管机讲稿-协会-2012-11

1、管道应力分析管道应力分析主讲：张西平主讲：张西平华陆工程科技有限责任公司华陆工程科技有限责任公司联系电话：联系电话： 029 87988860主办：中国石油和化工勘察设计协会主办：中国石油和化工勘察设计协会一、管机专业的职责一、管机专业的职责1. 1. 负责对规定范围内的管系进行应力分析（静力分析、动力分析）；负责对规定范围内的管系进行应力分析（静力分析、动力分析）；2. 2. 负责对重要管线的壁厚进行计算，包括特殊管件的应力分析；负责对重要管线的壁厚进行计算，包括特殊管件的应力分析；3. 3. 负责对敏感设备（机泵、空冷器、透平等）管口受力进行校核计算；负责对敏感设备（机泵、空冷器、透平等）

2、管口受力进行校核计算；4. 4. 负责对装置内的管道进行管架设计；负责对装置内的管道进行管架设计；5. 5. 审查供货商提供的有关文件；审查供货商提供的有关文件；6. 6. 编制、修定专业标准、规范、规定和手册等基础工作；编制、修定专业标准、规范、规定和手册等基础工作；7. 7. 编制应力分析及管架设计工程规定；编制应力分析及管架设计工程规定；8. 8. 本专业人员技能的培训；本专业人员技能的培训；9. 9. 设计进度、质量及人工时控制；设计进度、质量及人工时控制；10. 10. 参加现场技术服务。参加现场技术服务。二、管道机械专业（应力分析）常用的二、管道机械专业（应力分析）常用的标准规范标

3、准规范1. GB/T20801.16-20061. GB/T20801.16-2006压力管道规范压力管道规范 工业管道工业管道2. GB50316-20002. GB50316-2000（20082008年版）年版）工业金属管道设计规范工业金属管道设计规范3. HG/T20645-19983. HG/T20645-1998化工装置管道机械设计规定化工装置管道机械设计规定4. SH/T3041-20024. SH/T3041-2002石油化工企业管道柔性设计规范石油化工企业管道柔性设计规范5. GB150.14-20115. GB150.14-2011压力容器压力容器6. JB/T8130.1

4、-19996. JB/T8130.1-1999恒力弹簧支吊架恒力弹簧支吊架7. JB/T8130.2-19997. JB/T8130.2-1999可变弹簧支吊架可变弹簧支吊架8. GB50251-20038. GB50251-2003输气管道工程设计规范输气管道工程设计规范9. GB50253-20039. GB50253-2003输油管道工程设计规范输油管道工程设计规范10. GB/T12777-200810. GB/T12777-2008金属波纹管膨胀节通用技术条件金属波纹管膨胀节通用技术条件二、管道机械专业（应力分析）常用的二、管道机械专业（应力分析）常用的标准规范标准规范11. ASM

5、E/ANSI B31.1-Power Piping11. ASME/ANSI B31.1-Power Piping12. ASME/ANSI B31.3-Process Piping12. ASME/ANSI B31.3-Process Piping13. ASME/ANSI B31.4-Liquid Transmission and Distribution 13. ASME/ANSI B31.4-Liquid Transmission and Distribution piping systemspiping systems14. ASME/ANSI B31.8-Gas Transmiss

6、ion and Distribution piping 14. ASME/ANSI B31.8-Gas Transmission and Distribution piping systemssystems15. API610-15. API610-离心泵离心泵16. NEMA SM23-16. NEMA SM23-透平透平17. API617-17. API617-离心式压缩机离心式压缩机18. API618-18. API618-往复式压缩机往复式压缩机19. API661-19. API661-空冷器空冷器20. ANSI/B31.120. ANSI/B31.1、APIRP520-API

7、RP520-安全阀、爆破膜安全阀、爆破膜三、工程设计阶段管机专业的任务三、工程设计阶段管机专业的任务1 1、初步设计、基础工程设计阶段、初步设计、基础工程设计阶段(1) (1) 编制工程设计规定编制工程设计规定( (应力分析、管架设计应力分析、管架设计) () (四级签署四级签署) )；(2) (2) 参与设备布置工作；参与设备布置工作；(3) (3) 对主要管线的走向进行应力分析和评定；对主要管线的走向进行应力分析和评定；(4) (4) 必要时编制技术风险备忘。必要时编制技术风险备忘。三、工程设计阶段管机专业的任务三、工程设计阶段管机专业的任务2 2、详细设计阶段、详细设计阶段 修订工程设计

