李玉國(guó)

郝　偉　東華工程科技股份有限公司　合肥　230024

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化工現(xiàn)場(chǎng)管道支吊架常見(jiàn)問(wèn)題

李玉國(guó)*

郝偉東華工程科技股份有限公司合肥230024

摘要結(jié)合多個(gè)化工現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中出現(xiàn)的管道支吊架常見(jiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)闡述了化工裝置中管道支吊架的類型、作用及選用意圖，從設(shè)計(jì)與施工的角度著重強(qiáng)調(diào)了管道支吊架需要注意的相關(guān)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞化工現(xiàn)場(chǎng)管道支吊架設(shè)計(jì)施工

管道支吊架作為化工裝置的重要組成部分，其合理設(shè)計(jì)與正確施工對(duì)工程項(xiàng)目至關(guān)重要。多年的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢查中，管道支吊架的施工存在各種各樣的問(wèn)題。而相比其他“三查四定”對(duì)象，業(yè)主與施工單位對(duì)管道支吊架的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。多數(shù)情況下，業(yè)主與施工單位對(duì)管道支吊架的類型選用及設(shè)計(jì)意圖知之甚少，即使是在按圖施工的情況下，也會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，為化工裝置的正常運(yùn)行埋下安全隱患。

1滑動(dòng)支架

滑動(dòng)支架是化工管道上使用最多也是最常見(jiàn)的一種管架。該類支架支撐管道起承重作用，而不限制管道在水平面內(nèi)的任何熱脹冷縮運(yùn)動(dòng)。

就現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況來(lái)講，該類支架常常出現(xiàn)以下錯(cuò)誤。

(1)滑動(dòng)支架誤做成了固定支架，造成管道不能在高溫或低溫下進(jìn)行熱脹冷縮滑動(dòng)。例如：與預(yù)埋板焊接、用螺栓固定底板、底板陷入地坪等。

這種情況容易造成管道變形、基礎(chǔ)開裂、焊口撕裂或法蘭變形泄漏等。需要說(shuō)明的是，裝置內(nèi)由于管線一般不長(zhǎng)，設(shè)置固定支架的情況很少；裝置外或管廊上由于管線一般較長(zhǎng)，需要設(shè)置補(bǔ)償裝置(π補(bǔ)或膨脹節(jié))或增強(qiáng)管道的穩(wěn)定性時(shí)，固定支架相對(duì)才會(huì)多一些?？傮w來(lái)講，全廠設(shè)置的固定支架都是很少的。因而，如果存在固定支架，應(yīng)該核實(shí)有關(guān)設(shè)計(jì)文件，確保施工無(wú)誤。

(2)滑動(dòng)支架支腿較高，管道不易滑動(dòng)，而且較大的彎矩很容易導(dǎo)致管道與支腿焊接處產(chǎn)生應(yīng)力集中，甚至開裂。另外，管道支腿較高，其剛度較弱，倘有較大振動(dòng)，容易導(dǎo)致管道晃動(dòng)，不利于裝置的安全運(yùn)行，見(jiàn)圖1。建議當(dāng)支腿高度≤300mm時(shí)，可以在支架底面上做鋼對(duì)鋼滑動(dòng)；當(dāng)支腿高度>300mm時(shí)，需要將滑動(dòng)支架拆成兩部分，即上面為200～300mm的支腿，底部焊接適當(dāng)大小的鋼板，下面為另一支腿，頂部也焊接適當(dāng)大小的鋼板，與上部支腿可以產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，且應(yīng)保證下部支腿固定牢靠。

圖1　滑動(dòng)支架支腿較高(修改前后對(duì)比)

(3)人為添加一些附屬部件，例如卡箍、角鋼等，限制了熱力管道的自由膨脹，見(jiàn)圖2。施工過(guò)程中，由于工人對(duì)管道支吊架的認(rèn)識(shí)水平不到位或不夠重視等因素，對(duì)滑動(dòng)支架隨意添加附屬部件。另外，也有某些附屬部件是起臨時(shí)輔助作用，但應(yīng)進(jìn)行記錄并及時(shí)拆除，以免阻礙管道的熱脹冷縮。

