朱武，劉焰明，程久歡，張林，萬(wàn)人杰

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

1 管線支架的功能及分類

在固定平臺(tái)以及浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油設(shè)施中，管道支架是管道系統(tǒng)的重要組成部分，它包括用以承受管道載荷，限制管道位移，控制管道振動(dòng)，并將荷載傳遞至承載結(jié)構(gòu)上的各類組件或裝置。管道支架的種類就其結(jié)構(gòu)而言型式眾多，但僅考慮其功能和用途時(shí)，可分為以下幾類，見(jiàn)表1。

表1 管道支架的分類

2 拉桿支架的基本組成

拉桿支架的基本組成如圖1 所示。

圖1 拉桿支架示意圖

其中拉桿支架各構(gòu)件選用材質(zhì)如下：（1）拉桿（可伸縮），材質(zhì)一般選用碳鋼鍍鋅；（2）管卡（包括螺栓等緊固件），管卡一般選用鍍鋅碳鋼、合金或不銹鋼；螺栓螺母選用A193 B7/A194 Gr.2H；（3）軸承，材質(zhì)一般選用鍍鋅碳鋼；（4）軸承座（包括樞軸銷），材質(zhì)一般選用鍍鋅碳鋼；（5）鎖緊螺母，材質(zhì)一般選用鍍鋅碳鋼。

3 拉桿支架的設(shè)計(jì)及選型

3.1 拉桿支架的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

在選用管道支架時(shí)，應(yīng)按照支承點(diǎn)所承受的載荷大小和方向、管道的位移情況、工作溫度、是否保溫或保冷、管道的材質(zhì)等條件合理選型。而受限于安裝與作業(yè)空間，以及管線復(fù)雜的運(yùn)行工況、外部載荷以及附加位移的影響，往往存在支架無(wú)法安裝，安裝后出現(xiàn)“懸空”及“脫離”等現(xiàn)象而不起作用。拉桿支架恰能有效地彌補(bǔ)該方面的設(shè)計(jì)盲區(qū)。

3.2 拉桿支架設(shè)計(jì)計(jì)算

以某大型FPSO（浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置）項(xiàng)目中泵出口海水管線上拉桿支架設(shè)計(jì)為例。

（1）管線主要工藝參數(shù)（表2）。管線進(jìn)行應(yīng)力分析時(shí)需要管線流體介質(zhì)，流體密度，設(shè)計(jì)溫度，設(shè)計(jì)壓力，操作溫度及試驗(yàn)壓力等數(shù)據(jù)，拉桿支架設(shè)計(jì)前，需綜合考慮以上數(shù)據(jù)。

（2）管線三維圖紙及模型。在選用支架時(shí)，需根據(jù)管線布置、支承點(diǎn)所承受的載荷大小和方向、管道的位移情況、工作溫度、是否保溫或保冷、管道的材質(zhì)等條件綜合考慮支架的選型及布置情況（圖2、圖3）。

表2 管線工藝參數(shù)

圖2 管線14”-SW-B14-070 三維圖紙

圖3 管線三維設(shè)計(jì)模型

（3） 管 線 應(yīng) 力 分 析。 經(jīng) 查 詢 泵 相 關(guān) 資 料， 泵P-5124002D 出口節(jié)點(diǎn)Node 3920 參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 泵出口節(jié)點(diǎn)參數(shù)

根據(jù)管線布置，距離泵出口正東方向1300mm 處設(shè)置固定支架，見(jiàn)節(jié)點(diǎn)Node 18980。結(jié)合介質(zhì)工藝參數(shù)及泵出口節(jié)點(diǎn)參數(shù)，經(jīng)過(guò)應(yīng)力分析得出節(jié)點(diǎn)Node 28320 處受力情況為X方向（東西方向）最大載荷20455N(=4598LBS)，詳見(jiàn)圖4。

圖4 節(jié)點(diǎn)Node 28320 處受力情況

3.3 拉桿支架的選型

考慮該處管線復(fù)雜的運(yùn)行工況、外部載荷以及附加位移的影響，該處可考慮設(shè)置一個(gè)拉桿支架。通過(guò)查詢國(guó)內(nèi)外拉桿支架廠家圖冊(cè)，選擇Anvil FIG211 型支架，見(jiàn)圖5。

圖5 Anvil FIG211 型支架

根據(jù)3.2（3）章節(jié)中應(yīng)力分析結(jié)果，該處X 方向（東西方向）最大載荷20455N(=4598LBS)，結(jié)合廠家圖冊(cè)，選擇Size1(最大載荷8000LBS),OPTION2 型支架滿足設(shè)計(jì)要求，詳見(jiàn)圖6。

拉桿支架在某大型FPSO 項(xiàng)目中使用案例及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例（見(jiàn)圖7、圖8）。

4 拉桿支架的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景

圖6 設(shè)計(jì)選型的支架詳圖

圖7 某項(xiàng)目中現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例

圖8

拉桿支架主要用于如熱位移較大管線、敏感設(shè)備（泵或壓縮機(jī)等）附近、往復(fù)式壓縮機(jī)的吸入或排出管道以及其他有強(qiáng)烈振動(dòng)的管道、需進(jìn)行熱應(yīng)力計(jì)算的管系等工況。拉桿支架的優(yōu)點(diǎn)是安裝方便、效率高，現(xiàn)場(chǎng)可進(jìn)行調(diào)節(jié)，可減少現(xiàn)場(chǎng)焊接及檢驗(yàn)工作量，節(jié)約設(shè)計(jì)工時(shí)及施工周期，保障應(yīng)力分析計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)施工的一致性。目前，國(guó)內(nèi)項(xiàng)目中拉桿支架的應(yīng)用較少,部分國(guó)外項(xiàng)目中對(duì)拉桿支架進(jìn)行了相應(yīng)的應(yīng)用，但并沒(méi)有形成完整的設(shè)計(jì)推薦做法。本文主要介紹了拉桿支架的基本組成、設(shè)計(jì)計(jì)算及選型流程，可為后續(xù)項(xiàng)目拉桿支架的設(shè)計(jì)和選型提供參考和指導(dǎo)。