管道支吊架的選用及設置

　　在進行管道設計時，首先要考慮滿足工藝要求，還要考慮設備、管道及其組成件的受力狀況，以保證安全運轉。管道應力分析是涉及多學科的綜合技術，是管道設計的基礎。在管道應力分析過程中，正確設置支吊架是一項重要的工作。支吊架選型得當，布置合理，所設計的管系不僅美觀，而且經濟安全。

　　1、作用

　　管道支吊架主要有以下幾個方面的作用：

　　(1)承受管道的重量荷載(包括管道自身載荷、隔熱或隔聲結構載荷和介質荷載等)。

　　(2)用于限制、控制和約束管道在任一方向的變形。

　　(3)用于限制或緩和往復式機泵進出口管道和由地震、風壓、水擊、安全閥排出反力等引起的管道振動。

　　2、位置及類型

　　管道支吊架的位置及其類型對已定管系的受力狀態的影響很大，主要有兩個方面：

　　(1)對管系的應力分布狀態、最大應力值、 管系的端點作用力和力矩有影響，因為這種管系端點的荷載將會傳遞到與該管端相聯接的設備上。因此，支吊架設置得當，能改善管系中的應力分布和端點受力以及力矩狀況。因此，管系的柔性不但受到管系形狀的影響，也受到所選定支吊架位置和類型的影響。

　　(2)支吊架的設置非常靈活，可變化的范圍 較大。支吊架的位置、數量和形式選擇往往因人而異。對同一個管系存在著多種支吊架設置方案，不同的設置形式將反映出不同的應力分布，應力值及端點受力。因此，在進行管道設計時，為使管系具有足夠的柔性，除了應注意管系走向和形狀外，支架位置和型式也是相當重要的。

　　2.1間距

　　支吊架間距尤其是水平管道的承重支吊架間距不得超過管道的允許跨距，以控制其撓度不超限。一般連續敷設的管道允許跨距應按三跨連續梁承受均布荷載時的剛度條件計算，按強度條件校驗，取剛度條件決定的跨距和強度條件決定的跨距中兩者的小值。

　　2.2 柔性

　　盡量利用管道的自支承作用，少設置或不設置支架。要利用管系的自然補償能力合理分配支 吊架點和選擇支吊架類型。

　　2.3 位移

　　有管托的管道縱向位移不得超過管托的長度;管托長度應留足余量，并排敷設的管道橫向位移不得影響相鄰管道。

　　2.4 生根條件

　　必須具備生根條件的支吊架一般可生根在地面、設備或建構筑物上。

　　2.5 類型

　　(1) 支吊架從限制性可分為3類：固定架、導向架和支托架(或單向止推架)。

　　(2) 支吊架從力學性能又可分為剛性支架和 彈性支架。

　　2.5.1剛性支架

　　從理論上說，剛性支架的剛度為無窮大，在外力荷載的作用下沒有變形，一般用在無垂直位移的地方。

　　2.5.2彈性支架

　　彈簧支吊架分為兩大類：可變彈簧支吊架和恒力彈簧支吊架：

　　(1) 可變彈簧支吊架的特性是當管系在垂直方向發生位移后彈簧壓縮或伸長，支點受力發生變化，管系在支點處的荷載將重新分配給附近支點，一般常指定其荷載變化率范圍為25%。

