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        化工現(xiàn)場管道支吊架常見問題

        2016-05-24 08:14:58李玉國
        化工設(shè)計 2016年2期
        關(guān)鍵詞:荷重吊架支腿

        李玉國

        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)場管道支吊架常見問題

        李玉國*

        郝偉東華工程科技股份有限公司合肥230024

        摘要結(jié)合多個化工現(xiàn)場施工過程中出現(xiàn)的管道支吊架常見問題,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)計與施工的角度著重強調(diào)了管道支吊架需要注意的相關(guān)問題。

        關(guān)鍵詞化工現(xiàn)場管道支吊架設(shè)計施工

        管道支吊架作為化工裝置的重要組成部分,其合理設(shè)計與正確施工對工程項目至關(guān)重要。多年的現(xiàn)場實際檢查中,管道支吊架的施工存在各種各樣的問題。而相比其他“三查四定”對象,業(yè)主與施工單位對管道支吊架的重視程度遠遠不夠。多數(shù)情況下,業(yè)主與施工單位對管道支吊架的類型選用及設(shè)計意圖知之甚少,即使是在按圖施工的情況下,也會出現(xiàn)很多問題,為化工裝置的正常運行埋下安全隱患。

        1滑動支架

        滑動支架是化工管道上使用最多也是最常見的一種管架。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)的任何熱脹冷縮運動。

        就現(xiàn)場實際施工情況來講,該類支架常常出現(xiàn)以下錯誤。

        (1)滑動支架誤做成了固定支架,造成管道不能在高溫或低溫下進行熱脹冷縮滑動。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。需要說明的是,裝置內(nèi)由于管線一般不長,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,需要設(shè)置補償裝置(π補或膨脹節(jié))或增強管道的穩(wěn)定性時,固定支架相對才會多一些??傮w來講,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)該核實有關(guān)設(shè)計文件,確保施工無誤。

        (2)滑動支架支腿較高,管道不易滑動,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,容易導(dǎo)致管道晃動,不利于裝置的安全運行,見圖1。建議當支腿高度≤300mm時,可以在支架底面上做鋼對鋼滑動;當支腿高度>300mm時,需要將滑動支架拆成兩部分,即上面為200~300mm的支腿,底部焊接適當大小的鋼板,下面為另一支腿,頂部也焊接適當大小的鋼板,與上部支腿可以產(chǎn)生相對滑動,且應(yīng)保證下部支腿固定牢靠。

        圖1 滑動支架支腿較高(修改前后對比)

        (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,見圖2。施工過程中,由于工人對管道支吊架的認識水平不到位或不夠重視等因素,對滑動支架隨意添加附屬部件。另外,也有某些附屬部件是起臨時輔助作用,但應(yīng)進行記錄并及時拆除,以免阻礙管道的熱脹冷縮。

        圖2 滑動支架隨意添加附屬部件

        (4)滑動支架處于懸空的狀態(tài),見圖3。如果這種情況出現(xiàn)在沒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,進而引起有毒有害介質(zhì)的泄漏。尤其是對于動設(shè)備,必然會引起管系的振動,影響正常運轉(zhuǎn),甚至導(dǎo)致裝置停車。

        圖3 滑動支架懸空

        2彈簧支吊架

        彈簧支吊架[1除用來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)場實際施工情況,該類支架常常出現(xiàn)以下錯誤情形。

        (1)彈簧支架頂部荷重板與管托底板點焊,見圖4。這種情況在化工現(xiàn)場施工過程中普遍存在。究其原因,是施工人員對彈簧支吊架缺乏足夠的認識,所以安裝彈簧時比較隨意。正常情況下,彈簧支架的作用是在管道熱脹冷縮時,隨著管道上下移動的同時,還可以支撐管道。另外,管道托架與彈簧頂部的荷重板應(yīng)該是保持相對滑動的。如果焊接的話,管道會帶著彈簧荷重板一起移動,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,很可能會卡在內(nèi)部的中心管上,導(dǎo)致彈簧上下移動困難,進而影響管道的安全運行。對于這種情況,應(yīng)將焊點去除并打磨

        圖4 彈簧支架荷重板存在點焊

        平整,以利于兩者的相對滑動。

        (2)彈簧支架底板未固定或焊接不牢(點焊),見圖5。這種情況在化工現(xiàn)場施工過程中比較常見。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。更有甚者,某些彈簧支架未采用任何方式進行固定。另外需要說明的是,雖然從設(shè)計的角度講并不推薦使用焊接的固定方式,但既然采用焊接進行固定,也應(yīng)該焊接牢靠。而現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)有些彈簧支架底板只是點焊,甚至底板與基礎(chǔ)之間存在間隙,這些問題都會影響裝置的安全運行。

        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,見圖6。彈簧支吊架的定位塊一共有4個(前后兩組、每組上下各一),其作用是在支吊架出廠試驗完畢后,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。

        對于這種情況,應(yīng)按照設(shè)計要求,及時去除定位塊及捆扎帶,避免限制彈簧行程,對裝置正常運行造成影響。

        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,當管道運行存在較大水平位移時,將帶動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,進而誘發(fā)其他事故。對于這種情況,應(yīng)按照管架圖冊[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,見圖8。由于實際安裝空間比彈簧支架本身的安裝高度大,現(xiàn)場施工時經(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。對于這種做法,當管道運行水平位移較大時,型鋼會從彈簧荷重板上滑落,同樣會導(dǎo)致管道傾覆,進而引起其他危害。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滑動。

        圖8 彈簧支架與管道托架之間加墊型鋼

        3結(jié)語

        化工項目設(shè)計完成時,設(shè)計院往往并不特意對管道支吊架進行設(shè)計交底。于是,業(yè)主與施工單位便不能對其有充分的認識與理解,這是造成管道支吊架出現(xiàn)各種問題的原因之一。另外,從設(shè)計角度來講,多數(shù)設(shè)計院都沒有相應(yīng)的管道支吊架設(shè)計規(guī)定,再加上設(shè)計人員自身對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題。

        對化工項目設(shè)計施工中管道支吊架存在的各種問題,結(jié)合多年的現(xiàn)場檢查經(jīng)驗,就常見的管道支吊架問題,從設(shè)計與施工的角度給出了一些說明。在此特提出三項改進措施,以期設(shè)計施工中不再出現(xiàn)類似的錯誤。

        (1)從設(shè)計著手,完善設(shè)計規(guī)定,加強管道支吊架的設(shè)計培訓(xùn),加深設(shè)計人員的理解及認識。

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

        (3)施工過程中,現(xiàn)場設(shè)計代表應(yīng)對管道支吊架予以關(guān)注,及時發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤,避免施工現(xiàn)場出現(xiàn)大量類似問題,為后期整改削減工作量。

        參考文獻

        1NB/T47039-2013,可變彈簧支吊架 [S].

        2HG/T21629-1999,管架標準圖 [S].

        (收稿日期2016-01-14)

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

        E-mail:liyuguo@chinaecec.com。

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