工业管道材料设计与应力分析技术高级培训

管道应力分析专题联系电话：联系电话：010 58676304主办：中国石油和石油化工设备工业协会主办：中国石油和石油化工设备工业协会1一、管道应力分析的目的一、管道应力分析的目的1 1、使管道应力在规范的许用范围内，保证管道系、使管道应力在规范的许用范围内，保证管道系统的整体安全统的整体安全2 2、使动（静）设备管口载荷符合制造商或公认的、使动（静）设备管口载荷符合制造商或公认的标准标准使其能长周期、平稳运转使其能长周期、平稳运转3 3、给结构及各种支撑提供设计载荷、给结构及各种支撑提供设计载荷4 4、确定管道热位移及各种冲击载荷所导致的管道、确定管道热位移及各种冲击载荷所导致的管道位移位移5 5、解决管道动力学问题：机械振动、脉动、安全、解决管道动力学问题：机械振动、脉动、安全阀排放等阀排放等6 6、优化配管设计、优化配管设计 2二、管道应力分析基础知识二、管道应力分析基础知识2.12.1、应力、应变及应力状态、应力、应变及应力状态2.22.2、材料的机械性能、材料的机械性能2.32.3、强度理论、强度理论2.42.4、管道变形的基本形式、管道变形的基本形式2.52.5、管道中的应力状态、管道中的应力状态2.62.6、管道应力分类、管道应力分类2.6.12.6.1、应力分类校核遵循的原则、应力分类校核遵循的原则2.6.22.6.2、管道应力分析中的应力分类、管道应力分析中的应力分类2.6.32.6.3、管道应力分析中一次和二次应力超标原因、管道应力分析中一次和二次应力超标原因2.72.7、管道应力分析所遵循的标准、管道应力分析所遵循的标准3三、管道的柔性设计三、管道的柔性设计3.13.1、柔性定义及柔性设计的方法和目的、柔性定义及柔性设计的方法和目的a)a)定义定义b)b)目的目的c)c)设计方法设计方法d)d)端点位移考虑端点位移考虑3.23.2、是否进行详细柔性设计的判别方法、是否进行详细柔性设计的判别方法a)a)应进行详细柔性设计的管道应进行详细柔性设计的管道b)b)可以不进行详细柔性设计的管道可以不进行详细柔性设计的管道c)c)判别式的使用方法与注意事项判别式的使用方法与注意事项3.33.3、管道的热补偿、管道的热补偿4三、管道的柔性设计三、管道的柔性设计3.43.4、应力增大因子、应力增大因子3.53.5、柔性分析方程、柔性分析方程3.63.6、弹性模量随温度变化效应、弹性模量随温度变化效应3.73.7、柔性分析的另一规则柔性分析的另一规则5四、管道应力分析的职责四、管道应力分析的职责4.14.1、应力分析（静力分析、动力分析）、应力分析（静力分析、动力分析）;4.24.2、对重要管线的壁厚进行计算，包括特殊管件的应力、对重要管线的壁厚进行计算，包括特殊管件的应力分析；分析；4.34.3、对动设备（机泵、空冷器、透平等）管口受力进行、对动设备（机泵、空冷器、透平等）管口受力进行校核计算；校核计算；4.44.4、管架设计；、管架设计；4.54.5、审核供货商文件；、审核供货商文件；4.64.6、编制、修改相关规定；、编制、修改相关规定；4.74.7、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；4.84.8、本专业人员培训；、本专业人员培训；4.94.9、进度、质量及人工时控制、进度、质量及人工时控制 ；4.104.10、参加现场技术服务；、参加现场技术服务；6五、管道机械专业（应力分析）常用的标准规范五、管道机械专业（应力分析）常用的标准规范1 1、GB50316-2000GB50316-2000工业金属管道设计规范工业金属管道设计规范2 2、HG/T20645-1998HG/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3 3、SH/T3041-2002SH/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4 4、GB150GB150钢制压力容器钢制压力容器5 5、JB/T8130.1-1999 JB/T8130.1-1999 恒力弹簧支吊架恒力弹簧支吊架6 6、JB/T8130.2-1999 JB/T8130.2-1999 可变弹簧支吊架可变弹簧支吊架7 7、GB 50251-2003 GB 50251-2003 输气管道工程设计规范输气管道工程设计规范8 8、GB 50253-2003 GB 50253-2003 输油管道工程设计规范输油管道工程设计规范9 9、ASME/ANSI B31.1-Power PipingASME/ANSI B31.1-Power Piping71010、ASME/ANSI B31.3 Process PipingASME/ANSI B31.3 Process Piping1111、ASME/ANSI B31.4 Liquid Transmission and ASME/ANSI B31.4 Liquid Transmission and Distribution piping systemsDistribution piping systems1212、ASME/ANSI B31.8 Gas Transmission and ASME/ANSI B31.8 Gas Transmission and Distribution piping systemsDistribution piping systems1313、API610 -API610 -离心泵离心泵1414、NEMA SM23 -NEMA SM23 -透平透平1515、API617 -API617 -离心式压缩机离心式压缩机1616、API618 -API618 -往复式压缩机往复式压缩机1717、API661 -API661 -空冷器空冷器1818、ANSI/B31.1ANSI/B31.1、APIRP520-APIRP520-安全阀、爆破膜安全阀、爆破膜8六、工程设计阶段管机专业的任务六、工程设计阶段管机专业的任务6.16.1、初步设计、基础设计阶段、初步设计、基础设计阶段 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)()(四级签四级签署署)；(2)(2)参加设备布置工作；参加设备布置工作；(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。