞或故障時，可能會產(chǎn)生許多后果，如：法蘭泄漏、旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動、儲罐或壓力容器管嘴變形、管道應(yīng)力過大、管道裂紋、管道下垂導(dǎo)致管道積液腐蝕等。

1 彈簧支吊架的組成

彈簧支吊架的主體結(jié)構(gòu)主要由以下部件組成：標(biāo)（銘）牌、鎖定銷軸、彈簧、殼體、位移指示銷等，針對不同的彈簧支吊架還有額外的功能性結(jié)構(gòu)附件，如調(diào)節(jié)螺桿、吊耳、吊桿、吊板、管卡等。圖1所示為彈簧吊架結(jié)構(gòu)示意圖。

2 彈簧支吊架到貨后的外觀檢查

彈簧支吊架是不含壓力的設(shè)備，但它們是直接影響壓力管道系統(tǒng)完整性的重要部件。彈簧支架損壞的后果較為嚴重，甚至可能是災(zāi)難性的，包括損壞設(shè)備噴嘴、法蘭泄漏、起火以及碳氫化合物或硫化氫的泄漏。外觀檢查主要檢查三方面：機械缺陷、有無腐蝕、負載指示器所處冷熱負載狀態(tài)（系統(tǒng)正常運行后）。

2.1 彈簧支架檢查

在檢查過程中，應(yīng)考慮以下事項：

(1)殼體狀態(tài)。彈簧支架殼體的腐蝕會導(dǎo)致彈簧支架發(fā)生故障，可能對管道系統(tǒng)和安裝的設(shè)備造成損壞。另外，系統(tǒng)正常運行前需要檢查鎖定裝置是否被移除。

(2)彈簧狀態(tài)。應(yīng)檢查彈簧，以確保它是完整無損的，不存在損壞。

(3)支架配件。檢查時應(yīng)注意支吊架附件（吊桿、管卡等）的整體情況，查看是否存在附件腐蝕或變形的跡象，支架附件的腐蝕會導(dǎo)致管道系統(tǒng)過早失效。

(4)支撐鋼結(jié)構(gòu)。確保支撐結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)是完好的，并且結(jié)構(gòu)上沒有明顯的因管道負荷而變形的跡象。

(5)操作位置。在系統(tǒng)運行期間，應(yīng)該在冷熱條件下對彈簧支撐進行檢查。顯示器的位置應(yīng)與系統(tǒng)狀況一起記錄在檢查報告中。如果指標(biāo)超出運行范圍（彈簧支撐負荷指示刻度上的冷到熱指標(biāo)）或已經(jīng)達到或達到最低點，應(yīng)通知工程技術(shù)支持，以便對系統(tǒng)進行進一步的評估。

2.2 彈簧支架檢查登記

圖1 彈簧吊架結(jié)構(gòu)示意圖

(1)首先檢查生產(chǎn)廠家按照合同要求附帶的文件和證書是否齊全；

(2)檢查附件1標(biāo)牌內(nèi)容是否清晰，設(shè)計者應(yīng)核對標(biāo)牌信息與管道設(shè)計數(shù)據(jù)表的一致性。核對的內(nèi)容包含但不限于以下方面：(a)彈簧支架位號；(b)管線號；(c)管線設(shè)計和操作溫度；(d)彈簧支架的類型；(e)熱載荷設(shè)定值及單位；(f)冷載荷設(shè)定值及單位；(g)彈簧的行程及出場冷熱態(tài)是否設(shè)定在冷態(tài)。

(3)檢查附件2-11的結(jié)構(gòu)是否存在裂縫、斷裂、變形或腐蝕等跡象。

(4)確認所有的鎖定裝置（如附件3和7）都保持在正確位置。

(5)彈簧支吊架轉(zhuǎn)體位移指示是否存在卡阻或卡死的情況。

3 彈簧支吊架的安裝

3.1 用編織吊帶及相應(yīng)的輔助吊裝工具將彈簧支吊架就位于結(jié)構(gòu)梁上。

3.2 根據(jù)彈簧支吊架的具體型號，將彈簧支吊架本體緊固或焊接于相應(yīng)結(jié)構(gòu)物處，并保證在彈簧支吊架本體處于自然狀態(tài)下不受額外應(yīng)力的狀態(tài)，可以將彈簧支吊架與管道或設(shè)備順利連接為最佳。