8、规定修订工程设计规定( (应力分析、管架设计应力分析、管架设计)()(四级签署四级签署) )； 重要管线的壁厚计算，特殊管件的应力分析；重要管线的壁厚计算，特殊管件的应力分析； 编制临界管线表编制临界管线表( (三级签署三级签署) ) 应力分析管线表；应力分析管线表； 静力分析静力分析 应力分析应力分析 ( (三、四级三、四级) )； 动力分析动力分析 卧式容器固定端确定，立式设备支耳标高确定；卧式容器固定端确定，立式设备支耳标高确定； 支管补强计算；支管补强计算； 动设备许用荷载校核动设备许用荷载校核( (四级四级) )。 夹套管夹套管( (蒸汽、热油、热水蒸汽、热油、热水) )计算计算(

9、(端部强度计算、内部导向翼板位置端部强度计算、内部导向翼板位置确定，同时包括应力分析管道的所有内容确定，同时包括应力分析管道的所有内容) )； 往复式压缩机、往复泵管系的动力分析往复式压缩机、往复泵管系的动力分析( (四级四级) )； 安全阀、爆破膜泄放反力计算；安全阀、爆破膜泄放反力计算； 向结构、建筑专业提出荷载条件；向结构、建筑专业提出荷载条件； 向设备专业提出管口荷载、支承预焊件条件；向设备专业提出管口荷载、支承预焊件条件； 编制管架表；编制管架表； 绘制非标管架图；绘制非标管架图； 编制管架综合材料表；编制管架综合材料表； 编制弹簧架采购编制弹簧架采购MRMR文件及弹簧支吊架技术数据

10、表；文件及弹簧支吊架技术数据表； 编制柔性件编制柔性件( (膨胀节、软管等膨胀节、软管等) )采购采购MRMR文件及技术数据表；文件及技术数据表； 管架施工安装说明。管架施工安装说明。四、应力的基本概念四、应力的基本概念1. 正应力：正应力是作用在材料晶体结构正面方向的应力。正应力：正应力是作用在材料晶体结构正面方向的应力。2. 管子轴向应力：轴向应力就是作用于平行管子轴线的正应管子轴向应力：轴向应力就是作用于平行管子轴线的正应力。力。 3. 周向应力：是在管子中出现的另一类正应力，它的周向应力：是在管子中出现的另一类正应力，它的方向是方向是垂直于轴向的垂直于轴向的。其中之一就是内压引起的正应

11、力叫做周向。其中之一就是内压引起的正应力叫做周向应力。周向应力的方向平行于管壁圆周的切线方向。应力。周向应力的方向平行于管壁圆周的切线方向。 4. 径向应力：径向应力是作用在管壁上的第三种正应力，它径向应力：径向应力是作用在管壁上的第三种正应力，它与管子的半径方向平行并作用于第三垂直方向上，与管子的半径方向平行并作用于第三垂直方向上，径向应径向应力是由内压引起的力是由内压引起的。 5. 剪应力：剪应力作用在与材料晶体结构平面相平行的方向，剪应力：剪应力作用在与材料晶体结构平面相平行的方向，并且可能使晶体相毗邻的平面相互产生滑动的趋势，剪应并且可能使晶体相毗邻的平面相互产生滑动的趋势，剪应力的产

12、生不仅仅是一种载荷引起的。力的产生不仅仅是一种载荷引起的。 四、应力的基本概念四、应力的基本概念6. 疲劳破坏：管子和容器在正常服务使用数年后，发生了突然的断裂。疲劳破坏：管子和容器在正常服务使用数年后，发生了突然的断裂。对于此现象的较好解释是材料的疲劳破坏，这是由于在循环载荷的对于此现象的较好解释是材料的疲劳破坏，这是由于在循环载荷的作用下，材料晶体水平结构平面上的裂痕在扩大而产生的结果。作用下，材料晶体水平结构平面上的裂痕在扩大而产生的结果。 7. 位移应力范围：位移应力范围：F安全系数（循环次数减少系数）；安全系数（循环次数减少系数）；Syc材料在冷（装配）温度下的屈服应力；材料在冷（装

13、配）温度下的屈服应力；Syh材料在热（操作）温度下的屈服应力。材料在热（操作）温度下的屈服应力。8. 管道纵向应力计算管道纵向应力计算 纵向应力计算纵向应力计算YhYcESSFS五、五、为什么进行管道应力分析为什么进行管道应力分析 1. 1. 计算管道中的应力并使之满足标准规范的要求，保证管道自身的安全计算管道中的应力并使之满足标准规范的要求，保证管道自身的安全（包括防止法兰泄漏）。（包括防止法兰泄漏）。2. 2. 计算管道对与其相连的机器、设备的作用力，并使之满足标准规范的计算管道对与其相连的机器、设备的作用力，并使之满足标准规范的要求，保证机器、设备的安全，设备管口荷载符合制造商或公认的标

