化工现场管道支吊架常见问题

2016-05-24李玉国

化工设计 2016年2期

关键词：吊架支腿滑动

李玉国

郝　伟　东华工程科技股份有限公司　合肥　230024

化工现场管道支吊架常见问题

李玉国*

郝伟东华工程科技股份有限公司合肥230024

摘要结合多个化工现场施工过程中出现的管道支吊架常见问题，系统阐述了化工装置中管道支吊架的类型、作用及选用意图，从设计与施工的角度着重强调了管道支吊架需要注意的相关问题。

关键词化工现场管道支吊架设计施工

管道支吊架作为化工装置的重要组成部分，其合理设计与正确施工对工程项目至关重要。多年的现场实际检查中，管道支吊架的施工存在各种各样的问题。而相比其他“三查四定”对象，业主与施工单位对管道支吊架的重视程度远远不够。多数情况下，业主与施工单位对管道支吊架的类型选用及设计意图知之甚少，即使是在按图施工的情况下，也会出现很多问题，为化工装置的正常运行埋下安全隐患。

1滑动支架

滑动支架是化工管道上使用最多也是最常见的一种管架。该类支架支撑管道起承重作用，而不限制管道在水平面内的任何热胀冷缩运动。

就现场实际施工情况来讲，该类支架常常出现以下错误。

(1)滑动支架误做成了固定支架，造成管道不能在高温或低温下进行热胀冷缩滑动。例如：与预埋板焊接、用螺栓固定底板、底板陷入地坪等。

这种情况容易造成管道变形、基础开裂、焊口撕裂或法兰变形泄漏等。需要说明的是，装置内由于管线一般不长，设置固定支架的情况很少；装置外或管廊上由于管线一般较长，需要设置补偿装置(π补或膨胀节)或增强管道的稳定性时，固定支架相对才会多一些。总体来讲，全厂设置的固定支架都是很少的。因而，如果存在固定支架，应该核实有关设计文件，确保施工无误。

(2)滑动支架支腿较高，管道不易滑动，而且较大的弯矩很容易导致管道与支腿焊接处产生应力集中，甚至开裂。另外，管道支腿较高，其刚度较弱，倘有较大振动，容易导致管道晃动，不利于装置的安全运行，见图1。建议当支腿高度≤300mm时，可以在支架底面上做钢对钢滑动；当支腿高度>300mm时，需要将滑动支架拆成两部分，即上面为200～300mm的支腿，底部焊接适当大小的钢板，下面为另一支腿，顶部也焊接适当大小的钢板，与上部支腿可以产生相对滑动，且应保证下部支腿固定牢靠。

图1　滑动支架支腿较高(修改前后对比)

(3)人为添加一些附属部件，例如卡箍、角钢等，限制了热力管道的自由膨胀，见图2。施工过程中，由于工人对管道支吊架的认识水平不到位或不够重视等因素，对滑动支架随意添加附属部件。另外，也有某些附属部件是起临时辅助作用，但应进行记录并及时拆除，以免阻碍管道的热胀冷缩。

图2　滑动支架随意添加附属部件

(4)滑动支架处于悬空的状态，见图3。如果这种情况出现在没有阀门或法兰的地方，影响较小，但是为了保证安全，还是应该避免出现这种现象；如果出现在有阀门或法兰的地方，容易导致法兰或者阀门的变形，进而引起有毒有害介质的泄漏。尤其是对于动设备，必然会引起管系的振动，影响正常运转，甚至导致装置停车。

图3　滑动支架悬空

2弹簧支吊架

弹簧支吊架[1除用来支撑管道起承重作用外，还允许管道在竖直方向上有一定的位移量。

根据现场实际施工情况，该类支架常常出现以下错误情形。

(1)弹簧支架顶部荷重板与管托底板点焊，见图4。这种情况在化工现场施工过程中普遍存在。究其原因，是施工人员对弹簧支吊架缺乏足够的认识，所以安装弹簧时比较随意。正常情况下，弹簧支架的作用是在管道热胀冷缩时，随着管道上下移动的同时，还可以支撑管道。另外，管道托架与弹簧顶部的荷重板应该是保持相对滑动的。如果焊接的话，管道会带着弹簧荷重板一起移动，这样弹簧反而限制了管道的自由膨胀，并且由于荷重柱的倾斜，很可能会卡在内部的中心管上，导致弹簧上下移动困难，进而影响管道的安全运行。对于这种情况，应将焊点去除并打磨

图4　弹簧支架荷重板存在点焊

平整，以利于两者的相对滑动。

(2)弹簧支架底板未固定或焊接不牢(点焊)，见图5。这种情况在化工现场施工过程中比较常见。按照规范要求，弹簧支架底板应该用螺栓把紧，但现场很多都采用底板焊接的方式固定，不利于弹簧支架的更换与维护。更有甚者，某些弹簧支架未采用任何方式进行固定。另外需要说明的是，虽然从设计的角度讲并不推荐使用焊接的固定方式，但既然采用焊接进行固定，也应该焊接牢靠。而现场发现有些弹簧支架底板只是点焊，甚至底板与基础之间存在间隙，这些问题都会影响装置的安全运行。

图5　弹簧支架底板固定不牢

(3)弹簧架定位块未拔除或未去除捆扎带，见图6。弹簧支吊架的定位块一共有4个(前后两组、每组上下各一)，其作用是在支吊架出厂试验完毕后，根据用户提供的安装载荷，将弹簧指示板锁定在相应的位置上，使其暂处于刚性状态。只有管道经清洗、水压试验之后且蒸汽吹扫之前，才能去除上、下定位块，将管道投入使用。

对于这种情况，应按照设计要求，及时去除定位块及捆扎带，避免限制弹簧行程，对装置正常运行造成影响。

图6　弹簧架定位块未拔除或未去除捆扎带

(4)耳轴管直接或间接(有底板且未与耳轴焊接)放置在弹簧支架荷重板上，见图7。这种做法使得耳轴管以“线接触”的形式压在弹簧荷重板上，导致弹簧支架受力不均。另外，由于荷重板是松套在荷重柱上的，当管道运行存在较大水平位移时，将带动耳轴管偏离荷重板中心，造成荷重板上翘或脱落，引起管道倾覆，进而诱发其他事故。对于这种情况，应按照管架图册[2]要求，在耳轴上加焊筋板和底板，使其与荷重板“面接触”，保证弹簧支架受力均衡稳定。

图7　耳轴管直接或间接放置在弹簧支架上

(5)弹簧支架与管道托架之间加垫型钢，并且将型钢焊接在管道托架上，见图8。由于实际安装空间比弹簧支架本身的安装高度大，现场施工时经常在弹簧支架荷重板与管道托架之间加垫型钢，并将其与管托底板焊接。对于这种做法，当管道运行水平位移较大时，型钢会从弹簧荷重板上滑落，同样会导致管道倾覆，进而引起其他危害。就这种情况而言，应将型钢与弹簧荷重板焊接在一起，使型钢与管道托架保持相对滑动。