浅析压力管道支吊架的安装检验

摘要：压力管道支吊架是管道系统的重要组成部分，能够对管道进行支承、悬吊或固定，能够控制管道系统应力水平和管道对接口设备的推力与力矩，保证管道及接口设备长期安全运行。在对压力管道的安装检验的同时也要加强对支吊架等附属设施的检测要求，这样才能保障压力管道运行寿命及企业的安全生产。

关键词：压力管道 支吊架 安装 检验

前言

随着社会经济的快速发展和工业设施的增加，压力管道的使用数量在不断扩大。压力管道是一种特种承压设备，广泛用于工业的生产中，由于工业的特殊性，也决定了工业用压力管道在施工方面的难度和用材方面的复杂性。在压力管道中，特别是工业管道作为工艺流体输送系统，其输送的介质往往具有易燃、易爆、有毒、高压及强腐蚀性等特点。一旦由于管道材料有缺陷、结构强度或致密性存在问题而发生泄漏，就会引起火灾、爆炸、中毒以及其他人体伤害等事故，严重危害人的生命和装置系统的安全，因此为保证压力管道的安全运行，防止事故发生，就要做好压力管道安装检验工作。

在压力管道安装检验中支吊架、管卡等附属设施，虽然使用的数量不是很大，但作为压力管道的附件，对于其正常运行也起到了较为重要的作用。压力管道支吊架随着运行时间的变长，会出现一下诸多异常、损坏以及失效情况：材料长期高温运行产生蠕变或应力松弛，管系应力重新分布；支吊架安装或设计缺陷导致支吊架承载发生改变；运行时支吊架外表面变形或腐蚀；剧烈冲击或振动使支吊架发生疲劳损伤；弹簧性能下降或失效。这些情况都会改变管系受力和支吊架承载的分配，加大部分管段的局部变形，使得管系的局部应力增大甚至超过管材的基本许用应力。此外，与管道相连的设备接口处推力和力矩也会大幅度提高，造成管道局部和设备接口处损坏失效，进而缩短管道剩余寿命，影响企业安全生产。

1. 压力管道支吊架的分类

首先要明确支吊架最基本的定义，管道支吊架是用以承受管道载荷，限制管道位移，控制管道振动，并将载荷传递至承载结构上的各类组件或装置。分为两大类，支架和吊架：从下面支撑管道，其构件主要受压的为支架；从上方悬吊管道，其构件主要受拉的为吊架。按照管道支吊架的主要功能，可将其分为三大类：承受管道载荷的，限制管道位移的和控制管道振动的。承受管道载荷的有：恒力支吊架、变力弹簧支吊架、刚性吊架、滑动支架、滚动支吊架；限制管道位移的有：导向装置、限位装置、固定支架；控制管道振动的有：减震装置、阻尼装置。而在实际应用中，大多数的支吊架的构件同时承受拉伸和压缩载荷。这就在设计选型的时候就要综合分析管道运行工况、支吊架的受力情况，做出应力分析，选择合适的支吊架与安放位置，才能从源头保证管道的安全运行。常见一些支吊架的如图 1、图 2。

1.1 弹簧支吊架

弹簧支吊架的工作原理：当管道的支吊点有垂直方向的热位移时，如果采用刚性支吊架，对向上热位移的支吊点，热态荷重就会大幅度下降，甚至悬空不吃力；而对向下热位移的支吊点，不但承受上位移支吊架的转移荷重，而且要承受较大的限位作用产生的管道热胀推力或力矩。这时支吊架本身和管道应力（包括自重一次应力和热胀二次应力）产生相应的有害影响。因此，有垂直方向热位移的支吊点，除了专门设置的限位刚吊外，一般应选用弹属于支上架，弹簧支吊架便是其中一种。