96.26.2、详细设计阶段、详细设计阶段 修订工程设计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)10 夹套管夹套管(蒸汽、热油、热水蒸汽、热油、热水)计算计算(端部强端部强度计算、内部导向翼板位置确定、同时包度计算、内部导向翼板位置确定、同时包括任何应力分析管道的所有内容括任何应力分析管道的所有内容)；往复式压缩机、往复泵动力分析往复式压缩机、往复泵动力分析(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；结构、建筑荷载条件；结构、建筑荷载条件；设备管口荷载、预焊件条件；设备管口荷载、预焊件条件；编制弹簧架采购编制弹簧架采购MRMR文件及弹簧架技术数据文件及弹簧架技术数据表；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文件文件及技术数据表；及技术数据表；116.36.3、各文件应包含的内容：、各文件应包含的内容：、各文件应包含的内容：、各文件应包含的内容：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、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 风压值；风压值；地震烈度；地震烈度；雪荷载；雪荷载；土壤的力学性质；土壤的力学性质；G G 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）；、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 H H、计算及安全性评定准则；、计算及安全性评定准则；、计算及安全性评定准则；、计算及安全性评定准则；I I I I、应力分析工作流程。、应力分析工作流程。、应力分析工作流程。、应力分析工作流程。J J、其它、其它12 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。料特性等因素综合考虑确定。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。13 临界管线表临界管线表公式法：公式法：D D0 0 管外径管外径(mm)(mm)Y Y 管段总位移管段总位移(mm)(mm)Y=(X Y=(X2 2+Y+Y2 2+Z+Z2 2)1/21/2L L 管段两个固定点的展开长度管段两个固定点的展开长度(m)(AB+BC+CD)(m)(AB+BC+CD)U U 管段两个固定点的直线距离管段两个固定点的直线距离(m)(AD(m)(AD间的直线距离间的直线距离)(依据依据ASME/ANSI B31.1ASME/ANSI B31.1及及B31.3)B31.3)公式的适用范围公式的适用范围14A A、静力分析包含的内容、静力分析包含的内容 a)a)一次应力计算及评定一次应力计算及评定 防止管道塑性变形破坏防止管道塑性变形破坏.b)b)二次应力计算及评定二次应力计算及评定 防止疲劳破坏。防止疲劳破坏。c)c)设备管口受力计算设备管口受力计算(及评定及评定)防止作用力太大，防止作用力太大，保证设备正常运行。保证设备正常运行。d)d)支承点受力计算支承点受力计算 为支吊架设计提供依据。为支吊架设计提供依据。e)e)管道上法兰受力计算管道上法兰受力计算 防止法兰泄漏。防止法兰泄漏。f)f)两相流及液击冲击载荷计算两相流及液击冲击载荷计算 为支吊架和结构为支吊架和结构设计提供依据。设计提供依据。15B B、动力分析包含的内容、动力分析包含的内容 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 防止气柱防止气柱共振。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 控制压力脉动控制压力脉动值值(值值)。16C C、动力分析要点、动力分析要点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17c)c)减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，一计算缓冲罐的体积，一般为气缸容积的般为气缸容积的1010倍以上，使缓冲罐尽量靠近进出口，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。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截面积至少为进口管截两台或三台压缩机的汇集总管截面积至少为进口管截面积的三倍，且应使柱塞流的冲击力不增加。