14、要求，保证机器、设备的安全，设备管口荷载符合制造商或公认的标准。（如准。（如NEMA SM23NEMA SM23、API610API610、API617API617）。）。3. 3. 为使与管道相连接的容器应力保持在为使与管道相连接的容器应力保持在ASMEASME第八部分的许用范围内。第八部分的许用范围内。4. 4. 为计算出各种支撑和约束的设计荷载。为计算出各种支撑和约束的设计荷载。5. 5. 为确定因各种冲击荷载所导致的管道位移。为确定因各种冲击荷载所导致的管道位移。6. 6. 解决管道动力学的问题。例如：机械振动、声频振动、流体锤、脉动、解决管道动力学的问题。例如：机械振动、声频振动、流

15、体锤、脉动、瞬间流动、安全阀的排放。瞬间流动、安全阀的排放。7. 7. 优化配管设计。减轻荷载或节约材料。优化配管设计。减轻荷载或节约材料。六、六、编制管道应力分析技术统一规定编制管道应力分析技术统一规定1. 技术统一规定的适用范围；技术统一规定的适用范围；2. 项目执行中使用的标准规范及版本；项目执行中使用的标准规范及版本；3. 温度、压力等技术条件的确定方法；温度、压力等技术条件的确定方法；4. 分析中需要考虑的荷载及计算方法；分析中需要考虑的荷载及计算方法；5. 管道应力分析使用的软件；管道应力分析使用的软件；6. 项目中需要进行详细应力分析的管道类别确定；项目中需要进行详细应力分析的管

16、道类别确定；7. 管道应力的安全评定条件；管道应力的安全评定条件；8. 机器、设备的允许荷载或遵循的标准；机器、设备的允许荷载或遵循的标准；9. 防止法兰泄漏的条件；防止法兰泄漏的条件；10. 膨胀节、弹簧等特殊元件的设计和选用要求；膨胀节、弹簧等特殊元件的设计和选用要求；11. 专门问题（如摩擦力、冷紧等）的处理方法；专门问题（如摩擦力、冷紧等）的处理方法；12. 业主的特殊要求业主的特殊要求；13. 不同专业之间的接口关系；不同专业之间的接口关系；14. 其他要求。其他要求。七、初步应力分析及审查的主要内容七、初步应力分析及审查的主要内容 1.审查内容审查内容(1) (1) 查看一次应力和

17、二次应力的校核结果；查看一次应力和二次应力的校核结果； (2) (2) 查看安装状态和操作状态的位移；查看安装状态和操作状态的位移；(3) (3) 查看机器、设备的受力；查看机器、设备的受力；(4) (4) 查看支吊架的受力；查看支吊架的受力；(5) (5) 查看弹簧表。查看弹簧表。七、初步应力分析及审查的主要内容七、初步应力分析及审查的主要内容2.2.通常存在的问题通常存在的问题(1) (1) 一次应力超标：缺少支吊架；一次应力超标：缺少支吊架；(2) (2) 二次应力超标：管道柔性不足或三通需加强；二次应力超标：管道柔性不足或三通需加强；(3) (3) 冷态位移过大：缺少支吊架；冷态位移过

18、大：缺少支吊架；(4) (4) 热态水平位移过大：缺少固定点或热态水平位移过大：缺少固定点或形弯、管托应加长、增加导向形弯、管托应加长、增加导向架；架；(5) (5) 机器、设备受力过大：管道柔性不足、支吊架设置不合理；机器、设备受力过大：管道柔性不足、支吊架设置不合理；(6) (6) 固定支架、限位架水平受力过大：固定点、限位点位置选择不当或固定支架、限位架水平受力过大：固定点、限位点位置选择不当或管道柔性不足；管道柔性不足；(7) (7) 支吊点垂直力过大：考虑采用弹簧支吊架；支吊点垂直力过大：考虑采用弹簧支吊架；(8) (8) 支吊点脱空：考虑采用弹簧支吊架；支吊点脱空：考虑采用弹簧支吊

19、架；(9) (9) 弹簧荷载、位移范围选择不当：人为进行调整；弹簧荷载、位移范围选择不当：人为进行调整；(10) (10) 计算工况组合不当：人为进行调整。计算工况组合不当：人为进行调整。八、规范对确定详细应力分析的要求八、规范对确定详细应力分析的要求 GB50316GB/T20801ASME B31.3HG/T20645SH/T3041规范对确定详细应力分析的要求规范对确定详细应力分析的要求九、管机各种文件应包含的内容九、管机各种文件应包含的内容 工程规定内容工程规定内容 A A、适用范围；、适用范围； B B、概述；、概述； C C、设计中采用的标准规范；、设计中采用的标准规范； D D、

