管道布置中管道支架的選用及安裝

白喜權(quán)

（山西省安裝集團(tuán)股份有限公司，山西太原 030032）

0 引言

因?yàn)楣艿雷陨頍崦浝淇s，振動(dòng)等原因，對(duì)管道自身安全性產(chǎn)生了一定的影響。對(duì)管道合理進(jìn)行選用，合理對(duì)管道支架進(jìn)行設(shè)計(jì)，這對(duì)提升管道安全性有積極性的作用。管道支架的種類非常多，并且材料可供選擇的范圍多，科學(xué)合理對(duì)其進(jìn)行選擇能夠達(dá)到節(jié)約材料，節(jié)約建造成本的目的，尤其是針對(duì)一些振動(dòng)性相對(duì)較大，熱漲冷縮現(xiàn)象顯著的管道，對(duì)其科學(xué)合理進(jìn)行選擇尤其重要。

1 管道支架柱的布置

為了確保道路的安全通行，管道支架外邊緣和道路最小水平距離不能夠低于1.0cm。二是管道支架和附近建筑物最小水平凈距離管道支架和附近建筑物最小水平凈距離，在避開建筑物的同時(shí)，有門窗的墻壁或者是凸出來的外邊是3m，沒有門窗的墻壁或者是突出部分外邊是1.5m。三是管道支架和地面上建筑物、障礙物之間的立體交叉問題。當(dāng)管道支架聽過煙道，篩分間轉(zhuǎn)運(yùn)站或者是管道支架之間發(fā)生交叉碰撞的整個(gè)過程之中，必須要和有關(guān)工藝進(jìn)行協(xié)商并有效解決。為這一類問題進(jìn)行有效解決，可通過按比例繪制斷面圖，抓住有關(guān)位置控制點(diǎn)，相應(yīng)降低這一范圍內(nèi)的管道支架標(biāo)高。

由于工業(yè)建筑當(dāng)中，多個(gè)專業(yè)施工設(shè)計(jì)并不是同步完成，且不同類型基礎(chǔ)的尺寸大小跟埋深也不一樣，為此經(jīng)常會(huì)看見地下管道和管道支架的碰撞情況發(fā)生。為了對(duì)這一類型問題有效進(jìn)行解決，可以在不影響地下或者是地上管道走向的基礎(chǔ)之上，適當(dāng)對(duì)支架柱位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，與地下管道錯(cuò)開。二是地下管道位于支架柱基礎(chǔ)的下放或者是周邊的時(shí)候，在采取調(diào)整支架位置的時(shí)候，也要對(duì)支架柱的基礎(chǔ)進(jìn)行埋深處理，讓地下管道從基礎(chǔ)頂?shù)纳戏浇?jīng)過，或者讓支架柱基礎(chǔ)底標(biāo)高和地下管道底標(biāo)高齊平，適當(dāng)對(duì)支架柱的基礎(chǔ)形狀進(jìn)行改變。如把方形基礎(chǔ)改變成為長方形的基礎(chǔ)，促使地下管道從基礎(chǔ)通過。

2 管道支架的分類及其定義

依照支架的作用可以分為3個(gè)大類：承重架、限制性支架以及減振架。

2.1 承重架

用于承受管道自身重力和其他垂直向下載荷的支吊架。①滑動(dòng)架。在支撐點(diǎn)下方支撐的托架，除了垂直方向的支撐力以及水平方向的摩擦力之外，沒有其他任何的阻力。②彈簧架。包括恒力彈簧架跟可變彈簧架兩種類別。③剛性吊架。在支撐點(diǎn)上方通過懸吊的形式去承受來自于管道自身的重力，以及其他垂直向下的載荷力，吊桿是一種受拉的狀態(tài)。④滾動(dòng)支架。使用滾筒支撐，摩擦力相對(duì)小一些。

2.2 限制性支架

用以來組織，限制或者是控制管道系統(tǒng)熱位移的一種支架。①導(dǎo)向架。讓管道只可以朝著軸向進(jìn)行一定的一種支架，并且避免因?yàn)楣艿缽澢蛘呤桥ぞ囟a(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)。②限位架。其主要作用就是限制線的位移。在所制約的軸線方面，最少會(huì)有一個(gè)方向遭受到制約。③定值限位架。在任意一軸線之上，對(duì)管道位移進(jìn)行限制，直至所要求的數(shù)值，這就是我們所說的定值限位架。④固定架。對(duì)管道的所有位移進(jìn)行有效限制。