面积的三倍，且应使柱塞流的冲击力不增加。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缓冲罐的进出口均可18d)d)减少激振力减少激振力减少弯头、三通、异径管等管件。减少弯头、三通、异径管等管件。改改9090。为弯头为弯头4545。弯头。弯头。e)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)(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）W0 激振频率（角频）激振频率（角频）通通 常常 W1应应 避避 开开 0.8W0 1.2W0 的的区区域域，在在工工程程中中最最好好避避开开 0.5W0 1.5W0的的范围，这样振幅较小。范围，这样振幅较小。19(2)(2)通常通常W W1 1应在应在W W0 0（压缩机的吸入或吸出频率）的（压缩机的吸入或吸出频率）的1.21.2倍以上，设计时最好控制在倍以上，设计时最好控制在1.51.5倍以上。倍以上。(3)(3)激振力频率激振力频率n=n=转转/分分 压缩机转数压缩机转数 20(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(5)(5)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 提高管提高管道柔性，减小位移量，防止对设备管口的推力过大。道柔性，减小位移量，防止对设备管口的推力过大。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 WRC329WRC329 P P压力脉动值压力脉动值压力脉动值压力脉动值 5Kg/cm5Kg/cm2 22 28 85 5 100 Kg/cm100 Kg/cm2 22 26 6100 100 200Kg/cm 200Kg/cm2 22 25 5200 200 500Kg/cm 500Kg/cm2 22 24 4支耳标高确定支耳标高确定21 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 661。往复式机泵动力分析往复式机泵动力分析 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(气体气体)；API RP 520(气体、气混气体、气混)结构，荷载条件：结构，荷载条件：F1000Kgf，M750Kgf Bf Bf 梁翼缘宽度。梁翼缘宽度。需提条件给土建需提条件给土建：沉降量的考虑；储罐抗震措施。：沉降量的考虑；储罐抗震措施。管端结构管端结构安全阀与爆破片安全阀与爆破片22设设备备管管口口荷荷载载及及预预焊焊件件条条件件 供供设设备备专专业业校校核核局部应力和设计用局部应力和设计用编编制制弹弹簧簧架架采采购购MR文文件件及及弹弹簧簧架架技技术术数数据据表表 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）编编制制柔柔性性件件（膨膨胀胀节节、软软管管等等）采采购购MRMR文文件件及及柔柔性件技术数据表性件技术数据表插图插图设备管口承载能力表设备管口承载能力表23七、管道应力分析中的特殊问题七、管道应力分析中的特殊问题7.1、夹套管应力分析、夹套管应力分析7.2、埋地管应力分析、埋地管应力分析7.3、高压管道应力分析、高压管道应力分析八、有限元法在管道应力分析中的应用八、有限元法在管道应力分析中的应用九、管道应力分析程序九、管道应力分析程序9.1、CAESAR II软件的应用软件的应用9.2、AUTOPIPE软件的应用软件的应用24十、管道支架设计十、管道支架设计10.1、管道支架的分类及定义、管道支架的分类及定义按按支支架架的的作作用用分分为为三三大大类类：承承重重架架、限限制制性性支支架架和和减减振振架。架。1）承承重重架架:用用来来承承受受管管道道的的重重力力及及其其它它垂垂直直向向下下载载荷荷的的支架支架(含可调支架含可调支架)。a）滑滑动动架架：在在支支承承点点的的下下方方支支撑撑的的托托架架，除除垂垂直直方方向向支撑力及水平方向摩擦力以外，没有其他任何阻力。支撑力及水平方向摩擦力以外，没有其他任何阻力。b）弹簧架：）弹簧架：包括恒力弹簧架和可变弹簧架。包括恒力弹簧架和可变弹簧架。c）刚性吊架：）刚性吊架：在支承点的上方以悬吊的方式承受管道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。的重力及其他垂直向下的荷载，吊杆处于受拉状态。d）滚动支架：）滚动支架：采用滚筒支承，摩擦力较小。采用滚筒支承，摩擦力较小。吊架吊架252 2 2 2）限制性支架：）限制性支架：）限制性支架：）限制性支架：用来阻止、限制或控制管道系统位移的用来阻止、限制或控制管道系统位移的用来阻止、限制或控制管道系统位移的用来阻止、限制或控制管道系统位移的支架支架支架支架(含可调限位架含可调限位架含可调限位架含可调限位架)。a a a a）导向架：）导向架：）导向架：）导向架：使管道只能沿轴向移动的支架，并阻止因弯使管道只能沿轴向移动的支架，并阻止因弯使管道只能沿轴向移动的支架，并阻止因弯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。矩或扭矩引起的旋转。矩或扭矩引起的旋转。矩或扭矩引起的旋转。b b b b）限位架：）限位架：）限位架：）限位架：限位架的作用是限制线位移。在所限制的轴限位架的作用是限制线位移。在所限制的轴限位架的作用是限制线位移。