20、计算程序、计算程序( (软件软件) )； E E、设计温度、压力、安装温度、设计温度、压力、安装温度( (环境温度环境温度) )、压力；、压力； F F、设计荷载、设计荷载 10 10米高度基本风压值；米高度基本风压值； 地震烈度；地震烈度； 雪荷载；雪荷载； 土壤的化学、力学性质；土壤的化学、力学性质； G G、临界管线表的确定准则（哪些管线该做哪类的应力分析）；、临界管线表的确定准则（哪些管线该做哪类的应力分析）； H H、计算及安全性评定准则；、计算及安全性评定准则； I I、应力分析工作流程；、应力分析工作流程； J J、其它。、其它。九、管机各种文件应包含的内容九、管机各种文件应包含

21、的内容 壁厚计算壁厚计算A A、当、当 B B、当、当 t t 的确定应根据断裂理论、疲劳、热应力及材料特性等因素的确定应根据断裂理论、疲劳、热应力及材料特性等因素综合考虑确定。综合考虑确定。C C、外压直管的壁厚，应根据、外压直管的壁厚，应根据GB150GB150规定的方法确定。规定的方法确定。 D D、其它的管件、其它的管件( (如如Y Y型三通、孔板等型三通、孔板等) )依据相应的规范依据相应的规范(GB50316-2000)(GB50316-2000)公式进行计算。公式进行计算。 YP22PDt385. 0P6Dtt0t0 时时且且 时时或或385. 0P6Dtt0 九、管机各种文件应

22、包含的内容九、管机各种文件应包含的内容(3) (3) 临界管线表临界管线表九、管机各种文件应包含的内容九、管机各种文件应包含的内容(4) 应力分析九、管机各种文件应包含的内容九、管机各种文件应包含的内容A A、静力分析包含的内容、静力分析包含的内容 a) a) 压力、重力等荷载作用下的管道一次应力计算及评定压力、重力等荷载作用下的管道一次应力计算及评定 防止管道防止管道塑性变形破坏；塑性变形破坏； b) b) 热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的管道二次应力计算热胀冷缩以及端点附加位移等位移荷载作用下的管道二次应力计算及评定及评定 防止疲劳破坏；防止疲劳破坏； c) c) 管道对机器、设

23、备作用力的计算及评定管道对机器、设备作用力的计算及评定 防止作用力太大，保证防止作用力太大，保证设备正常运行；设备正常运行； d) d) 管道支吊架的受力计算管道支吊架的受力计算 为支吊架设计提供依据；为支吊架设计提供依据； e) e) 管道上法兰的受力计算管道上法兰的受力计算 防止法兰泄漏；防止法兰泄漏； f) f) 管系位移的计算管系位移的计算 防止管道碰撞；防止管道碰撞； g) g) 两相流及液击冲击载荷计算两相流及液击冲击载荷计算 为支吊架结构和本体设计提供依据。为支吊架结构和本体设计提供依据。九、管机各种文件应包含的内容九、管机各种文件应包含的内容B B、动力分析包含的内容、动力分析

24、包含的内容 a)a)管道固有频率分析管道固有频率分析 防止共振；防止共振； b)b)管道强迫振动响应分析管道强迫振动响应分析 控制管道振动及应力；控制管道振动及应力； c)c)往复式压缩机往复式压缩机( (泵泵) )气气( (液液) )柱频率分析柱频率分析 防止气柱共振；防止气柱共振； d)d)往复式压缩机往复式压缩机( (泵泵) )压力脉动分析压力脉动分析 控制压力脉动值控制压力脉动值(值值) )。十、管系动力分析的要点十、管系动力分析的要点动力分析要点动力分析要点a) 振源振源b) b) 机器动平衡差机器动平衡差修改基础设计修改基础设计十、管系动力分析的要点十、管系动力分析的要点c)c)减

25、少脉动和气柱共振的方法：减少脉动和气柱共振的方法：1)1)加大缓冲罐加大缓冲罐 依据依据API618API618计算缓冲罐的体积，一般为气缸容积的计算缓冲罐的体积，一般为气缸容积的1010倍以上，使缓冲罐尽量靠近进出口，但不能放在共振管长位置。倍以上，使缓冲罐尽量靠近进出口，但不能放在共振管长位置。2)2)两台或三台压缩机的汇集总管为进口管容积之和的三倍。两台或三台压缩机的汇集总管为进口管容积之和的三倍。 3)3)孔板消振孔板消振 在缓冲罐的出口加一块孔板。在缓冲罐的出口加一块孔板。 孔径大小：孔径大小： 孔板厚度孔板厚度=3=35mm 5mm 孔板位置孔板位置 在较大缓冲罐的进出口均可在较大

