壓力管道支吊架的分類及定期檢驗(yàn)要點(diǎn)

郝 偉

壓力管道支吊架的分類及定期檢驗(yàn)要點(diǎn)

郝 偉

（大連鍋爐壓力容器檢驗(yàn)檢測(cè)研究院有限公司， 遼寧 大連 116013）

簡(jiǎn)述了壓力管道支吊架的分類，按照主要功能和用途分為承受載荷、限制位移、控制振動(dòng)三類，介紹了幾種常見(jiàn)管道支吊架的結(jié)構(gòu)形式及其特性，歸納總結(jié)了壓力管道支吊架的檢驗(yàn)要點(diǎn)，以期為壓力管道定期檢驗(yàn)中的支吊架檢驗(yàn)提供一定的參考。

壓力管道； 支吊架； 分類； 定期檢驗(yàn)

壓力管道作為八大類特種設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域不可或缺的介質(zhì)運(yùn)輸工具。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，壓力管道數(shù)量也急劇增加，截至2020年底，全國(guó)登記壓力管道數(shù)量為101.26萬(wàn)km[1]。

管道支吊架是指用以承受管道載荷、限制管道位移、控制管道振動(dòng)，并將載荷傳遞至承載結(jié)構(gòu)上的各類組件或裝置[2]，是壓力管道的重要組成部分，一般由管道連接部件、功能鍵、中間連接部件和承載結(jié)構(gòu)生根部件組成。管道支吊架是壓力管道的重要支撐件[3]，其工作狀態(tài)的好壞關(guān)乎管道系統(tǒng)的應(yīng)力狀態(tài)，將直接影響到壓力管道能否安全運(yùn)行[4]。

管道支吊架檢驗(yàn)是壓力管道定期檢驗(yàn)中宏觀檢驗(yàn)的一項(xiàng)內(nèi)容[5]，因壓力管道定期檢驗(yàn)規(guī)范中對(duì)于支吊架檢驗(yàn)的描述僅寥寥數(shù)語(yǔ)，且管道支吊架種類繁多、形式各異，很多檢驗(yàn)人員對(duì)管道支吊架不甚了解，故管道支吊架的檢驗(yàn)長(zhǎng)期以來(lái)未得到檢驗(yàn)人員的足夠重視。因此了解管道支吊架的分類、結(jié)構(gòu)形式及特性，總結(jié)壓力管道支吊架的檢驗(yàn)要點(diǎn)，對(duì)于檢驗(yàn)人員進(jìn)行壓力管道定期檢驗(yàn)中的支吊架檢驗(yàn)至關(guān)重要。

1 管道支吊架分類

管道支吊架種類繁多、型式多樣，但其功能和用途可概括為以下三個(gè)方面：承受管道載荷、限制管道位移、控制管道振動(dòng)[6]。依據(jù)支吊架的上述功能和用途，可將管道支吊架劃分為三大類[7-10]；其中，主要用來(lái)承受管道載荷的支吊架型式包括：恒力支吊架、變力彈簧支吊架、剛性吊架、滑動(dòng)支架、滾動(dòng)支架；主要用來(lái)限制管道位移的支吊架型式主要有：導(dǎo)向裝置、限位裝置、固定支架；主要用來(lái)控制管道振動(dòng)的支吊架型式主要有：減振裝置、阻尼裝置。其實(shí)對(duì)某一種管道支吊架而言，可能同時(shí)存在3種功用，上述三大類型的劃分只是按照其主要功用來(lái)進(jìn)行的。