在所限制的轴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。线上，至少有一个方向被限制。线上，至少有一个方向被限制。线上，至少有一个方向被限制。c c c c）定值限位架：）定值限位架：）定值限位架：）定值限位架：在任何一个轴线上限制管道的位移至所在任何一个轴线上限制管道的位移至所在任何一个轴线上限制管道的位移至所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。要求的数值，称为定值限位架。要求的数值，称为定值限位架。要求的数值，称为定值限位架。d d d d）固定架：）固定架：）固定架：）固定架：限制管道的全部位移。限制管道的全部位移。限制管道的全部位移。限制管道的全部位移。3 3 3 3）减振架：）减振架：）减振架：）减振架：用来控制或减小除重力和热膨胀作用以外的用来控制或减小除重力和热膨胀作用以外的用来控制或减小除重力和热膨胀作用以外的用来控制或减小除重力和热膨胀作用以外的任何力任何力任何力任何力(如物料冲击、机械振动、风力及地震等外部荷载如物料冲击、机械振动、风力及地震等外部荷载如物料冲击、机械振动、风力及地震等外部荷载如物料冲击、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支架。的作用所产生的管道振动的支架。的作用所产生的管道振动的支架。的作用所产生的管道振动的支架。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。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。26序号序号序号序号 大大大大 分分分分 类类类类 小小小小 分分分分 类类类类 用用用用 途途途途1 1承重管架承重管架承重管架承重管架 (1)(1)刚性支吊架刚性支吊架刚性支吊架刚性支吊架(2)(2)可调刚性支吊可调刚性支吊可调刚性支吊可调刚性支吊架架架架 (3)(3)可变弹簧支吊可变弹簧支吊可变弹簧支吊可变弹簧支吊架架架架(4)(4)恒力弹簧架恒力弹簧架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，但安装误差要求用于无垂直位移，但安装误差要求用于无垂直位移，但安装误差要求用于无垂直位移，但安装误差要求严格的场合；严格的场合；严格的场合；严格的场合；用于有少量垂直位移的场合；用于有少量垂直位移的场合；用于有少量垂直位移的场合；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用于垂直位移较大或要求支吊点的用于垂直位移较大或要求支吊点的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；荷载变化率不能太大的场合；荷载变化率不能太大的场合；荷载变化率不能太大的场合；2 2限制性管架限制性管架限制性管架限制性管架 (5)(5)固定架固定架固定架固定架 (6)(6)限位架限位架限位架限位架 (7)(7)轴向限位架轴向限位架轴向限位架轴向限位架 (8)(8)导向架导向架导向架导向架 用于固定点处，不允许有线位移和用于固定点处，不允许有线位移和用于固定点处，不允许有线位移和用于固定点处，不允许有线位移和角位移的场合；角位移的场合；角位移的场合；角位移的场合；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，但不允用于允许有管道轴向位移，但不允用于允许有管道轴向位移，但不允用于允许有管道轴向位移，但不允许有横向位移的场合许有横向位移的场合许有横向位移的场合许有横向位移的场合 3 3减振支架减振支架减振支架减振支架 (9)(9)减振器减振器减振器减振器 用于限制或缓和管道振动用于限制或缓和管道振动用于限制或缓和管道振动用于限制或缓和管道振动 2710.2、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 a)力学模型力学模型 强度条件：连续敷设水平直管允许跨距强度条件是管强度条件：连续敷设水平直管允许跨距强度条件是管道中最大道中最大 纵向应力不得大于设计温度下的材纵向应力不得大于设计温度下的材料的许用应力。料的许用应力。b)管道跨距计算管道跨距计算c)不考虑内压最大允许跨距不考虑内压最大允许跨距d)考虑内压最大允许跨距考虑内压最大允许跨距e)e)大直径薄壁管道大直径薄壁管道大直径薄壁管道大直径薄壁管道2810.2、管道跨距及导向间距、管道跨距及导向间距2）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垂直管道的最大导向支架间距大致可按不保温管充水的水平管道支架间距进行圆整。保温管充水的水平管道支架间距进行圆整。29DNDN（INCHINCH）H MAX.SPANH MAX.SPAN（mm）WATERWATERWATER+INSULWATER+INSUL1 14 43 311/211/24.54.53.53.52 25.55.54.54.53 36.56.55.55.54 47.57.56.06.05 58.08.06.56.56 69.09.07.07.08 810.010.08.08.0101011.011.09.09.0121212.012.010.010.0141412.512.510.010.01616131310.010.0181813.513.511.011.0202014.014.012.012.0242415.015.013.013.03010.310.3、确定管道支架位置的要点确定管道支架位置的要点确定管道支架位置的要点确定管道支架位置的要点10.3.1 10.3.1 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。