26、缓冲罐的进出口均可介质内的声速介质内的声速气体流速气体流速VVU,UDd4 5 . 03 . 0Dd 十、管系动力分析的要点十、管系动力分析的要点d)减少激振力减少激振力减少弯头、三通、异径管等管件。改减少弯头、三通、异径管等管件。改EL90为弯头为弯头EL45弯头。弯头。e)改变（提高）管线的固有频率，使其远离激振力频率。改变（提高）管线的固有频率，使其远离激振力频率。1) 共振区域共振区域 放大因子放大因子W1 固有频率（角频）固有频率（角频）Wo 激振频率（角频）激振频率（角频） 通常通常W1应避开应避开0.8Wo 1.2Wo 的的区域，在工程中最好避开区域，在工程中最好避开 0.5Wo

27、 1.5Wo的范围，这样振幅较小。的范围，这样振幅较小。十、管系动力分析的要点十、管系动力分析的要点2) 通常通常W1应在应在Wo（压缩机的吸入或吸出频率）的（压缩机的吸入或吸出频率）的1.2倍以上，设计时倍以上，设计时最好控制在最好控制在1.5倍以上。倍以上。3) 激振力频率激振力频率 n = 转转/分分 压缩机转数压缩机转数振幅)/1()(60nW0秒秒作用数作用数双双单单缸数缸数 十、管系动力分析的要点十、管系动力分析的要点4)控制压力脉动控制压力脉动注：此为原苏联标准注：此为原苏联标准P压力脉动值压力脉动值5 kg/cm2285 100 kg/cm226100 200 kg/cm225

28、200 500 kg/cm224十一、其它管系分析的要点十一、其它管系分析的要点1) 1) 卧式容器固定端及立式设备支耳标高确定卧式容器固定端及立式设备支耳标高确定 提高管道柔性，减小位提高管道柔性，减小位移量，防止对设备管口的推力过大。移量，防止对设备管口的推力过大。 容器支耳容器支耳2) 2) 支管补强计算支管补强计算 降低局部应力降低局部应力 等面积补强等面积补强 WRC329 WRC329。3) 3) 动设备管口许用荷载校核动设备管口许用荷载校核 API 610; API 617; NEMA SM 23; API 610; API 617; NEMA SM 23; API 661 AP

29、I 661。4) 4) 夹套管夹套管 管端结构管端结构十一、其它管系分析的要点十一、其它管系分析的要点5) 5) 往复式机泵动力分析往复式机泵动力分析6) 6) 安全阀，爆破膜泄放反力计算安全阀，爆破膜泄放反力计算( (见标准计算程序见标准计算程序) ) ANSI/B 31.1( ANSI/B 31.1(气体气体) )；API RP 520(API RP 520(气体、气混气体、气混) ) 安全阀安全阀7) 7) 结构，荷载条件：结构，荷载条件： F1000KgfF1000Kgf，M750Kgf M750Kgf Bf Bf Bf Bf 梁翼缘宽度。梁翼缘宽度。 需要提条件给土建：沉降量的考虑；

30、储罐抗震措施需要提条件给土建：沉降量的考虑；储罐抗震措施8) 8) 设备管口荷载及预焊件条件设备管口荷载及预焊件条件 供设备专业校核局部应力和设计用供设备专业校核局部应力和设计用 设备管口承载能力表设备管口承载能力表 插图插图十一、其它管系分析的要点十一、其它管系分析的要点9) 9) 编制弹簧架表编制弹簧架表 选型、荷载、位移选型、荷载、位移 串联串联 按最大荷载选弹簧按最大荷载选弹簧 位移按最大位移量分配位移按最大位移量分配 并联并联 选同型号弹簧、荷载平均分配选同型号弹簧、荷载平均分配 荷载变化率荷载变化率 国标国标2525（可改变）（可改变）10) 10) 编制柔性管件（膨胀节、软管等）

31、技术特性表编制柔性管件（膨胀节、软管等）技术特性表十二、管道支吊架设计十二、管道支吊架设计1 1、管道支架的分类及定义、管道支架的分类及定义 按支架的作用分为三大类：承重架、限制性支架和减振架。按支架的作用分为三大类：承重架、限制性支架和减振架。1 1）承重架）承重架 : : 用来承受管道的重力及其它垂直向下载荷的支架用来承受管道的重力及其它垂直向下载荷的支架( (含可调支含可调支架架) )。a a）滑动架：在支承点的下方支撑的托架，除垂直方向支撑力及水平方向）滑动架：在支承点的下方支撑的托架，除垂直方向支撑力及水平方向摩擦力以外，没有其他任何阻力；摩擦力以外，没有其他任何阻力；b b）弹簧架