管道支吊架包括支架和吊架2種，不加區(qū)分時(shí)統(tǒng)稱為支吊架。支架是指從管道的下部進(jìn)行支撐，其構(gòu)件主要受壓；吊架是指從管道上方來(lái)吊掛，其構(gòu)件主要受拉。管道支吊架通常由管部、功能鍵、連接件和根部中的一個(gè)或幾個(gè)部件組成。管部是管道連接部件的簡(jiǎn)稱，是支吊架與管子或管子絕熱層直接相連的部件，常見(jiàn)的有管座、管卡、管夾、焊接吊板等；功能鍵是管道支吊架中各種實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的部件或組件，如恒力彈簧組件、變力彈簧組件、彈簧減震器等；根部是管道支吊架生根部件的簡(jiǎn)稱，根部與承載結(jié)構(gòu)直接連接，包括懸臂梁、簡(jiǎn)支梁、三腳架等輔助鋼結(jié)構(gòu)；連接件是管道支吊所有連接部件的簡(jiǎn)稱，它是用以連接管部與功能件、管部與根部、功能件與根部以及自身相互連接的部件，常見(jiàn)的有螺紋、螺紋吊桿、花籃螺母、螺紋吊桿、環(huán)形耳子、U形耳子、吊板等[2]。

1.1 承受管道載荷的支吊架

1.1.1 恒力支吊架

恒力支吊架根據(jù)力矩平衡原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用彈簧裝置和機(jī)械結(jié)構(gòu)，用來(lái)承受管道垂直方向的載荷，其承載力基本保持恒定（不變或變化極?。浑S著管道垂直位移的改變而發(fā)生變化，因而不會(huì)給管道帶來(lái)附加應(yīng)力。恒力支吊架主要包括恒力彈簧支架和恒力彈簧吊架2種類型。恒力支吊架主要應(yīng)用于管道支吊點(diǎn)處允許有垂直位移，但要求在整個(gè)垂直行程內(nèi)支吊架的承載力基本保持不變的場(chǎng)合。

1.1.2 變力彈簧支吊架

變力彈簧支吊架利用彈簧壓縮或拉伸產(chǎn)生的彈簧力來(lái)承載載荷，在承受管道垂直方向的載荷時(shí)，其承載力隨著管道垂直位移的變化而變化[11-13]。變力彈簧支吊架包括變力彈簧支架和變力彈簧吊架2種類型。變力彈簧支吊架主要由圓柱螺旋彈簧、罩筒、位移指示板及松緊螺母等零件組成。變力彈簧支吊架主要應(yīng)用于管道支吊點(diǎn)處允許有垂直位移，但在整個(gè)垂直行程內(nèi)支吊架的承載力允許一定程度變化的場(chǎng)合。

1.1.3 剛性吊架

剛性吊架采用帶有鉸接吊桿從上方吊掛管道的結(jié)構(gòu)，在管道垂直方向呈剛性約束，用來(lái)限制管道豎直向下的位移，但不限制管道因熱脹或冷縮產(chǎn)生的水平位移，剛性吊架承受管道在垂直方向的載荷[14]。剛性吊架主要應(yīng)用于管道不發(fā)生垂直位移或垂直位移量很小，且管系允許在垂直方向予以約束的場(chǎng)合。剛性吊架的優(yōu)點(diǎn)是載荷承載能力強(qiáng)，可增強(qiáng)系統(tǒng)的剛性。

1.1.4 滑動(dòng)支架

滑動(dòng)支架是剛性支架的一種，利用可以滑動(dòng)的底板來(lái)支撐管道，承載管道垂直方向載荷，約束管道支點(diǎn)處豎直向下位移，但不限制水平方向位移[15]。滑動(dòng)支架僅對(duì)管道起到支撐作用，不會(huì)對(duì)管道在膨脹方向上產(chǎn)生反作用力?；瑒?dòng)支架主要應(yīng)用于允許管道在支撐面內(nèi)自由移動(dòng)的場(chǎng)合。

1.1.5 滾動(dòng)支架

滾動(dòng)支架是剛性支架的一種，是將管道支撐在滾動(dòng)部件上的剛性支架，承載管道垂直方向載荷，約束管道支點(diǎn)處豎直向下位移，但不限制管道水平面內(nèi)軸向位移[15]。滾動(dòng)支架采用管道滑脫與支架之間加入滾柱或滾珠，使管道與支架之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由滑動(dòng)變?yōu)闈L動(dòng)，從而使滑動(dòng)摩擦力變?yōu)闈L動(dòng)摩擦力，減小了摩擦力。滾動(dòng)支架主要應(yīng)用于允許管道在水平面內(nèi)沿軸線方向自由位移的場(chǎng)合。