2.3 減震器

用來控制或者是減少除了重力以及熱膨脹效應(yīng)之外的全部的力作用所產(chǎn)生的管道振動(dòng)支架。減震器有3種類別，分別是彈簧、油壓、機(jī)械。

3 影響支架位移的幾個(gè)因素

熱力管道在安裝的整個(gè)過程之中會(huì)涉及非常多的管道元件，其中影響到支架位移量的有5種：膨脹彎、固定支架、導(dǎo)向支架、滑動(dòng)支架、金屬的熱膨脹。

3.1 膨脹彎

正常的熱力管道在整個(gè)安裝過程之中都設(shè)置有大量的膨脹彎，膨脹彎設(shè)置主要就是為了對(duì)管道受熱整個(gè)過程之中的膨脹量進(jìn)行吸收，其設(shè)置在管道應(yīng)力計(jì)算的時(shí)候必須要統(tǒng)一對(duì)其進(jìn)行考慮分析。具體而言，膨脹彎的設(shè)置在直管段30m到50m左右最合適，太小就浪費(fèi)材料，施工成本也會(huì)增加，還會(huì)引發(fā)壓力及溫度上的損失，太大則支架位移量較大，容易導(dǎo)致支架受力較大及滑落。

3.2 固定支架

固定支架施工是熱力管道在安裝過程之中的關(guān)鍵，如果設(shè)置不合理或者是施工過程中遺漏就會(huì)埋下安全隱患。固定支架的作用主要就是把管道膨脹量分段進(jìn)行控制，防止整段管道的膨脹量集中在一起，其和膨脹彎都不能夠缺少，共同對(duì)管道熱位移進(jìn)行科學(xué)合理的控制。在管道投入使用之前，一定要嚴(yán)格對(duì)固定支架的設(shè)置進(jìn)行檢查，查看是否嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行安裝和固定，不然就會(huì)使得管支架整體出現(xiàn)滑落的情況，引發(fā)安全事故。

3.3 導(dǎo)向支架

導(dǎo)向直接主要就是對(duì)管道位移的方向進(jìn)行有效的控制，一般情況下都是在蒸汽管道進(jìn)汽輪機(jī)前的一段管道上使用比較多一些，用以對(duì)管道進(jìn)行控制，向指定的方向膨脹，防止機(jī)組和管道間產(chǎn)生太大的應(yīng)力，引起機(jī)組的振動(dòng)過大。

3.4 滑動(dòng)支架

滑動(dòng)支架主要就是用來對(duì)管道重量進(jìn)行支撐，并且伴隨著管道的膨脹進(jìn)行自由運(yùn)動(dòng)。支架預(yù)偏移量的控制就是針對(duì)滑動(dòng)支架，其伴隨管道進(jìn)行移動(dòng)18，一旦位移量太大，就會(huì)使得支架從管廊上滑落，引發(fā)事故。

3.5 金屬的熱膨脹

管道支架位移主要就是遭受到了熱膨脹帶來的影響，不同材質(zhì)管道在不同溫度下其熱膨脹系數(shù)也不同，為此熱膨脹量也有所不同。通過熱力管道的線膨脹系數(shù)能夠?qū)艿酪约爸Ъ茉诓煌瑴囟戎碌拇笾挛灰屏窟M(jìn)行有效計(jì)算。集中常見的熱力管道線膨脹系數(shù)見表1。

表1 常用航材平均線膨脹系數(shù)

4 管道支架的選擇原則

4.1 管道支架位置的確定

配管設(shè)計(jì)人員在管道布置的整個(gè)過程之中，必須要同時(shí)對(duì)支架位置以及設(shè)置的各方面是否具備合理性進(jìn)行充分考慮以及分析。這同時(shí)也是管道和支架設(shè)計(jì)人員共同所要求的。管道支架位置確定需要考慮的因素主要有以下8個(gè)方面。

（1）承重架的距離不能夠比支架最大間距大，有壓力脈動(dòng)的管道必須要依照要求的管道固有頻率對(duì)支架的間距進(jìn)行決定，防止共振發(fā)生。