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。10.3.2 10.3.2 尽量利用已有的土建结构的构件支承，及在管尽量利用已有的土建结构的构件支承，及在管尽量利用已有的土建结构的构件支承，及在管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。廊的梁柱上支承。廊的梁柱上支承。廊的梁柱上支承。10.3.3 10.3.3 在垂直管段弯头附近，或在垂直段重心以上做在垂直管段弯头附近，或在垂直段重心以上做在垂直管段弯头附近，或在垂直段重心以上做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，可在下部增设导向架（当载荷承重架，垂直段长时，可在下部增设导向架（当载荷承重架，垂直段长时，可在下部增设导向架（当载荷承重架，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）。大时，可采用弹簧架分载荷）。大时，可采用弹簧架分载荷）。大时，可采用弹簧架分载荷）。10.3.4 10.3.4 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。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。10.3.5 10.3.5 尽量使设备接管的受力减小。如支架靠近接管，尽量使设备接管的受力减小。如支架靠近接管，尽量使设备接管的受力减小。如支架靠近接管，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。对接管不会产生较大的热胀弯矩。对接管不会产生较大的热胀弯矩。对接管不会产生较大的热胀弯矩。10.3.6 10.3.6 考虑维修方便，使拆卸管段时最好不需做临时考虑维修方便，使拆卸管段时最好不需做临时考虑维修方便，使拆卸管段时最好不需做临时考虑维修方便，使拆卸管段时最好不需做临时支架。支架。支架。支架。10.3.7 10.3.7 支架的位置及类型应尽量减小作用力对被生根支架的位置及类型应尽量减小作用力对被生根支架的位置及类型应尽量减小作用力对被生根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部件的不良影响部件的不良影响部件的不良影响3110.3.8 10.3.8 管道支吊架应设在弯管和大直径三通式分支管管道支吊架应设在弯管和大直径三通式分支管管道支吊架应设在弯管和大直径三通式分支管管道支吊架应设在弯管和大直径三通式分支管附近附近附近附近10.3.9 10.3.9 对于需要作详细应力计算的管道，应根据应力对于需要作详细应力计算的管道，应根据应力对于需要作详细应力计算的管道，应根据应力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计算结果设计管架计算结果设计管架计算结果设计管架10.3.10 10.3.10 在敏感的设备在敏感的设备在敏感的设备在敏感的设备(泵、压缩机泵、压缩机泵、压缩机泵、压缩机)附近，应设置弹簧附近，应设置弹簧附近，应设置弹簧附近，应设置弹簧支架，以防止设备口承受过大的管道荷载支架，以防止设备口承受过大的管道荷载支架，以防止设备口承受过大的管道荷载支架，以防止设备口承受过大的管道荷载10.3.11 10.3.11 往复式压缩机的吸入或排出管道以及其它有强往复式压缩机的吸入或排出管道以及其它有强往复式压缩机的吸入或排出管道以及其它有强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，烈振动的管道，宜单独设置有独立基础的支架，烈振动的管道，宜单独设置有独立基础的支架，烈振动的管道，宜单独设置有独立基础的支架，(支支支支架生根于地面的管墩或管架上架生根于地面的管墩或管架上架生根于地面的管墩或管架上架生根于地面的管墩或管架上)，以避免将振动传递，以避免将振动传递，以避免将振动传递，以避免将振动传递到建筑物上到建筑物上到建筑物上到建筑物上10.3.12 10.3.12 除振动管道外，应尽可能利用建筑物、构筑物除振动管道外，应尽可能利用建筑物、构筑物除振动管道外，应尽可能利用建筑物、构筑物除振动管道外，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梁柱作为支架的生根点，且应考虑生根点所能承受的梁柱作为支架的生根点，且应考虑生根点所能承受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件的要求的荷载，生根点的构造应能满足生根件的要求的荷载，生根点的构造应能满足生根件的要求的荷载，生根点的构造应能满足生根件的要求10.3.13 10.3.13 管道支吊架应设在不妨碍管道与设备的连接和管道支吊架应设在不妨碍管道与设备的连接和管道支吊架应设在不妨碍管道与设备的连接和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检修的部位检修的部位检修的部位 