化工管道支吊架设计与优化分析

刘延斌　王仓

（河南神马氯碱发展有限责任公司，河南 平顶山 467000）

化工管道支吊架设计与优化分析

刘延斌王仓

（河南神马氯碱发展有限责任公司，河南 平顶山 467000）

管道支吊架的设计在化工管道设计过程中是一项比较重要的工作内容，在进行高温、高压、可燃性、强腐蚀性介质管道输送过程中，其管道支吊架起着很大的支撑作用。在设计过程中，一定要对管道支吊架进行科学严谨的设计，保证其能够在实际应用过程中承受各方面的作用力和压力，使得所有管系都能够按照不同形式加以设计，从而更好地发挥对应的作用，保证管系能够和相连的设备进行安全运行。

化工管道支吊架；设计；优化；探析

化工管道在实际应用过程中承担着很重要的输送功效，管道支吊架设计过程中一定要能够支撑管道、提高设备的安全运行效率、切实提高设备的经济性能。因此针对不同性能、不同形式的管道支吊架在设计过程中，一定要确保相连设备的安全连接，满足管道强度和刚度的需求，有效降低化工管道使用过程中所必须要承担的分量，降低安全事故发生率，起到保护设备和生产过程高效的效果。

在当前利用的化工管道支吊架中，可以按照承载方式不同将其划分为两种不同的支架和吊架类型，而按照其作用方式可以将其分为承重架、减震架和限制性支架三种类型。

1　化工管道支吊架在应力分析过程中的主要作用

1.1管道承重

管道支吊架的基础功能就是保证管道支吊架能够有效的承担管道的自身重量和外载，从而避免出现管道过量变形的情况。在对管道的安全效能评估过程中，一个很重要的指标就是管道的一次应力指标大小，一次应力过大的情况很容易造成管道的严重变形，甚至对管道造成非常严重的破坏。在实际化工生产过程中，如果水平管道上设置的管道支吊架数量较少时，就会造成管道的一次应力过大，从而使得管道发生变形情况，严重情况下会使得一次应力超过允许的范围，从而影响了管系的安全利用。

1.2调节管系二次应力

化工管道支吊架可以调节管系的一次应力指标大小，同样也可以对管系的二次应力指标大小进行有效调节。管系受到的一次应力通常情况下具有非自限性，当一次应力的最大值没有超过管材允许的承受范围后，就认为这种情况下的管系是安全的，但是当管系一旦遇到高温情况发生变形后，就会引起二次应力情况存在，这种二次应力受阻情况是自限性的。通常情况下我们认为二次应力大小是有具体的公式可以计算得出的。

式中：σA——热胀许用应力范围，MPa；

σh、σC——热态和冷态管材的许用应力，MPa；

f——根据管道在工作年限内伸缩的总循环次数确定的应力降低系数。

1.3消除管道安排不当引起的负荷转移情况

在化工管道支吊架安排过程中，一定要保证管道支吊架的合理布置，否则，就会造成负荷的转移，从而使得管道发生变形情况。因此通过采用调节管系二次应力指标大小能够有效地减少管道支吊架的数量，从而降低对管系支吊架的不良影响，从而提高了化工生产工作效率，保证了化工生产和工作的安全有效。

在对非刚性的管道支吊架应力分析过程中，非刚性的管道支吊架能够发挥一些特殊的作用和功效，能够有效消除管系因为布置安排不当而承受的不必要负荷，比如采用弹性管道支吊架能够有效地消除因为刚性管道支吊架所带来的超负荷情况，从而满足应力或者是推力的科学需要，保证化工管道的科学使用。

2　化工管道支吊架的设计优化注意事项

2.1化工管道支吊架尽量选用普通管道支吊架

经济性因素是选择普通管道支吊架的一个重要原因，相比于弹簧管道支吊架来说，普通管道支吊架的造价水平较低，在长期工作过程中，其稳定性能较强，不容出现管系位移方向失控的情况，对于提高化工生产效率有着重要作用。