1.2 限制管道位移的支吊架

1.2.1 導(dǎo)向裝置

導(dǎo)向裝置是用來(lái)引導(dǎo)管道沿預(yù)定方向位移，而限制其他方向位移的裝置[2]。導(dǎo)向支架為最常見(jiàn)的用于水平管道的導(dǎo)向裝置，這時(shí)導(dǎo)向支架也可承受包括管道重力載荷在內(nèi)的垂直向下載荷[15]。導(dǎo)向支架不但限制管道的垂直位移，而且限制管道在水平面內(nèi)某一個(gè)方向上的位移，即限制管道沿徑向或軸向某一個(gè)方向上的位移。導(dǎo)向裝置主要應(yīng)用于需要引導(dǎo)管道的位移方向或需要限制特定方向管道位移的場(chǎng)合。

1.2.2 限位裝置

限位裝置是用以約束或部分限制管道系統(tǒng)在支吊點(diǎn)處某一個(gè)或幾個(gè)方向位移的裝置[2]。限位裝置一般不用來(lái)承受管道垂直方向上的載荷。限位裝置主要應(yīng)用于管系中需要限制某一個(gè)或幾個(gè)方向位移的場(chǎng)合。

1.2.3 固定支架

將管系在支吊點(diǎn)處完全約束而不產(chǎn)生任何線位移和角位移的剛性裝置[2]。固定支架主要應(yīng)用于管道不允許有任何方向位移的場(chǎng)合[16]。

1.3 控制管道振動(dòng)的支吊架

1.3.1 減振裝置

減振裝置是控制管道低頻高幅晃動(dòng)或高頻低幅振動(dòng)，對(duì)管系的熱脹和冷縮有一定約束的裝置[2]。減振裝置最常見(jiàn)的型式為彈簧減振器，彈簧減振器可由一個(gè)或多個(gè)彈簧通過(guò)適當(dāng)?shù)倪B接組成，能夠產(chǎn)生一個(gè)使管道回復(fù)到正常位置的作用力。減振裝置主要應(yīng)用于限制管道晃動(dòng)及振動(dòng)的場(chǎng)合。

1.3.2 阻尼裝置

阻尼裝置是承受管道地震載荷或沖擊載荷，控制管系高速振動(dòng)位移，同時(shí)允許管系自由地?zé)崦浝淇s的裝置[2]。常見(jiàn)的阻尼裝置有液壓式阻尼器和機(jī)械式阻尼器2種類型。阻尼裝置主要應(yīng)用于管系承受地震載荷或沖擊載荷，需要控制管系高速振動(dòng)位移的場(chǎng)合。

表1 管道支吊架用途

2 管道支吊架定期檢驗(yàn)要點(diǎn)

管道支吊架在設(shè)計(jì)、制造及安裝等各個(gè)階段需進(jìn)行多種試驗(yàn)與檢驗(yàn)，試驗(yàn)的層次結(jié)構(gòu)如圖1，檢驗(yàn)的層次結(jié)構(gòu)如圖2。

圖1 試驗(yàn)的層次結(jié)構(gòu)圖

圖2 檢驗(yàn)的層次結(jié)構(gòu)圖

對(duì)于管道支吊架，不僅在設(shè)計(jì)、制造、安裝各環(huán)節(jié)的試驗(yàn)和檢驗(yàn)十分重要[17]，應(yīng)予以重視，而且其使用過(guò)程中的檢驗(yàn)更為重要。管道支吊架在使用過(guò)程中，因使用工況及環(huán)境因素的影響，可能會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞、腐蝕、卡澀等問(wèn)題，將影響支吊架在管道系統(tǒng)中的預(yù)期作用與功效，勢(shì)必改變管道系統(tǒng)的應(yīng)力狀態(tài)，也將影響管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行。壓力管道定期檢驗(yàn)是一種由專業(yè)特種設(shè)備檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)按照一定的時(shí)間周期進(jìn)行的、管道安全狀況的符合性驗(yàn)證活動(dòng)[5]，是對(duì)壓力管道重要的全面檢驗(yàn)。管道支吊架檢驗(yàn)作為壓力管道定期檢驗(yàn)中宏觀檢驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)管道的安全運(yùn)行具有重要意義。