弹簧表面不应有裂纹、折送、分层、过烧等缺陷。弹簧材料应满足 60SizMnA钢技术条件。弹簧两端应有不少于 3/4 圈的拼紧圈。两端应磨平，磨平部分不少于圆周的 3/4。弹簧的节距应均匀，且在最大压缩值范围内，弹簧的工作圈不得相碰。弹簧为两个端面应与轴线垂直，弹簧倾斜量不应超过自由高度为2%。弹簧在最大允许荷重范围内，其荷重与标准荷重的偏差，不应超过±10%。

弹簧应有出厂合格证件。用于主蒸汽、再热蒸汽、主给水管上的弹簧，安装前应进行刚度测定。必要明作全压缩试验：弹簧压缩到极限状态保持 5 分钟；卸去载荷后，永久变形量不得超过原自由高度的 2%；如超过规定，应进行第二次全压缩试验，两次试验的总永久变形量不得超过原自由高度的 3%。

1.2 恒力吊架

弹簧支吊架的荷重是随位移发生变化的，热位移量越大，荷量变化也越大。恒力吊架的荷重是不随热位变化而保持恒定（或变化极小）。随着机组容量的增大，支吊架的工作荷重和热位移值都大大增加；大机组的主要管道的应力水平也高，对支吊架荷重变化的要求也严格。因此，弹簧支吊架难以完全满足要求。恒力吊架，以恒力原理分为，理论恒力型和近似恒力型两种。结构上，用得最多的是弹簧式恒力吊架。

1.3限位支吊架

限位支吊架是以限制管道热位移为主的支吊架（有的也承受管道重量）。与固定支架不同的是，限位支吊架只限一个或二个方向的线位移，而对管道的角位移一般不加限制。这种不完全的限位，对管道的热胀应力影响较小，却能达到多种有益的效果。

通过限位支吊架，可以把管道热胀人为的分成若干独立段，使支吊点的热位移值大幅度降低；也可根据需要，改变管道上某些点的热位移值和方向。采用际位支吊架，可以调整管道的热胀二次应力，使一些高应力点的应力得以降低。如果需要限制管道对设备的推力，也可通过限位支吊架实现。管道设置限位支吊架后，比起全部采用弹性支吊架，稳定性增加，可以降低管道振动。

2.压力管道支吊架的布置

管道两端的支吊架，应尽量靠近管道端部。在有阀门、三通等集中载荷的部位，应在附近设支吊架。支吊架的形式和荷重分配（包括冷紧或热胀推力），应能满足连接设备可限定的力和力矩要求。管道支吊架应能满足连接热膨胀的要求。

在门形补偿器、波形补偿器、伸缩型补偿器两端应设固定支架。固定支架的间距，不应超过补偿器的补偿能力。靠近轴向补偿的波形补偿器、伸缩型补偿器，以及可能承受较大变矩的铸铁阀门两侧，应设导向支架。

3. 压力管道支吊架安装的要点

压力管道的安装过程所依据的《工业金属管道工程施工规范》（GB50235- 2010） 和 《压力管道规范――工业管道》（GB/T20801- 2006） 对于支吊架的制作和安装都有明确规定，所以我们在压力管道监督检验中对于支吊架的质量和安装质量的控制就有据可依。规范里面要求，合金钢支吊架应有材质标记，并分类保管，在保存期间不得与碳钢接触。这是为了防止材料的混淆，造成异种钢材的混用。不同材质的支吊架的屈服强度和刚度均有不同，应用的范围也不一样，如果在较为苛刻的工况下，误用了低强度的碳钢材料，就容易造成变形、断裂，从而对管体本身产生破坏，引发严重的事故。