圖2　滑動(dòng)支架隨意添加附屬部件

(4)滑動(dòng)支架處于懸空的狀態(tài)，見(jiàn)圖3。如果這種情況出現(xiàn)在沒(méi)有閥門或法蘭的地方，影響較小，但是為了保證安全，還是應(yīng)該避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象；如果出現(xiàn)在有閥門或法蘭的地方，容易導(dǎo)致法蘭或者閥門的變形，進(jìn)而引起有毒有害介質(zhì)的泄漏。尤其是對(duì)于動(dòng)設(shè)備，必然會(huì)引起管系的振動(dòng)，影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至導(dǎo)致裝置停車。

圖3　滑動(dòng)支架懸空

2彈簧支吊架

彈簧支吊架[1除用來(lái)支撐管道起承重作用外，還允許管道在豎直方向上有一定的位移量。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，該類支架常常出現(xiàn)以下錯(cuò)誤情形。

(1)彈簧支架頂部荷重板與管托底板點(diǎn)焊，見(jiàn)圖4。這種情況在化工現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中普遍存在。究其原因，是施工人員對(duì)彈簧支吊架缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，所以安裝彈簧時(shí)比較隨意。正常情況下，彈簧支架的作用是在管道熱脹冷縮時(shí)，隨著管道上下移動(dòng)的同時(shí)，還可以支撐管道。另外，管道托架與彈簧頂部的荷重板應(yīng)該是保持相對(duì)滑動(dòng)的。如果焊接的話，管道會(huì)帶著彈簧荷重板一起移動(dòng)，這樣彈簧反而限制了管道的自由膨脹，并且由于荷重柱的傾斜，很可能會(huì)卡在內(nèi)部的中心管上，導(dǎo)致彈簧上下移動(dòng)困難，進(jìn)而影響管道的安全運(yùn)行。對(duì)于這種情況，應(yīng)將焊點(diǎn)去除并打磨

圖4　彈簧支架荷重板存在點(diǎn)焊

平整，以利于兩者的相對(duì)滑動(dòng)。

(2)彈簧支架底板未固定或焊接不牢(點(diǎn)焊)，見(jiàn)圖5。這種情況在化工現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中比較常見(jiàn)。按照規(guī)范要求，彈簧支架底板應(yīng)該用螺栓把緊，但現(xiàn)場(chǎng)很多都采用底板焊接的方式固定，不利于彈簧支架的更換與維護(hù)。更有甚者，某些彈簧支架未采用任何方式進(jìn)行固定。另外需要說(shuō)明的是，雖然從設(shè)計(jì)的角度講并不推薦使用焊接的固定方式，但既然采用焊接進(jìn)行固定，也應(yīng)該焊接牢靠。而現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)有些彈簧支架底板只是點(diǎn)焊，甚至底板與基礎(chǔ)之間存在間隙，這些問(wèn)題都會(huì)影響裝置的安全運(yùn)行。

圖5　彈簧支架底板固定不牢

(3)彈簧架定位塊未拔除或未去除捆扎帶，見(jiàn)圖6。彈簧支吊架的定位塊一共有4個(gè)(前后兩組、每組上下各一)，其作用是在支吊架出廠試驗(yàn)完畢后，根據(jù)用戶提供的安裝載荷，將彈簧指示板鎖定在相應(yīng)的位置上，使其暫處于剛性狀態(tài)。只有管道經(jīng)清洗、水壓試驗(yàn)之后且蒸汽吹掃之前，才能去除上、下定位塊，將管道投入使用。

對(duì)于這種情況，應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求，及時(shí)去除定位塊及捆扎帶，避免限制彈簧行程，對(duì)裝置正常運(yùn)行造成影響。