3210.410.410.410.4、管道布置过程中对支架位置的考虑、管道布置过程中对支架位置的考虑、管道布置过程中对支架位置的考虑、管道布置过程中对支架位置的考虑10.4.1 10.4.1 10.4.1 10.4.1 管道走向首先要满足安全生产、工艺要求，操管道走向首先要满足安全生产、工艺要求，操管道走向首先要满足安全生产、工艺要求，操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；作方便，安装维修方便；作方便，安装维修方便；作方便，安装维修方便；10.4.2 10.4.2 10.4.2 10.4.2 管道尽量集中布置，如成排布置，便于做联合管道尽量集中布置，如成排布置，便于做联合管道尽量集中布置，如成排布置，便于做联合管道尽量集中布置，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。同时达到整支架，尽量减少分散独立设置的柱式架。同时达到整支架，尽量减少分散独立设置的柱式架。同时达到整支架，尽量减少分散独立设置的柱式架。同时达到整齐美观。齐美观。齐美观。齐美观。10.4.3 10.4.3 10.4.3 10.4.3 管道布置应靠近可能作支架的点，如靠近为其管道布置应靠近可能作支架的点，如靠近为其管道布置应靠近可能作支架的点，如靠近为其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。或沿平台它目的的做的构筑物，沿建筑物的墙、柱。或沿平台它目的的做的构筑物，沿建筑物的墙、柱。或沿平台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。下敷设，以便利用梁和柱来支承。下敷设，以便利用梁和柱来支承。下敷设，以便利用梁和柱来支承。10.4.4 10.4.4 10.4.4 10.4.4 管道成组布置时，各管道的被支承面应取齐，管道成组布置时，各管道的被支承面应取齐，管道成组布置时，各管道的被支承面应取齐，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，竖直管即水平管管托底面和不保温管的管底应取齐，竖直管即水平管管托底面和不保温管的管底应取齐，竖直管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管托底面和不保温管的管底应侧齐管托底面和不保温管的管底应侧齐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。以便设计支架。以便设计支架。10.4.5 10.4.5 10.4.5 10.4.5 采用弹簧支座或吊架时，管道与生根构件之间采用弹簧支座或吊架时，管道与生根构件之间采用弹簧支座或吊架时，管道与生根构件之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。应有足够的空间。应有足够的空间。应有足够的空间。3310.510.5、管道支吊架选用的原则：、管道支吊架选用的原则：、管道支吊架选用的原则：、管道支吊架选用的原则：10.5.1 10.5.1 在选用管道支吊架时，应按照支承点所承受的在选用管道支吊架时，应按照支承点所承受的在选用管道支吊架时，应按照支承点所承受的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、管道的位移情况、工作温度、是否荷载大小和方向、管道的位移情况、工作温度、是否荷载大小和方向、管道的位移情况、工作温度、是否荷载大小和方向、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适合的支吊架；保温或保冷、管道的材质等条件选用适合的支吊架；保温或保冷、管道的材质等条件选用适合的支吊架；保温或保冷、管道的材质等条件选用适合的支吊架；对于冷管对于冷管对于冷管对于冷管,在管架设计时在管架设计时在管架设计时在管架设计时,应该有防止冷桥产生的措施应该有防止冷桥产生的措施应该有防止冷桥产生的措施应该有防止冷桥产生的措施;10.5.2 10.5.2 设计管道支吊架时，应尽可能选用标准管卡、管设计管道支吊架时，应尽可能选用标准管卡、管设计管道支吊架时，应尽可能选用标准管卡、管设计管道支吊架时，应尽可能选用标准管卡、管托和管吊；托和管吊；托和管吊；托和管吊；10.5.3 10.5.3 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：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 a）管内介质温度等于或大于）管内介质温度等于或大于）管内介质温度等于或大于）管内介质温度等于或大于400400的碳素钢材质的管道；的碳素钢材质的管道；的碳素钢材质的管道；的碳素钢材质的管道；b b）低温管道；）低温管道；）低温管道；）低温管道；c c）合金钢材质的管道；）合金钢材质的管道；）合金钢材质的管道；）合金钢材质的管道；d 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；）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；34e 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；）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 f）非金属衬里管道；）非金属衬里管道；）非金属衬里管道；）非金属衬里管道；g