隨著現(xiàn)代技術的不斷創(chuàng)新,有關部門正在大力發(fā)展油田建設、大興水利、天然氣工程等公共設施建設項目。壓力管道已成為較常見的設備之一,承擔著輸送易燃易爆能量、放射性和高腐蝕性材料的主要任務。壓力管道的安全和質(zhì)量問題也成為各相關部門從設計、安裝、維護到使用等各個方面關注的重點防范問題。然而,它們的生產(chǎn)和使用受到各種負荷因素的影響,再加上自身的壓力,使得壓力管道事故頻發(fā),成為一個重大的公共安全隱患,也是相關安全監(jiān)督管理項目之一。當壓力管道因冷熱而膨脹和收縮時,產(chǎn)生的位移荷載會對與其相連的設備或土木結(jié)構施加力。同時,設備或土木建筑也會對管道產(chǎn)生反應,在管道中產(chǎn)生應力。當管道系統(tǒng)的剛度高時,這種推力和應力可能很大,并可能影響設備或管道的正常運行,甚至對設備、管道或土木結(jié)構造成損壞。因此,有必要確保管道系統(tǒng)具有足夠的靈活性。L管道柔性設計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目的柔性設計的目的是確保管道在設計條件下具有足夠的柔性,以防止管道因熱膨脹、冷縮、端點額外位移、組合抗震支吊架設置不當?shù)仍蚨鸬囊韵聠栴}:(1)因應力過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) 管道推力或扭矩過大會對與其相連的設備造成過大的應力或變形,影響設備的正常運行。(4) 管道的推力或扭矩過大會導致組合抗震支吊架損壞。
1.2設計方法在當今的管道設計中,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,首先應該考慮使用改變管道方向和組合抗震支吊架等方法來改變管道的靈活性。(2)一般來說,當兩個固定點的位置固定時,可以通過增加管道系統(tǒng)的長度和彎管數(shù)量來增加管道的靈活性。(3)當管道系統(tǒng)在某個方向上的剛度過大時,增加與之垂直的管道長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)當管徑較大、場地有限、所需補償量較大時,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)制造更復雜,價格更高,因此適用于低壓和大直徑管道。同時,波紋管膨脹節(jié)往往成為管道中的薄弱環(huán)節(jié),應盡量避免。在目前的管道設計方法中,增加組合抗震支吊架已成為改變管道柔性的常用手段。在設計管道柔性時,在確保管道有足夠的柔性來吸收變形的同時,還應注意避免管道系統(tǒng)的柔性過大。這不僅避免了管道系統(tǒng)中的振動,而且節(jié)省了投資。
2.當組合抗震支吊架設計中管道的垂直熱位移較大時,會導致剛性支架變得中空,難以起到支撐吊架的作用;或者,由于過大的熱障力,管道應力和設備應力可能超過極限,或者支撐點可能受到過大的力,使支撐結(jié)構難以承受。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度熱膨脹的問題,增加管道的靈活性。2.1組合抗震支吊架的常見類型目前,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)品出廠時對安裝載荷進行預定位,彈簧載荷在運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。彈簧的上端通過懸掛桿與生根結(jié)構連接,下端通過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。由于對安裝空間的需求很大,因此有必要根據(jù)使用條件進行選擇。