隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷創(chuàng)新,有關(guān)部門(mén)正在大力發(fā)展油田建設(shè)、大興水利、天然氣工程等公共設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。壓力管道已成為較常見(jiàn)的設(shè)備之一,承擔(dān)著輸送易燃易爆能量、放射性和高腐蝕性材料的主要任務(wù)。壓力管道的安全和質(zhì)量問(wèn)題也成為各相關(guān)部門(mén)從設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)到使用等各個(gè)方面關(guān)注的重點(diǎn)防范問(wèn)題。然而,它們的生產(chǎn)和使用受到各種負(fù)荷因素的影響,再加上自身的壓力,使得壓力管道事故頻發(fā),成為一個(gè)重大的公共安全隱患,也是相關(guān)安全監(jiān)督管理項(xiàng)目之一。當(dāng)壓力管道因冷熱而膨脹和收縮時(shí),產(chǎn)生的位移荷載會(huì)對(duì)與其相連的設(shè)備或土木結(jié)構(gòu)施加力。同時(shí),設(shè)備或土木建筑也會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生反應(yīng),在管道中產(chǎn)生應(yīng)力。當(dāng)管道系統(tǒng)的剛度高時(shí),這種推力和應(yīng)力可能很大,并可能影響設(shè)備或管道的正常運(yùn)行,甚至對(duì)設(shè)備、管道或土木結(jié)構(gòu)造成損壞。因此,有必要確保管道系統(tǒng)具有足夠的靈活性。L管道柔性設(shè)計(jì)的目的和方法管道的柔性反映了管道變形的難度,表示管道通過(guò)自身變形吸收熱脹冷縮等位移變形的能力。
1.1目的柔性設(shè)計(jì)的目的是確保管道在設(shè)計(jì)條件下具有足夠的柔性,以防止管道因熱膨脹、冷縮、端點(diǎn)額外位移、組合抗震支吊架設(shè)置不當(dāng)?shù)仍蚨鸬囊韵聠?wèn)題:(1)因應(yīng)力過(guò)大或金屬疲勞而引起的管道損壞。(2) 管道連接處發(fā)生泄漏。(3) 管道推力或扭矩過(guò)大會(huì)對(duì)與其相連的設(shè)備造成過(guò)大的應(yīng)力或變形,影響設(shè)備的正常運(yùn)行。(4) 管道的推力或扭矩過(guò)大會(huì)導(dǎo)致組合抗震支吊架損壞。
1.2設(shè)計(jì)方法在當(dāng)今的管道設(shè)計(jì)中,增加管道柔性的措施主要包括:改變管道方向(竹彎管)、選擇波紋管膨脹節(jié)和組合抗震支吊架。(1)如果條件允許,首先應(yīng)該考慮使用改變管道方向和組合抗震支吊架等方法來(lái)改變管道的靈活性。(2)一般來(lái)說(shuō),當(dāng)兩個(gè)固定點(diǎn)的位置固定時(shí),可以通過(guò)增加管道系統(tǒng)的長(zhǎng)度和彎管數(shù)量來(lái)增加管道的靈活性。(3)當(dāng)管道系統(tǒng)在某個(gè)方向上的剛度過(guò)大時(shí),增加與之垂直的管道長(zhǎng)度可以降低管道系統(tǒng)的剛度。(4)組合抗震支吊架的使用允許支撐點(diǎn)的垂直位移,從而放松約束并增加管道系統(tǒng)的靈活性。(5)當(dāng)管徑較大、場(chǎng)地有限、所需補(bǔ)償量較大時(shí),可考慮采用波紋管膨脹節(jié),以增加管道的柔性。然而,波紋管膨脹節(jié)制造更復(fù)雜,價(jià)格更高,因此適用于低壓和大直徑管道。同時(shí),波紋管膨脹節(jié)往往成為管道中的薄弱環(huán)節(jié),應(yīng)盡量避免。在目前的管道設(shè)計(jì)方法中,增加組合抗震支吊架已成為改變管道柔性的常用手段。在設(shè)計(jì)管道柔性時(shí),在確保管道有足夠的柔性來(lái)吸收變形的同時(shí),還應(yīng)注意避免管道系統(tǒng)的柔性過(guò)大。這不僅避免了管道系統(tǒng)中的振動(dòng),而且節(jié)省了投資。
2.當(dāng)組合抗震支吊架設(shè)計(jì)中管道的垂直熱位移較大時(shí),會(huì)導(dǎo)致剛性支架變得中空,難以起到支撐吊架的作用;或者,由于過(guò)大的熱障力,管道應(yīng)力和設(shè)備應(yīng)力可能超過(guò)極限,或者支撐點(diǎn)可能受到過(guò)大的力,使支撐結(jié)構(gòu)難以承受。由于組合抗震支吊架不僅可以承受重量,還可以吸收管道的垂直位移,因此可以避免支架脫落和過(guò)度熱膨脹的問(wèn)題,增加管道的靈活性。2.1組合抗震支吊架的常見(jiàn)類型目前,組合抗震支吊架主要分為兩類:可變組合抗震支吊架和恒力組合抗震支吊架。2.1.1可變組合抗震支吊架產(chǎn)品出廠時(shí)對(duì)安裝載荷進(jìn)行預(yù)定位,彈簧載荷在運(yùn)行條件下隨位移而變化。根據(jù)安裝類型,可分為A、B、C、D、E、F和G七種類型:A/B/C型統(tǒng)稱為懸掛式支吊架,如圖1所示。彈簧的上端通過(guò)懸掛桿與生根結(jié)構(gòu)連接,下端通過(guò)松螺母和懸掛桿與管道連接。主要用于管道上部和支架之間有足夠空間放置彈簧和吊桿的情況。這種類型的支架不僅可以解決垂直位移,而且可以有效地釋放軸向位移。由于對(duì)安裝空間的需求很大,因此有必要根據(jù)使用條件進(jìn)行選擇。