g）需热处理的管道（消除应力）需热处理的管道（消除应力）需热处理的管道（消除应力）需热处理的管道（消除应力）10.5.4 10.5.4 为防止管道过大的横向位移和可能承受的冲击为防止管道过大的横向位移和可能承受的冲击为防止管道过大的横向位移和可能承受的冲击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，以保证管道只荷载，一般在下列位置设置导向管托，以保证管道只荷载，一般在下列位置设置导向管托，以保证管道只荷载，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：沿着轴向位移：沿着轴向位移：沿着轴向位移：a 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；）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 b）横向位移过大可能影响邻近管道时；固定支架之间）横向位移过大可能影响邻近管道时；固定支架之间）横向位移过大可能影响邻近管道时；固定支架之间）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）的距离过长，可能产生横向不稳定时；（柱失稳）的距离过长，可能产生横向不稳定时；（柱失稳）的距离过长，可能产生横向不稳定时；（柱失稳）c c）为防止法兰和活接头泄漏要求管道不宜有过大的横）为防止法兰和活接头泄漏要求管道不宜有过大的横）为防止法兰和活接头泄漏要求管道不宜有过大的横）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；向位移时；向位移时；向位移时；3510.5.5 10.5.5 10.5.5 10.5.5 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100mm100mm100mm100mm时，应选用时，应选用时，应选用时，应选用加长管托，以免管托滑到管架梁下；加长管托，以免管托滑到管架梁下；加长管托，以免管托滑到管架梁下；加长管托，以免管托滑到管架梁下；10.5.6 10.5.6 10.5.6 10.5.6 凡支架生根在设备上时，应向设备专业提出所凡支架生根在设备上时，应向设备专业提出所凡支架生根在设备上时，应向设备专业提出所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；用预焊件的条件；用预焊件的条件；用预焊件的条件；10.5.7 10.5.7 10.5.7 10.5.7 对于荷载较大的支架位置要事先与有关专业设对于荷载较大的支架位置要事先与有关专业设对于荷载较大的支架位置要事先与有关专业设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；计人联系，并提出支架位置、标高和载荷情况；计人联系，并提出支架位置、标高和载荷情况；计人联系，并提出支架位置、标高和载荷情况；10.5.8 10.5.8 10.5.8 10.5.8 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。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。10.5.9 10.5.9 10.5.9 10.5.9 安全阀出口管线的支架要高度重视，应足以抵安全阀出口管线的支架要高度重视，应足以抵安全阀出口管线的支架要高度重视，应足以抵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抗泄放时冲击荷载的作用抗泄放时冲击荷载的作用抗泄放时冲击荷载的作用10.610.610.610.6、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：、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：10.6.1 10.6.1 10.6.1 10.6.1 对于复杂管道可用固定点将其划分成几个形状对于复杂管道可用固定点将其划分成几个形状对于复杂管道可用固定点将其划分成几个形状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，如较为简单的管段，如较为简单的管段，如较为简单的管段，如L L L L形管段、形管段、形管段、形管段、U U U U形管段、形管段、形管段、形管段、Z Z Z Z形管段等形管段等形管段等形管段等以便进行分析计算；以便进行分析计算；以便进行分析计算；以便进行分析计算；3610.6.2 10.6.2 10.6.2 10.6.2 确定管道固定点位置时，使其有利于两固定点确定管道固定点位置时，使其有利于两固定点确定管道固定点位置时，使其有利于两固定点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；间管段的自然补偿；间管段的自然补偿；间管段的自然补偿；10.6.3 10.6.3 10.6.3 10.6.3 选用选用选用选用形补偿器时，宜将其设置在两固定点的形补偿器时，宜将其设置在两固定点的形补偿器时，宜将其设置在两固定点的形补偿器时，宜将其设置在两固定点的中部；中部；中部；中部；10.6.4 10.6.4 10.6.4 10.6.4 