2.2避免管道支吊架材料在特殊环境下开展工作后出现机械性能不足的情况

在化工管道支吊架选择过程中，需要考虑到一些特殊的工作环境因素。在选择化工管道支吊架材料过程中，需要按照管系的设计温度进行选择，选择一些和管道焊接的管道支吊架部件材料以及相关的组件材料具有相容性的管道支吊架材料。通常情况下，其材料的剪应力应该控制在设计标准温度下材料剪应力大小的0.60倍左右，而对于材料的抗拉应力大小也需要按照材料能够承受的抗拉应力大小设计为标准的0.25倍以上。

2.3管道发生水平位移后对管道支吊架性能的影响

通常情况下，刚性拉杆吊架可以活动的拉杆长度通常需要控制在水平位移的20倍以上，而管道支吊架吊杆的垂直夹角需要控制在3°以内。管道支吊架的弹性吊架可以活动的拉杆长度通常需要控制在水平位移的15倍以上，而管道支吊架吊杆的垂直夹角需要控制在4°以内。在管道支吊架的滑动支架过程中，还需要避免因为发生过大位移从而出现滑动支架脱空的情况。因此当出现了较大的水平位移，就需要将其管道支吊架进行偏装设计。

2.4结合具体的管道支吊架自重、布置。柔性等各个方面来综合选择管道支吊架

在管道支吊架选择过程中，对其进行科学设计，就必须要针对其各个方面的影响进行科学选择，通常情况下，管道支吊架的自重比例大约是1.00%到3.00%之间，而弹簧管道支吊架的自重比例大约是6.00%到35.00%之间，恒力管道支吊架的自重比例大约是3.00%到40.00%之间。

在对管道支吊架各个方面综合性能计算过程中，需要根据不同管道支吊架运行过程中每一个部件的实际运行情况和承受能力情况进行综合计算和考虑。比如在选择恒力管道支吊架的过程中，需要对其位移值大小进行科学选择，充分地考虑到计算热位移和实际热位移之间出现的偏差情况。在保证达到管道支吊架规格的基础上合理控制其位移情况，通常情况下选择的位移量大小必须是计算位移值大小的1.2倍左右。对于可变弹簧管道支吊架所能够承受的荷载量变化率必须要控制在25.00%以内，综合各方面因素，选用经济、稳定、可行的管道支吊架。

3　结语

在化工管道支吊架设计和优化探析过程中，一定要科学选择管道支吊架，对管道支吊架进行科学设计，从而能够有效地降低管道应力大小，避免引起化工管系出现变形、膨胀的情况，保证化工管道及其化工管道支吊架能够在一个安全的工作环境下持续运行。

［1］陈胜伟.化工管道支吊架设计与优化分析［J］.化工管理，2014（5）：246.

［2］徐先宾，李尚泽，王海，等.油田地面工程常用管道支吊架开发及应用［J］.石油和化工设备，2014（6）：5-9.

Analysis on the Design and Optimization of Chemical Pipe Support

Liu Yanbin Wang Cang
（Henan Shenma Chlorine Alkali DevelopmentCo.，Ltd.，Pingdingshan Henan 467000）

The design of the pipe support in the process of chemical pipeline design is a relativelyimportant work⁃ingcontent，in the delivering process of thepipelineunder high temperature and high pressure，combustible，strong corrosive medium，the pipesupport plays a supporting role.In the design process，we must scientifically and rigor⁃ously design the pipesupport to ensure it can withstand the forceand pressure from various aspects in the process of practical application，and make all pipes can be designed according to the different forms，so as to better play the correspondingroles，and ensure the safe operationof thepiping systemandtheconnectedequipments.

Chemical pipe support；design；optimization；Analysis

TQ055

A

1003-5168（2015）05-0118-2

2015-4-16

刘延斌（1974.05-），男，工程师，研究方向：化工机械。