核電廠工藝管道支吊架布置原則及考慮因素分析

夏雪巖

摘要：核電廠工藝管道系統由支管線以及主管線共同構成，管道空間走向繁瑣。在核電廠工藝管道設計時，需要合理布置支架，減小管道應力及支吊架載荷。本文圍繞核電廠工藝管道支架布置問題展開分析，闡述了核電廠工藝管道布置原則，并提出了幾點建議，僅供參考。

關鍵詞：核電廠;工藝管道;支吊架;布置原則;要點

引言：

在核電廠工藝管道設計時，布置支吊架以及選擇支吊架這一環(huán)節(jié)尤為關鍵。支吊架位置、支吊架形式及支吊架數量均會影響核電廠工藝管道應力分布情況，關乎管道制造成本以及安裝成本^[1]。因此，科學選擇支吊架類型，做好支吊架安裝工作，不僅能保障管道安全，還能帶來施工便利，有效控制成本。

一、核電廠工藝管道支吊架設計原則及特點分析

（一）核電廠工藝管道布置原則

在布置核電廠工藝管道時，需要繞過其他專業(yè)設備，防止和電纜盤互相碰撞。具體實踐時，需要把新管道及已布置的管道排成列或排成排，防止管道支架生根^[2]。其次，在設計管道時，要應用標準接頭，布置管道過程中，需要避免管道間直接焊接，為后期檢查焊接情況及質量帶來便利。管道接頭與管道接頭間要保持一定距離，這一段距離不可過短，否則極有可能會疊加熱應力。最后，如若無特殊情況，閥門需要設置在水平管道上方，閥桿處于垂直向上的位置。閥門布置需要留有提高閥門的操作空間以及檢修閥門、拆卸閥門的空間，為后期安裝帶來便利。

（二）核電廠工藝管道布置設計特點

由于核電廠具有特殊性，所以在布置工藝管道時，要考慮到安全性、可達性以及經濟性相關要求。其安全性包含防水、防火、防輻射等，在布置工藝管道前期，需要保障每一管道都通過耐火極限、淹沒分區(qū)以及輻射分區(qū)設置要求。獨立性原則主要指每一系統、每一組件間均要保持獨立性。在不同安全級別系統組件與組件間，同樣也需要保持獨立性。維護安全事項的關鍵，在于增加獨立項目。在布局設計過程中，通過應用空間隔離以及實體隔離原則，增強獨立性。在核電廠具體運行時，需要針對某些系統內部部件做檢查，以保障其能持續(xù)運行。核電廠管道布置設計中，要采用有效措施，深入檢查每一部件，檢查員接收的輻射，需要控制在最低范圍內?？煽啃灾饕感枰A留充足空間，方便安裝管道及支架，并針對相關管道和支架進行檢查維護，結合具體檢查情況，制定有效的應對措施。

二、工藝管道有關分析

（一）管道承受的載荷

在核電廠工藝管道運作過程中，需要承受較強的壓力載荷。其中，包含持久性載荷，需要不斷地作用于管道系統^[3]。同時也涉及臨時性載荷，主要臨時針對管道系統產生載荷作用，比如開管道閥門、關管道閥門時形成的壓力及反沖力。

（二）載荷施工分析

在分析管道應力時，涉及到分析載荷施工情況這一項內容，這屬于明確載荷工況的關鍵環(huán)節(jié)。不同載荷工況的載荷情況具有差異性，需要展開針對性的施工分析，應用不同載荷工況，選擇不同施工方案，從而滿足設計標準。

（三）管道產生的應力分析

管道通常會受濕度、溫度及力等因素的影響，而出現變形情況。在物體內部，各部分間出現互相作用的引力，結合應力強度的大小，可以將其分為“二次應力”及“一次應力”。一次應力包含外載荷引起的管道內部剪應力以及正應力，需要保持受力平衡性，其具有的特點即無法自我恢復，始終跟隨受力大小的變化而變形。二次應力主要是因形變而出現了剪應力或者是正應力，本身和外力間不具有平衡的特點。例如管道以及其他變動情況產生應力，均屬于二次應力。

（四）工藝管道系統的布置

在核電廠的工藝管道系統內，管道布置要求差異較大。重要性偏低的管道，可以按照簡單規(guī)則，結合工作規(guī)范設計工藝管道和支吊架，只要達到具體要求標準即可，而對于一些極其重要的管道，在進行布置工作時，要展開應力前期分析，精準計算每一管道的各處應力，保障其符合生產要求，真正優(yōu)化支吊架布局，調節(jié)管道在每一復雜工作環(huán)境下的受力承受范圍，以保障相關設備能正常工作。在具體布置工藝管道時，要堅持下面這幾點原則。其一，協調支吊架位置、數量和管道間的重量，做到科學布局。其二，在設計管道線路時，要防止出現偏長的直管道。在管道延伸方向方面，應多選擇彎曲結構，使用彎管結構，能夠進一步減小熱脹應力。其三，如果管道跨范圍面積較大，則需要做好支吊架優(yōu)化布置工作，提高管道系統抗災害能力以及增強系統穩(wěn)定性。其四，針對管道上的閥門設備要加以保護，防止其受周圍支吊架的影響，導致功能發(fā)生變化。

三、核電廠工藝管道支吊架布置分析

（一）支吊架種類

管道支吊架主要是承擔管道重量，控制管道形狀，調節(jié)管道位置，防止其形狀和位置出現變化，緩解其在應用過程中受到內外部應力的一種結構。結合支吊架功能，可以將其分為三大類別。一是避免管道出現震蕩的支吊架，比如“阻尼裝置”，另一種屬于控制固定管道位置的支架，包含導向支架以及固定支架，最后一種是用來承載管道重量的支吊架，涉及剛性吊架以及滑動支架。

（二）支吊架受力及布置分析

支吊架位置明確了支吊架對管道承載力的“大”、“小”，不同類型的支吊架會有不同程度的承載力。從這兩方面針對支吊架對管道受力的影響進行分析，首先支吊架與管道接觸位置決定了管道最大應力點及不同類型，直接影響管道系統應力分布以及端點應力值。其次，支吊架設計方案需要以實用性原則為主，不存在固定模式，相同的管道系統可以設置不同的支吊架方案。然而，不同的設計方案通常會改變管道系統應力分布。最后，若存在支架位置以及支吊架不合理的情況，則需要進行反復的計算，進而調整其現狀。

結束語：

綜上所述，支吊架布置與管道系統應力狀態(tài)間息息相關，彼此間相互影響。在施工時，布置支吊架這一環(huán)節(jié)，需要全面考慮支吊架為施工帶來的影響。此外，具體工作過程中，要做好各環(huán)節(jié)的計算工作，細致認證計算結果，才可保障核電廠工藝管道支吊架安裝工作順利完成。

參考文獻：

[1]陳昊陽，康偉平，杜廣.一種核電站支吊架的現場設計改進方法[J].產業(yè)與科技論壇，2021，20（08）：52-53.

[2]尹書青.石油化工裝置工藝管道設計的探討[J].化工管理，2020（02）：179-180.

[3]蔣貴豐，李建鵬，劉軍，嚴旭.管道支吊架及埋件智能化設計方法分析[J].內蒙古電力技術，2017，35（05）：85-89.AECFDEFC-629D-492A-A438-118A75E0787D