3.3 將彈簧支吊架連接好后，對載荷調(diào)整螺栓進行調(diào)節(jié)。對于可變負載彈簧支吊，載荷調(diào)整螺栓可調(diào)至安裝載荷相應(yīng)刻度處，從而保證鎖定銷軸可以自由拔出。對于恒定負載彈簧支吊架載荷調(diào)整螺栓調(diào)至鎖定銷軸可以自由拔出即可。

3.4 檢查恒載彈簧支架轉(zhuǎn)體位移指示是否存在越限，指針卡阻或卡死于極限位置。變載彈簧支架是否存在異常變形、偏斜或者失載。

3.5 彈簧支吊架的結(jié)構(gòu)附件在安裝過程中是否存在卡阻或卡死現(xiàn)象。

3.6 檢查安裝后的彈簧支吊架是否會碰觸周圍結(jié)構(gòu)物，特別是彈簧吊架，其拉桿擺動區(qū)域是否存在硬碰撞，導(dǎo)致彈簧支架位移受阻或附件損壞。

3.7 將彈簧支吊架調(diào)節(jié)至上述鎖定狀態(tài)后，鎖定銷軸由于處于自由拔出狀態(tài)，安裝人員不應(yīng)將鎖定銷軸拔出，為避免被擾動脫落或拔出，安裝人員要對該處做好臨時綁扎（例如膠帶或帆布包裹等），如圖2所示。

3.8 等待管路系統(tǒng)的壓力試驗和以及調(diào)試工作的完善。水壓試驗時確定彈簧支吊架處于鎖定狀態(tài)，此時彈簧支吊架是剛性支架，可以避免由于過載而導(dǎo)致彈簧損壞。

3.9 管路的調(diào)試完成后，如作業(yè)方同意即可將鎖定銷軸拔出。如作業(yè)方不同意，則需留下記錄給作業(yè)方，待管路系統(tǒng)正式啟用前由作業(yè)方自行拔出。

圖2 彈簧吊架安裝實體圖

4 彈簧支吊架的調(diào)試

一般情況下，管道的實際工作載荷值與設(shè)計的設(shè)定的理論值會有偏差，當(dāng)偏差不大時，但也可能導(dǎo)致彈簧支吊架的鎖定銷被卡住，不能自由地取下。當(dāng)鎖定銷被卡住時不允許將鎖定裝置強行拆除，而要進行冷態(tài)調(diào)整。通常通過調(diào)整彈簧支吊架的支撐管和彈簧吊架的連接桿來提供適當(dāng)?shù)奈灰疲憧蓪㈡i定裝置輕松取下。當(dāng)管道上同時存在多處設(shè)置的彈簧支吊架時，一個彈簧支吊架的調(diào)整可能會導(dǎo)致另一處的應(yīng)力增加，所以這種調(diào)整通常需要重復(fù)進行，為了確認平衡，當(dāng)確定所有的鎖定銷都不受力時，才能從管路的一端到另一端依次拆除彈簧支吊架的鎖定裝置。彈簧支架的實際荷載與設(shè)計荷載偏差不大，施工完畢后即可投入使用。

倘若施工完畢后或管道正式投入使用時，發(fā)現(xiàn)彈簧支架的實際荷載與設(shè)計荷載偏差較大時，原位移槽的位移量不能滿足彈簧支架達到力矩平衡時，則需要在彈簧支架廠家的指導(dǎo)下，拔出載荷調(diào)整螺栓，使彈簧力矩與實際載荷力矩達到新的平衡后，重新插入后保證鎖定銷軸可以自由拔出。

管道開始運行前，要檢查所有彈簧支吊架的鎖定銷軸是否全部拆除，再檢查位移指示銷從安裝載荷到工作載荷（冷態(tài)到熱態(tài)）是否有卡阻現(xiàn)象。管道正常運行后，要經(jīng)常觀查記錄工作載荷和位移量是否正確；管道停止運行后，要檢查彈簧支吊架的冷態(tài)復(fù)位情況。

5 結(jié)語

彈簧支吊架和普通的剛性支架以及緩沖支架有著很大不同。本文從海洋工程管道專業(yè)建造施工的角度關(guān)注了彈簧支吊架在建造過程中三個環(huán)節(jié)的側(cè)重點，簡述了如何在管道建造的過程中檢查、安裝和調(diào)試彈簧支吊架，經(jīng)項目實際應(yīng)用效果較好，可在今后的項目中繼續(xù)完善施工方法，為同行提供可借鑒的實施方案。