32、：包括恒力弹簧架和可变弹簧架；）弹簧架：包括恒力弹簧架和可变弹簧架；c c）刚性吊架：在支承点的上方以悬吊的方式承受管道的重力及其他垂直）刚性吊架：在支承点的上方以悬吊的方式承受管道的重力及其他垂直向下的荷载，吊杆处于受拉状态；向下的荷载，吊杆处于受拉状态； 插图插图d d）滚动支架：采用滚筒支承，摩擦力较小。）滚动支架：采用滚筒支承，摩擦力较小。十二、管道支吊架设计十二、管道支吊架设计2 2）限制性支架：用来阻止、限制或控制管道系统位移的支架）限制性支架：用来阻止、限制或控制管道系统位移的支架( (含可调限含可调限位架位架) )。a a）导向架：使管道只能沿轴向移动的支架，并阻止因弯矩或扭矩

33、引起的）导向架：使管道只能沿轴向移动的支架，并阻止因弯矩或扭矩引起的旋转；旋转；b b）限位架：限位架的作用是限制线位移。在所限制的轴线上，至少有一）限位架：限位架的作用是限制线位移。在所限制的轴线上，至少有一个方向被限制；个方向被限制；c c）定值限位架：在任何一个轴线上限制管道的位移至所要求的数值，称）定值限位架：在任何一个轴线上限制管道的位移至所要求的数值，称为定值限位架；为定值限位架；d d）固定架：限制管道的全部位移。）固定架：限制管道的全部位移。 3 3）减振架：用来控制或减小除重力和热膨胀作用以外的任何力）减振架：用来控制或减小除重力和热膨胀作用以外的任何力( (如物料如物料冲击

34、、机械振动、风力及地震等外部荷载冲击、机械振动、风力及地震等外部荷载) )的作用所产生的管道振动的作用所产生的管道振动的支架。的支架。 * * * 减振架有弹簧及油压和机械三种类型。减振架有弹簧及油压和机械三种类型。 十二、管道支吊架设计十二、管道支吊架设计序号序号 大大 分分 类类 小小 分分 类类 用用 途途1承重管架承重管架 (1)刚性支吊架刚性支吊架(2)可调刚性支吊架可调刚性支吊架 (3)可变弹簧支吊架可变弹簧支吊架(4)恒力弹簧架恒力弹簧架 用于无垂直位移的场合；用于无垂直位移的场合； 用于无垂直位移，但安装误差要求严格用于无垂直位移，但安装误差要求严格的场合；的场合；用于有少量垂

35、直位移的场合；用于有少量垂直位移的场合； 用于垂直位移较大或要求支吊点的荷载用于垂直位移较大或要求支吊点的荷载变化率不能太大的场合；变化率不能太大的场合； 2限制性管架限制性管架 (5)固定架固定架 (6)限位架限位架 (7)轴向限位架轴向限位架 (8)导向架导向架 用于固定点处，不允许有线位移和角位用于固定点处，不允许有线位移和角位移的场合；移的场合； 用于限制任一方向线位移的场合；用于限制任一方向线位移的场合； 用于限制管道轴向线位移的场合；用于限制管道轴向线位移的场合； 用于允许有管道轴向位移，但不允许有用于允许有管道轴向位移，但不允许有横向位移的场合横向位移的场合 3减振支架减振支架

36、(9)减振器减振器 用于限制或缓和管道振动用于限制或缓和管道振动 十二、管道支吊架设计十二、管道支吊架设计2、管道跨距及导向间距、管道跨距及导向间距1）管道跨距）管道跨距 强度及刚度两项控制强度及刚度两项控制 强度控制强度控制 刚度控制刚度控制 装置内装置内13mm，装置外，装置外25 mm2）导向间距：）导向间距： a）水平管）水平管 b）垂直）垂直 垂直管道的最大导向支架间距大致可按不保温管充水时的水平管垂直管道的最大导向支架间距大致可按不保温管充水时的水平管道支架间距进行圆整。道支架间距进行圆整。DN（INCH） H MAX. SPAN（m） WATERWATER+INSUL1431 1

37、/24.53.525.54.536.55.547.56.058.06.569.07.0810.08.01011.09.01212.010.01412.510.0161310.01813.511.02014.012.02415.013.0十二、管道支吊架设计十二、管道支吊架设计3. 确定管道支架位置的要点确定管道支架位置的要点3.1 承重架距离应不大于支架的最大间距。承重架距离应不大于支架的最大间距。3.2 尽量利用已有的土建结构的构件支承，及在管廊的梁柱上支承。尽量利用已有的土建结构的构件支承，及在管廊的梁柱上支承。3.3 在垂直管段弯头附近，或在垂直段重心以上做承重架，垂直段长时，在垂直管段