管道支吊架定期檢驗(yàn)主要是檢查壓力管道運(yùn)行后支吊架的運(yùn)行狀況或完好狀況，檢驗(yàn)要點(diǎn)總結(jié)如下[18-21]：

1）支吊架是否存在設(shè)置不當(dāng)?shù)那闆r；

2）支吊架是否損壞、脫落、變形、腐蝕；

3）支吊架部件上的焊接接頭或部件與管道間的焊接接頭是否開(kāi)裂或存在宏觀裂紋；

4）支吊架的承載結(jié)構(gòu)是否異常；

5）支架與管道接觸部位有無(wú)積水現(xiàn)象；

6）管道環(huán)焊縫距支吊架的凈距是否符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求（GB/T 20801—2020規(guī)定不小于50 mm）；

7）恒力彈簧支吊架與變力彈簧支吊架的載荷和行程指示器是否越限；

8）恒力彈簧支吊架與變力彈簧支吊架的位置鎖定裝置是否處于正確狀態(tài)；

9）變力彈簧支吊架是否失載或偏斜；

10）固定支架是否牢固可靠；

11）導(dǎo)向支架間隙是否合適，有無(wú)卡澀現(xiàn)象；

12）滑動(dòng)支架、滾動(dòng)支架等活動(dòng)支架的位移情況和導(dǎo)向性能是否正常；

13）阻尼裝置、減振裝置的位移是否異常，液壓阻尼裝置的液位是否正常。

3 結(jié)束語(yǔ)

壓力管道支吊架在整個(gè)管道工程的投資中，所占比重并不大[22]，但其對(duì)壓力管道的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，然而管道支吊架的檢驗(yàn)往往未得到足夠重視。支吊架種類繁多，其結(jié)構(gòu)特性、與管道的連接方式也各有不同，了解熟悉不同類型管道支吊架，對(duì)于支吊架的檢驗(yàn)至關(guān)重要。在壓力管道定期檢驗(yàn)中，認(rèn)真進(jìn)行管道支吊架的檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)支吊架設(shè)置不當(dāng)、缺失、損壞等異常情況，并及時(shí)進(jìn)行維修與調(diào)整，消除安全隱患，有助于壓力管道的安全運(yùn)行。

［1］國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局.市場(chǎng)監(jiān)管總局關(guān)于2020年全國(guó)特種設(shè)備安全狀況的通告[Z] .

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［3］壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第1部分：總則：GB/T 20801.1—2020 [S].

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Classification and Key Points in Periodic Inspection of Pressure Pipe Supports and Hangers

（Dalian Boiler and Pressure Vessel Inspection Research Institute Co., Ltd., Dalian Liaoning 116013, China）

The classification of pressure pipe supports and hangers was introduced. According to the main functions and uses, they can be divided into three categories: bearing load, limiting displacement and controlling vibration. The structure forms and characteristics of several common pipe supports and hangers were introduced. The inspection points of supports and hangers in periodic inspection of pressure pipe were summarized. The paper can provide some reference for the inspection of supports and hangers in periodic inspection of pressure pipe.

Pressure pipe; Supports and hangers; Classification; Periodic inspection

2021-04-14

郝偉（1985-），男，吉林省吉林市人，工程師，碩士，2011年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)熱能工程專業(yè)，研究方向：承壓類特種設(shè)備檢驗(yàn)。

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1004-0935（2021）06-0805-04