一般情况下,管道支吊架可以分为三部分,即附管部件、生根部件和中间连接件。与管子直接相接触或与管子直接焊在一起的部分称为附管部件。与地面、设备、建构筑物等支撑设施相连的部分称为生根部件。连接附管部件和生根部件的部分称为中间连接件。但不是所有支吊架都由这三部分组成,有时仅有两部分甚至一部分组成。
1、附管部件
既然管道支吊架是用于支撑管子的,那么一般情况下附管部件是必不可少的部件。但也有例外,如不需要隔热、又无坡度要求的光管直接敷设在管架上时,就可以认为它没有附管部件。
由于附管部件与管子直接相连接,故应考虑它对管子材料及操作条件的适应性。一般情况下,附管部件与管子的连接有两种方式,即直接焊接或管卡连接。
下列情况下,附管部件不能与管子直接焊接:
a、吊架支撑且管内介质温度等于或大于400℃的碳素钢管道。
对于吊架支撑情况,由于焊缝受拉,而且焊缝受力面积较小,又存在较大的应力集中,焊后一般也不进行热处理,故在高于400℃的情况下,焊缝会因回火而发生应力松驰,而且是在高应力的作用下发生应力松驰,此时容易在应力松驰过程中因金属不稳定而造成焊缝拉裂。故焊接型吊架不应用在高于400℃情况下。
b、低温管道。
对于低温管道,如果采用焊接结构,会由于金属传热较快而造成较大的冷量损失。因此,对于低温管道一般应选用管卡型式,且管卡卡在保冷层的外层,使金属管道支吊架不直接与管子接触。保冷层中要适当设置一些软木块等以起到强度加强作用。
c、高空敷设的合金钢或有热处理要求的碳钢管道。
对于多数合金钢管道,或者设计提出要求焊后热处理的碳钢管道,如果焊后不进行热处理,会影响材料的使用性,例如增加其应力腐蚀开裂的倾向,或增加高合金钢延迟裂纹产生的倾向。对于高空敷设的管道,现场不能或者不便进行热处理,故此时不应采用焊接型管道支吊架。对于大气腐蚀较较严重的潮湿地区,不锈管道也不宜采用焊接,以防电偶腐蚀的发生而导致支吊架很快破坏。
d、生产中需要经常拆卸检修的管道。
经常拆卸的管道,如果采用焊接,不便于支吊架的拆除,除非附管部件与中间连接件可以拆除。
e、高空敷设且不宜焊接施工的管道。
众所周知,金属焊接的劳动强度较大,而且需要专用的设备,高空作业比较困难,故高空敷设的管道不宜采用焊接型管道支吊架。
非金属衬里管道、镀锌管道、渗铝管道等不允许焊接的管子,一旦现场焊接了支吊架,会损坏其耐腐蚀复层,故此时也不应采用焊接型管道支吊架。。
一般情况下,附管部件应与管子同材质,只有当管子为普通碳素钢,并确认管子壁厚有较大的富裕量时,可采用普通碳素钢。理论上认为,当管子与附管部件焊接时,具有较多杂质元素的附管部件材料其有害杂质元素硫、磷等会侵入管子部分,并影响到管子材料的局部性能。又由于管子在支撑处有较大的应力集中,因此容易导致管子在支撑处形成薄弱环节,尤其是对工作温度超过100℃的低碳不锈钢管道,还会发生碳迁移现象,使不锈钢管子局部碳量增加,影响其耐腐蚀性能。
不能采用焊接附管部件时,应采用管卡(管箍)型附管部件。在使用管卡(管箍)作为附管部件时,除上面讲到的保冷管道其附管部件应置于保冷层外面时,尚应注意下列问题:
a、与不锈钢管子(尤其是温度高于100℃的不锈钢管子)相连时,应在管子与管卡(管箍)之间设置非金属(如石棉)垫层,使其隔离,以免发生电偶腐蚀或碳迂移现象;
b、对于DN≥50的管子,当采用管卡承重时,应设置挡铁,详见第二节所述;
c、当管子有保温时,管卡(管箍)与中间连接件相连的部分应漏出隔热层外,以便于隔热保护层的封闭;
d、当水平管子在工作状态下有平面位移时,管卡(管箍)宜与吊架配合使用,以适应管子支撑点的位移,避免隔热层的损坏。
2、生根部件
一般情况下,可用于管道支吊架生根的部位有下列一些地方:
a、建、构筑物的梁柱;
b、建、构筑物的墙体;
c、设备本体(包括塔、罐、换热器等);
d、设备基础及其它混凝土结构;
e、加热炉钢构架;
f、建、构筑物平台及设备平台;
g、地面;
h、相邻其它管子。
当管道支吊架在建构筑物的梁柱、加热炉钢结构、塔与建构筑物平台等部位生根时,生根部件采用焊接方式直接焊在上述结构上是最简便有效的办法。由于这些部位处于常温,故生根部件可采用普通碳素钢(镇静钢或沸腾钢)材料。由于在上述部位开设螺拴孔时会削弱相应构件的强度,故只有在征得有关专业的同意后,才可以采用螺栓连接。无论采用焊接还是螺栓连接,均应向有关专业委托支吊架所承受的荷载,并得到相关专业的确认。除此之外,尚应注意生根点的平面尺寸是否能满足生根件尺寸的要求,否则应采取措施。
当管道支吊架生根在建构筑物的墙体、设备基础等非钢体结构上时,应及时向有关专业提出预埋钢板的委托资料,详细给出生根位置、生根面积和支撑载荷等有关要求。此时生根构件可采用焊接型式,生根构件材料采用普通碳素钢。
当管道支吊架生根在设备本体上时,首先应征得设备专业的同意。对于不允许设置支吊架的设备(如高压加氢反应器),应考虑设置支撑框架进行管道支撑。如果设备有整体热处理要求时(如壁厚大于38mm的设备,受交变载荷的设备,有应力腐蚀开裂倾向的设备等),应将生根部件委托给设备专业,以便生根构件与设备的焊接在设备制造厂实施,并随设备一起进行热处理,此时生根部件的材料由设备专业确定,安装管道支吊架时,中间连接件与生根部件采用螺栓连接。如果设备允许在现场焊接支吊架,此时生根部件应取与设备同材质。
当管道支吊架生根在地面上时,应考虑地面的承载能力。当地面为一般的硬化路面时,管道专业可不向有关专业提委托,此时生根部件可直接置于地面或采用膨胀螺栓固定在地面上,生根部件材料采用普通碳素钢。当管子直径较大而支架承重载荷较大时,一般的硬化路面已不能满足其承重要求,此时应为支吊架专设基础,并预埋钢板或地脚螺栓,生根部件与预埋件焊接或螺栓连接。一些设计单位规定,凡DN≥150的管子其落地支架均应专设基础,并详细向土建专业委托支架位置、基础标高、支撑标高、支撑载荷、预埋件尺寸等资料。
当管道支吊架生根在邻近的大管子上时,它的生根部件对于大管子来说相当于其附管部件,故此时其要求同附管部件部分。
3、中间连接件
中间连接件泛指与附管部件和生根部件相连的所有其它管道支吊架零部件。由于管道支吊架型式较多,因此它的中间连接件可谓五花八门,很难一概而论。一般情况下,它对被支撑的管子和被生根的设备等已不再产生影响,故多选用普通碳素钢。当某些中间连接件与高温的被支撑管子或被生根设备较近时,它的材料应能适应高温的要求。当中间连接件为一些专用定型件(如弹簧支吊架)时,其材料尚应符合定型部件的标准需要。