（2）盡可能運(yùn)用已經(jīng)有的土建結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行支撐，以及在管廊的梁柱上進(jìn)行支撐，結(jié)合a的間距對(duì)其進(jìn)行考慮并分析。

（3）做柔性分析的管道，支架的位置按照實(shí)際的分析情況決定，并且將支撐的可能性進(jìn)行考慮和分析。

（4）在垂直管位置彎頭周圍，或者是垂直段重心以上做承重架，垂直段長的時(shí)候，可以在下面增加設(shè)置導(dǎo)向架。

（5）在集中載荷大的管道組成周圍對(duì)承重架進(jìn)行有效的設(shè)置。

（6）盡可讓設(shè)備接口受力減小。例如支架靠近接口，對(duì)接口并不會(huì)產(chǎn)生比較大的熱脹彎矩。

（7）為了后期的維修盡可能方便快捷，在對(duì)管道進(jìn)行拆卸的整個(gè)過程中，最好不要做臨時(shí)支架。

（8）支架的位置以及類型必須要盡可能減少作用力對(duì)被生根部件會(huì)產(chǎn)生的負(fù)面影響。

4.2 滑動(dòng)架

導(dǎo)向架是讓管道只可以朝著軸向進(jìn)行移動(dòng)的一種支架，并且阻止因?yàn)閺澗鼗蛘呤桥ぞ囟鴮?dǎo)致的旋轉(zhuǎn)。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的因素，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)限制側(cè)向線位移的作用。導(dǎo)向架就是在滑動(dòng)架基礎(chǔ)之上，對(duì)管道方向束縛進(jìn)行了一定的增加，避免管線側(cè)向位移等情況的出現(xiàn)。導(dǎo)向架一般設(shè)置在應(yīng)力管線上，通過應(yīng)力專業(yè)對(duì)應(yīng)力的管徑進(jìn)行科學(xué)合理計(jì)算之后才能夠給出。但是在日常配管過程之中，以下4個(gè)方面我們應(yīng)當(dāng)自信對(duì)導(dǎo)向架進(jìn)行有效設(shè)置。

（1）在輸送材料的管廊上，尤其是長距離輸送時(shí)，如果沒有對(duì)膨脹彎進(jìn)行設(shè)置，在設(shè)置兩個(gè)滑動(dòng)架以后就必須要設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向架，通過這一個(gè)導(dǎo)向架限制其發(fā)生橫向位移的可能。

（2）管廊上管道方向有所改變以后，必須要在對(duì)應(yīng)位置上對(duì)導(dǎo)向架進(jìn)行有效設(shè)置。

（3）由塔頂輸送下來的物料管線，第一個(gè)支架之后的支架都必須要設(shè)置為立管上的導(dǎo)向架。支架必須要設(shè)置成為四個(gè)方向的導(dǎo)向架，避免管道因?yàn)轱L(fēng)荷載引發(fā)的搖晃。

（4）調(diào)節(jié)閥出口的第一個(gè)支架必須要設(shè)置成為導(dǎo)向架。

4.3 固定架

固定架是不允許支撐點(diǎn)存在三個(gè)軸線的全部位移或者是角位移的支架。固定架是保護(hù)性的支架，大部分情況下都強(qiáng)制設(shè)置成為固定性的支架。其主要的目的就是降低管道發(fā)生震動(dòng)等可能性概率。一般情況下，以下幾種情況固定架一直要設(shè)置。①在長距離輸送的管廊當(dāng)中，針對(duì)那一些有膨脹彎的管線而言，兩個(gè)膨脹彎一定要具備最少一個(gè)固定架。其主要的目的就是為了讓兩個(gè)固定架之間的管道應(yīng)力可以全部消失在膨脹彎上。②塔頂輸送下來的管線，第一個(gè)支架必須要設(shè)置成為固定架，其作用就是為了管口的受力情況進(jìn)行緩解。支架必須要設(shè)置在分頭焊縫下方大于500mm的位置。③調(diào)節(jié)閥前必須要設(shè)置一個(gè)固定架，其設(shè)置的主要目的就是為了避免調(diào)節(jié)閥因?yàn)榍昂蟮膲毫?，溫度等不同而引發(fā)的振動(dòng)情況發(fā)生。