38、弯头附近，或在垂直段重心以上做承重架，垂直段长时，可在下部增设导向架（当载荷大时，可采用弹簧架分载荷）。可在下部增设导向架（当载荷大时，可采用弹簧架分载荷）。3.4 在集中荷载大的管道组成件附近设承重架。在集中荷载大的管道组成件附近设承重架。3.5 尽量使设备接管的受力减小。如支架靠近接管，对接管不会产生较尽量使设备接管的受力减小。如支架靠近接管，对接管不会产生较大的热胀弯矩。大的热胀弯矩。3.6 考虑维修方便，使拆卸管段时最好不需做临时支架。考虑维修方便，使拆卸管段时最好不需做临时支架。3.7 支架的位置及类型应尽量减小作用力对被生根部件的不良影响支架的位置及类型应尽量减小作用力对被生根部件

39、的不良影响十二、管道支吊架设计十二、管道支吊架设计3.8 管道支吊架应设在弯管和大直径三通式分支管附近。管道支吊架应设在弯管和大直径三通式分支管附近。3.9 对于需要作详细应力计算的管道，应根据应力计算结果设计管架。对于需要作详细应力计算的管道，应根据应力计算结果设计管架。3.10 在敏感的设备在敏感的设备(泵、压缩机泵、压缩机)附近，应设置弹簧支架，以防止设备口附近，应设置弹簧支架，以防止设备口承受过大的管道荷载。承受过大的管道荷载。3.11 往复式压缩机的吸入或排出管道以及其它有强烈振动的管道，宜单往复式压缩机的吸入或排出管道以及其它有强烈振动的管道，宜单独设置有独立基础的支架，独设置有独

40、立基础的支架，(支架生根于地面的管墩或管架上支架生根于地面的管墩或管架上)，以避，以避免将振动传递到建筑物上。免将振动传递到建筑物上。3.12 除振动管道外，应尽可能利用建筑物、构筑物的梁柱作为支架的生除振动管道外，应尽可能利用建筑物、构筑物的梁柱作为支架的生根点，且应考虑生根点所能承受的荷载，生根点的构造应能满足生根根点，且应考虑生根点所能承受的荷载，生根点的构造应能满足生根件的要求。件的要求。3.13 管道支吊架应设在不妨碍管道与设备的连接和检修的部位。管道支吊架应设在不妨碍管道与设备的连接和检修的部位。十二、管道支吊架设计十二、管道支吊架设计4.4.管道布置过程中对支架位置的考虑管道布置

41、过程中对支架位置的考虑4.1 4.1 管道走向首先要满足安全生产、工艺要求，操作方便，安装维修方管道走向首先要满足安全生产、工艺要求，操作方便，安装维修方便。便。4.2 4.2 管道尽量集中布置，如成排布置，便于做联合支架，尽量减少分散管道尽量集中布置，如成排布置，便于做联合支架，尽量减少分散独立设置的柱式架。同时达到整齐美观。独立设置的柱式架。同时达到整齐美观。4.3 4.3 管道布置应靠近可能作支架的点，如靠近为其它目的的做的构筑物，管道布置应靠近可能作支架的点，如靠近为其它目的的做的构筑物，沿建筑物的墙、柱。或沿平台下敷设，以便利用梁和柱来支承。沿建筑物的墙、柱。或沿平台下敷设，以便利用

42、梁和柱来支承。4.4 4.4 管道成组布置时，各管道的被支承面应取齐，即水平管管托底面和管道成组布置时，各管道的被支承面应取齐，即水平管管托底面和不保温管的管底应取齐，竖直管管托底面和不保温管的管底应侧齐不保温管的管底应取齐，竖直管管托底面和不保温管的管底应侧齐, , 以便设计支架。以便设计支架。4.5 4.5 采用弹簧支座或吊架时，管道与生根构件之间应有足够的空间。采用弹簧支座或吊架时，管道与生根构件之间应有足够的空间。十二、管道支吊架设计十二、管道支吊架设计5管道支吊架选用的原则：管道支吊架选用的原则：5.1 在选用管道支吊架时，应按照支承点所承受的荷载大小和方向、管在选用管道支吊架时，应

43、按照支承点所承受的荷载大小和方向、管道的位移情况、工作温度、是否保温或保冷、管道的材质等条件选用道的位移情况、工作温度、是否保温或保冷、管道的材质等条件选用适合的支吊架；对于冷管，在管架设计时，应该有防止冷桥产生的措适合的支吊架；对于冷管，在管架设计时，应该有防止冷桥产生的措施。施。5.2 设计管道支吊架时，应尽可能选用标准管卡、管托和管吊。设计管道支吊架时，应尽可能选用标准管卡、管托和管吊。5.3 下列情况，不得采用焊接型的管托和管吊。下列情况，不得采用焊接型的管托和管吊。a）管内介质温度等于或大于）管内介质温度等于或大于400的碳素钢材质的管道；的碳素钢材质的管道；b）低温管道；）低温管道