　　荷載變化率=|工作載荷-安裝載荷|×100≤25 %工作載荷

　　當可變彈簧無法滿足荷載變化率≯25%之要求時，即可選用恒力彈簧支吊架。

　　(2)恒力彈簧支吊架是管系上下(垂直)位移時，其荷載不變，即它的荷載變化率在理論上為零，此類支吊架適用于垂直位移量較大的管 系，或者荷載變化率要求嚴格的場合。

　　2.6 位置

　　確定管道支吊架位置有以下要點：

　　(1) 承重架距離應不大于滿足管道剛度及撓度要求下的最大間距。

　　(2) 在管道垂直段彎頭附近，或在垂直段重心以上做承重架，垂直段長時，可在下部增設導向架。

　　(3) 在集中荷載大的管道組成件附近設承重架，設在彎管和大直徑三通式分支管附近。

　　(4) 盡量使設備接口的受力減小。如支架靠近接口，對接口不會產生較大的熱脹彎矩。

　　(5) 支架的位置及類型應盡量減小作用力對被生根部件的不良影響。

　　(6) 對于復雜的管道，尤其是需要作詳細應力計算的管道，還應根據應力計算結果調整其支吊架的位置。

　　(7) 在敏感的設備(泵、壓縮機)附近，應設置支架，以防止設備口承受過大的管道荷載。

　　(8) 往復式壓縮機的吸入或排出管道以及其他有強烈振動的管道，宜單獨設置支架(支架生根于地面的管墩或管架上)，以避免將振動傳遞到建筑物上。

　　(9) 安全泄壓裝置出口管道應根據需要，考慮是否設置支架。

　　(10) 除振動管道外，應盡可能利用已有的建筑物構筑物的梁柱作為支架的生根點，且應考慮生根點所能承受的荷載，生根點的構造應能滿足生根件的要求。

　　(11) 管道支吊架應設在不妨礙管道與設備連接和檢修的部位，考慮維修方便，使拆卸管段時最好不需要做臨時支架。

　　3、選用原則

　　(1) 選用管道支吊架時，應按照支承點所承 受的荷載大小和方向、管道的位移情況、工作溫 度、是否保溫或保冷以及管道的材質等條件選用 合適的支吊架。

　　(2) 設計時應盡可能選用標準管托、管卡、 管吊。焊接型的管托、管吊比卡箍型的管托、管吊節省鋼材且制作簡單和施工方便。因此，除下列情況外，應盡量采用焊接型的管托和管吊：

　　①管內介質溫度≥400℃的碳素鋼管道;

　　②低溫管道;

　　③合金鋼材質的管道;

　　④生產中需要經常拆卸檢修的管道;

　　⑤架空敷設且不易施工焊接的管道;

　　⑥非金屬襯里管道。

　　(3) 防止管道過大的橫向位移和可能承受的沖擊荷載，以保證管道只沿著軸向位移一般在下列條件的管道上設置導向管托：

　　①安全閥出口的高速放空管道和可能產生振動的兩相流管道;

　　②橫向位移過大影響鄰近管道;

　　③固定支架之間的距離過長，可能產生橫向不穩定時;

　　④為防止法蘭和活接頭泄漏而要求不宜發生過大橫向位移的管道。

　　(4) 熱脹量超過100 mm的架空敷設管道應 選用加長管托，以免管托落到管橋梁下。

　　(5) 支架生根在鋼質設備上，若設備需熱處理時，應給設備專業提供墊板委托。當設備為合金材質，墊板材料應與設備材質相同。

　　(6) 生根在設備或土建平臺上荷載較大的支架位置、標高和荷載應事先與相關專業聯系。

　　(7) 凡需要限制管道位移量時，應考慮設置限位架。

　　(8) 當垂直方向有位移時，可選彈簧支吊架;彈簧根據具體情況可用于并聯和串聯。

　　(9) 當管道在支承點有垂直位移且要求支承 力的變化范圍在6%以內時，管系應采用恒力彈簧支吊架。

　　(10) 在管道支吊架通用圖中無法選出合適的支吊架時，可采取其它特殊形式支吊架。

　　(11) 在確保安全使用的前提下，優先選用標準管架和定型元件，以減少管架類型和非標準管架。

　　(12) 支吊架形式應能適應管道或生根設備材料及熱處理的要求。

　　(13) 支吊架形式應便于管道的拆卸檢修，有利于施工，并不妨礙操作及通行。當支吊架位于操作人員可能通過的地方且位置又較低時，應考慮取消三角支承或改為吊架。當管道經常拆卸時，應避免采用焊接結構。