当安装管道时，应及时固定和调整支吊架。支吊架安装位置应准确，安装应平整牢固，与管子接触应紧密。固定支架应按设计文件的规定安装，并应在补偿装置预拉伸或预压缩之前固定。没有补偿装置的冷、热管道直管段上，不得同时安置 2 个及 2 个以上的固定支架。固定支架是为保证合理分配管道膨胀量而设置的，当管道膨胀或收缩时，固定支架能防止管道在该点发生位移。在无补偿装置有位移的直管段上只能安装一个固定支架，否则会阻碍位移。管道安装时不宜使用临时支、吊架。当使用临时支、吊架时，不得与正式支、吊架位置冲突，不得直接焊在管子上，并应有明确标记。在管道安装完毕后应予拆除。管道安装完毕后，应按设计文件规定逐个核对支、吊架的形式和位置。这是由于现场施工的随意性较大，现场对管道支、吊架的安装经常不够重视，所以要在安装完毕后认真核对。对于支吊架质量的控制，主要包括对焊缝进行的无损检测，对支吊架的型式、材质、加工尺寸、精度、外观进行逐个检查，可以使用观察检查、用卡尺进行测量。由于一些简单的支吊架多数情况下都是在现场制作，所以在制作过程中，对其型式、材质、尺寸可以通过测量的方法进行现场检测，如有不符合设计图纸和规范要求的地方可以随时整改，以达到质量管理体系的要求。

如果管道要求做压力试验，所有支吊架（包括临时支吊架）应在按照设计文件正确安装、调整，所有锁定装置处于锁定状态时才能进行。在压力试验和绝热层敷设结束后，所有的临时支吊架、锁定装置等均须拆除。管道在做压力试验的时候，是模拟在实际运行中的工况，支吊架也必须安装锁定，以防止管道在试验中出现的位移、滑动现象。

4. 压力管道支吊架的检验检测

管道支吊架的制造与安装的质量检验分为过程检验（中间检验）、出厂检验（交收检验）和型式检验（例行检验）三类。在制作、选材、试验、安装等全过程中各个工序必须进行的各项检验，统称为过程检验（中间检验）。支吊架在安装竣工时必须做的各项试验，统称为出厂检验（交收检验）。对支吊架产品质量进行全面考核，即对产品标准或设计文件中规定的技术要求全部进行检验，统称为型式检验（或例行检验）。

支吊架的全部焊缝（包括工厂焊缝和现场焊缝）均应进行外观检验。外观检验前，必须清除焊缝及其两侧的熔渣、飞溅及其它污物。外观检验主要用肉眼借助放大镜或有关辅助量具进行。使用放大镜的放大倍数应以 5 倍为限。检验时要保证良好的照明。外观检验不合格的焊缝，不允许进行其他项目检验。对于焊缝的无损检测范围和比例，应依据相关规范和设计文件的要求来严格操作。

不仅是在制作、安装中对于支吊架要予以重视，在压力管道的定期检验中，支吊架的检查也是重要的一个项目。检查项目包括：支吊架是否脱落、变形、腐蚀损坏或焊接接头开裂；支架与管道接触处有无积水现象；恒力弹簧支吊架转移指示是否越限；变力弹簧支吊架是否异常变形、偏斜或失载；刚性支吊架状态是否异常；吊杆及连接配件是否损坏或异常；转导向支架间隙是否合适，有无卡涩现象；阻尼器、减振器位移是否异常，液压阻尼器液位是否正常；承载结构与支撑辅助钢结构是否明显变形，主要受力焊接接头是否有宏观裂纹。在定期检验中经常发现支吊架的问题有很多种，最常见的是支吊架缺失、支吊架与管体发生摩擦等。这些安全隐患有些可以通过更换、维修支吊架来消除，有些则需要通过更换管子来消除。而对于管体造成严重损伤的，甚至要对系统进行应力分析，来重新设定支吊架的选型、安放位置等。

5. 结束语

在压力管道的安装和检验过程中，对于支吊架的设计、安装和检验检测都要按照规范来认真执行。对于因支吊架的设置不当、缺失、损坏等造成的安全隐患要及时发现并消除，否则进一步扩展将可能引发压力管道安全事故。我们在压力管道监督检验和定期检验中，也应严格按照规范的要求来对支吊架的情况进行评价，以保证压力管道的正常运行。

参考文献：

[1]郑斌，周丽芳.压力管道安装监督检验若干问题探讨[J].四川化工，2010.

[2]张幼德，汤晓英，柳晓明.压力管道安装监督检验常见问题分析 [J]. 化工设备与管道.2006.