圖6　彈簧架定位塊未拔除或未去除捆扎帶

(4)耳軸管直接或間接(有底板且未與耳軸焊接)放置在彈簧支架荷重板上，見(jiàn)圖7。這種做法使得耳軸管以“線接觸”的形式壓在彈簧荷重板上，導(dǎo)致彈簧支架受力不均。另外，由于荷重板是松套在荷重柱上的，當(dāng)管道運(yùn)行存在較大水平位移時(shí)，將帶動(dòng)耳軸管偏離荷重板中心，造成荷重板上翹或脫落，引起管道傾覆，進(jìn)而誘發(fā)其他事故。對(duì)于這種情況，應(yīng)按照管架圖冊(cè)[2]要求，在耳軸上加焊筋板和底板，使其與荷重板“面接觸”，保證彈簧支架受力均衡穩(wěn)定。

圖7　耳軸管直接或間接放置在彈簧支架上

(5)彈簧支架與管道托架之間加墊型鋼，并且將型鋼焊接在管道托架上，見(jiàn)圖8。由于實(shí)際安裝空間比彈簧支架本身的安裝高度大，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)經(jīng)常在彈簧支架荷重板與管道托架之間加墊型鋼，并將其與管托底板焊接。對(duì)于這種做法，當(dāng)管道運(yùn)行水平位移較大時(shí)，型鋼會(huì)從彈簧荷重板上滑落，同樣會(huì)導(dǎo)致管道傾覆，進(jìn)而引起其他危害。就這種情況而言，應(yīng)將型鋼與彈簧荷重板焊接在一起，使型鋼與管道托架保持相對(duì)滑動(dòng)。

圖8　彈簧支架與管道托架之間加墊型鋼

3結(jié)語(yǔ)

化工項(xiàng)目設(shè)計(jì)完成時(shí)，設(shè)計(jì)院往往并不特意對(duì)管道支吊架進(jìn)行設(shè)計(jì)交底。于是，業(yè)主與施工單位便不能對(duì)其有充分的認(rèn)識(shí)與理解，這是造成管道支吊架出現(xiàn)各種問(wèn)題的原因之一。另外，從設(shè)計(jì)角度來(lái)講，多數(shù)設(shè)計(jì)院都沒(méi)有相應(yīng)的管道支吊架設(shè)計(jì)規(guī)定，再加上設(shè)計(jì)人員自身對(duì)管道支吊架不夠重視以及理解偏差，使得管架施工存在一定問(wèn)題。

對(duì)化工項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工中管道支吊架存在的各種問(wèn)題，結(jié)合多年的現(xiàn)場(chǎng)檢查經(jīng)驗(yàn)，就常見(jiàn)的管道支吊架問(wèn)題，從設(shè)計(jì)與施工的角度給出了一些說(shuō)明。在此特提出三項(xiàng)改進(jìn)措施，以期設(shè)計(jì)施工中不再出現(xiàn)類似的錯(cuò)誤。

(1)從設(shè)計(jì)著手，完善設(shè)計(jì)規(guī)定，加強(qiáng)管道支吊架的設(shè)計(jì)培訓(xùn)，加深設(shè)計(jì)人員的理解及認(rèn)識(shí)。

(2)設(shè)計(jì)完成時(shí)，應(yīng)進(jìn)行管道支吊架的設(shè)計(jì)交底，引起業(yè)主與施工單位的足夠重視。

(3)施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)代表應(yīng)對(duì)管道支吊架予以關(guān)注，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正錯(cuò)誤，避免施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)大量類似問(wèn)題，為后期整改削減工作量。

參考文獻(xiàn)

1NB/T47039-2013，可變彈簧支吊架 [S].

2HG/T21629-1999，管架標(biāo)準(zhǔn)圖 [S].

(收稿日期2016-01-14)

*李玉國(guó)：工程師。2006年畢業(yè)于南京工業(yè)大學(xué)過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)。從事工程設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話：(0551)63696813，

E-mail：liyuguo@chinaecec.com。