44、；c）合金钢材质的管道；）合金钢材质的管道；d）生产中需要经常拆卸检修的管道；）生产中需要经常拆卸检修的管道；十二、管道支吊架设计十二、管道支吊架设计e）架空敷设且不易施工焊接的管道；）架空敷设且不易施工焊接的管道；f）非金属衬里管道；）非金属衬里管道；g）需热处理的管道（消除应力）需热处理的管道（消除应力） 。5.4 为防止管道过大的横向位移和可能承受的冲击荷载，一般在下列位为防止管道过大的横向位移和可能承受的冲击荷载，一般在下列位置设置导向管托，以保证管道只沿着轴向位移。置设置导向管托，以保证管道只沿着轴向位移。a）可能产生振动的两相流管道；）可能产生振动的两相流管道；b）横向位移过大可能

45、影响邻近管道时；固定支架之间的距离过长，可）横向位移过大可能影响邻近管道时；固定支架之间的距离过长，可能产生横向不稳定时；（柱失稳）能产生横向不稳定时；（柱失稳）c）为防止法兰和活接头泄漏要求管道不宜有过大的横向位移时。）为防止法兰和活接头泄漏要求管道不宜有过大的横向位移时。十二、管道支吊架设计十二、管道支吊架设计5.5 5.5 当架空敷设的管道热胀量超过当架空敷设的管道热胀量超过100mm100mm时，应选用加长管托，以免管托时，应选用加长管托，以免管托滑到管架梁下。滑到管架梁下。5.6 5.6 凡支架生根在设备上时，应向设备专业提出所用预焊件的条件。凡支架生根在设备上时，应向设备专业提出所

46、用预焊件的条件。5.7 5.7 对于荷载较大的支架位置要事先与有关专业设计人联系，并提出支对于荷载较大的支架位置要事先与有关专业设计人联系，并提出支架位置、标高和载荷情况。架位置、标高和载荷情况。5.8 5.8 凡需要限制管道位移量时，应考虑设置限位架。凡需要限制管道位移量时，应考虑设置限位架。5.9 5.9 安全阀出口管线的支架要高度重视，应足以抵抗泄放时冲击荷载的安全阀出口管线的支架要高度重视，应足以抵抗泄放时冲击荷载的作用。作用。6 6管道固定点的设置应满足下列要求：管道固定点的设置应满足下列要求：6.1 6.1 对于复杂管道可用固定点将其划分成几个形状较为简单的管段，如对于复杂管道可用

47、固定点将其划分成几个形状较为简单的管段，如L L形管段、形管段、U U形管段、形管段、Z Z形管段等以便进行分析计算。形管段等以便进行分析计算。十二、管道支吊架设计十二、管道支吊架设计6.2 6.2 确定管道固定点位置时，使其有利于两固定点间管段的自然补偿。确定管道固定点位置时，使其有利于两固定点间管段的自然补偿。6.3 6.3 选用选用形补偿器时，宜将其设置在两固定点的中部。形补偿器时，宜将其设置在两固定点的中部。6.4 6.4 固定点宜靠近需要限制分支管位移的地方。固定点宜靠近需要限制分支管位移的地方。6.5 6.5 固定点应设置在需要承受管道振动、冲击荷载或需要限制管道多方固定点应设置在

48、需要承受管道振动、冲击荷载或需要限制管道多方向位移的地方。向位移的地方。6.6 6.6 作用于管道中固定点的荷载，应考虑其两侧各滑动支架的摩擦反力。作用于管道中固定点的荷载，应考虑其两侧各滑动支架的摩擦反力。6.7 6.7 进出装置的工艺管道和非常温的公用工程管道，宜在装置分界处设进出装置的工艺管道和非常温的公用工程管道，宜在装置分界处设固定点。固定点。 十二、管道支吊架设计十二、管道支吊架设计7 7管道支架生根的结构型式管道支架生根的结构型式7.1 7.1 在设备（在设备（VESSELVESSEL）上生根：）上生根：在设计从设备上生根的支架时，要求在设备上预焊生根件。如果现场在设计从设备上生根的支架时，要求在设备上预焊生根件。如果现场安装支架在设备壁上直接焊接，许多设备需要重新检验，且拖延施工安装支架在设备壁上直接焊接，许多设备需要重新检验，且拖延施工进度。焊后残余应力会影响设备的防腐能力和机械性能。对于非金属进度。焊后残余应力会影响设备的防腐能力和机械性能。对于非金属衬里的设备，现场焊接会损坏内衬如橡胶、塑料、玻璃等。衬里的设备，现场焊接会损坏内衬如橡胶、塑料、玻璃等。对容器类设备的管口、设备上的生根件对容器类设备的管