5 管道支座的選擇

管道支座主要分成固定支座、滑動(dòng)以及滾動(dòng)支座3種。管道固定支座用在固定支架上。因?yàn)楣艿赖目v向水平推力相對(duì)較大的因素，需要通過固定支座傳遞到固定的支架上，為此一般使用管道和管托進(jìn)行焊接，管托跟支架柱頂部埋件焊接的連接方式。與此同時(shí)，為了確保頂部埋件受力安全可靠，經(jīng)常在頂部埋件下方設(shè)置抗剪的連接件。

管道滑動(dòng)支座跟滾動(dòng)支座使用在活動(dòng)支架上，活動(dòng)支架主要就是承受管道自身的垂直載荷力以及水平摩擦力。為了將水平的摩擦力盡可能降低，之前使用低摩擦寫書的滾動(dòng)支座開展工作。因?yàn)闈L動(dòng)支座滾軸在使用的過程之中會(huì)出現(xiàn)銹化的可能性，影響滾軸滾動(dòng)，摩擦效果也會(huì)受到一定的影響。為此，現(xiàn)階段很少會(huì)使用滾動(dòng)支座開展工作。

為了對(duì)滾動(dòng)支座出現(xiàn)的問題進(jìn)行針對(duì)性的解決，并且同時(shí)達(dá)到滾動(dòng)支座低摩擦系數(shù)的效果?，F(xiàn)階段進(jìn)行使用聚四氟已烯滑動(dòng)支座，也就是指在鋼板之間的滑動(dòng)面上涂上聚四氟乙烯材料。因?yàn)檫@一材料自身摩擦系數(shù)不高，且承載能力出色，其滑動(dòng)支座滑動(dòng)摩擦系數(shù)能夠控制在0.10以下，使用壽命以及低摩擦效果都具有優(yōu)勢(shì)。

6 管道支架安裝質(zhì)量通病與防治

（1）支架間距太小或者是太大。

預(yù)防：安裝單位技術(shù)部門一定要住處支架布置方案，安裝過程中重視檢查工作。

（2）活動(dòng)支架安裝沒有預(yù)留偏移量。

預(yù)防：認(rèn)真對(duì)管道的熱膨脹情況展開研究以及分析，對(duì)各個(gè)支架處的熱膨脹量進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)過程中不能夠遺漏對(duì)這一問題的考慮分析，在圖紙會(huì)審跟編制施工方案的整個(gè)過程之中也要分析因?yàn)闊崤蛎浂l(fā)的位移情況，必要的時(shí)候要給出預(yù)留偏移量的指令，并且認(rèn)真對(duì)其進(jìn)行落實(shí)。

（3）束架構(gòu)造或或者是材料的實(shí)際規(guī)格與相關(guān)要求不吻合。

預(yù)防：設(shè)計(jì)必須要制定所選用的支架圖紙或者是提供支架標(biāo)準(zhǔn)圖；相關(guān)施工單位中的技術(shù)部門一定要在施工方案過程中選用支架構(gòu)造跟支架規(guī)格表，并且標(biāo)明使用的位置，要經(jīng)技術(shù)主管審批同意才可以遵照安裝；質(zhì)檢部門必須要對(duì)質(zhì)量嚴(yán)格進(jìn)行把關(guān)。

（4）其他：如支架的定位線和管道定位線無法重合；焊縫過寬，高度不足，雙面焊變成了單面焊；螺絲連接的時(shí)候螺口外露太少，應(yīng)該當(dāng)墊片的位置不放墊片等。只要在暗轉(zhuǎn)之前將交底工作落實(shí)到位，在安裝的整個(gè)過程中一直堅(jiān)持自檢自查的良好習(xí)慣，這一些通病都能夠有效克服。

7 結(jié)語

在管道布置的整個(gè)過程之中，管架是非常關(guān)鍵的組成部分，是和管道緊密聯(lián)系的結(jié)構(gòu)部分。管架如果在選用以及安裝過程之中存在不合理的情況，管系有可能就會(huì)遭受到破壞。面對(duì)此種基本情況，管道直接的正確設(shè)置是裝置安裝運(yùn)行的重要保障。