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；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；10.6.5 10.6.5 10.6.5 10.6.5 固定点应设置在需要承受管道振动、冲击荷载固定点应设置在需要承受管道振动、冲击荷载固定点应设置在需要承受管道振动、冲击荷载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向位移的地方；或需要限制管道多方向位移的地方；或需要限制管道多方向位移的地方；或需要限制管道多方向位移的地方；10.6.6 10.6.6 10.6.6 10.6.6 作用于管道中固定点的荷载，应考虑其两侧各作用于管道中固定点的荷载，应考虑其两侧各作用于管道中固定点的荷载，应考虑其两侧各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；滑动支架的摩擦反力；滑动支架的摩擦反力；滑动支架的摩擦反力；10.6.7 10.6.7 10.6.7 10.6.7 进出装置的工艺管道和非常温的公用工程管道，进出装置的工艺管道和非常温的公用工程管道，进出装置的工艺管道和非常温的公用工程管道，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。宜在装置分界处设固定点。宜在装置分界处设固定点。宜在装置分界处设固定点。形补偿器形补偿器3710.710.710.710.7、管道支架生根的结构型式、管道支架生根的结构型式、管道支架生根的结构型式、管道支架生根的结构型式10.7.1 10.7.1 10.7.1 10.7.1 在设备（在设备（在设备（在设备（VESSELVESSELVESSELVESSEL）上生根：）上生根：）上生根：）上生根：n n在设计从设备上生根的支架时，要求在设备上预焊生在设计从设备上生根的支架时，要求在设备上预焊生在设计从设备上生根的支架时，要求在设备上预焊生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，许多根件。如果现场安装支架在设备壁上直接焊接，许多根件。如果现场安装支架在设备壁上直接焊接，许多根件。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，且拖延施工进度。焊后残余应力设备需要重新检验，且拖延施工进度。焊后残余应力设备需要重新检验，且拖延施工进度。焊后残余应力设备需要重新检验，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。对于非金属衬里会影响设备的防腐能力和机械性能。对于非金属衬里会影响设备的防腐能力和机械性能。对于非金属衬里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。的设备，现场焊接会损坏内衬如橡胶、塑料、玻璃等。的设备，现场焊接会损坏内衬如橡胶、塑料、玻璃等。的设备，现场焊接会损坏内衬如橡胶、塑料、玻璃等。n n对容器类设备的管口、设备上的生根件对容器类设备的管口、设备上的生根件对容器类设备的管口、设备上的生根件对容器类设备的管口、设备上的生根件(包括管道支架包括管道支架包括管道支架包括管道支架预焊件、平台预焊件及保温预焊件、平台预焊件及保温预焊件、平台预焊件及保温预焊件、平台预焊件及保温(冷冷冷冷)的预焊件等的预焊件等的预焊件等的预焊件等)都确定下都确定下都确定下都确定下来，把条件及资料送交设备制造厂，这对于提前制造来，把条件及资料送交设备制造厂，这对于提前制造来，把条件及资料送交设备制造厂，这对于提前制造来，把条件及资料送交设备制造厂，这对于提前制造设备是十分有利的。越是复杂的及制造周期长的设备，设备是十分有利的。越是复杂的及制造周期长的设备，设备是十分有利的。越是复杂的及制造周期长的设备，设备是十分有利的。越是复杂的及制造周期长的设备，越需提前提出条件。越需提前提出条件。越需提前提出条件。越需提前提出条件。38n n在设计中，应将生根件在设计中，应将生根件在设计中，应将生根件在设计中，应将生根件(预焊件预焊件预焊件预焊件)的位置、荷载的位置、荷载的位置、荷载的位置、荷载(力及力及力及力及力矩力矩力矩力矩)、预焊件的尺寸或标准等提供给设备设计者，、预焊件的尺寸或标准等提供给设备设计者，、预焊件的尺寸或标准等提供给设备设计者，、预焊件的尺寸或标准等提供给设备设计者，以满足支架设计的要求。以满足支架设计的要求。以满足支架设计的要求。以满足支架设计的要求。10.7.2 10.7.2 10.7.2 10.7.2 在混凝土（在混凝土（在混凝土（在混凝土（CONCRETECONCRETECONCRETECONCRETE）结构上生根）结构上生根）结构上生根）结构上生根n n通常采用的方法有：预埋钢板或型钢或套管、在混凝通常采用的方法有：预埋钢板或型钢或套管、在混凝通常采用的方法有：预埋钢板或型钢或套管、在混凝通常采用的方法有：预埋钢板或型钢或套管、在混凝土结构上钻孔后用膨胀螺栓固定等。土结构上钻孔后用膨胀螺栓固定等。土结构上钻孔后用膨胀螺栓固定等。土结构上钻孔后用膨胀螺栓固定等。10.7.3 10.7.3 10.7.3 10.7.3 在墙上（在墙上（在墙上（在墙上（WALLWALLWALLWALL）生根）生根）生根）生根n n墙上预留孔、砌预制块墙上预留孔、砌预制块墙上预留孔、砌预制块墙上预留孔、砌预制块(带有预埋钢板带有预埋钢板带有预埋钢板带有预埋钢板)，以及采用膨，以及采用膨，以及采用膨，以及采用膨胀螺栓固定等。胀螺栓固定等。胀螺栓固定等。胀螺栓固定等。10.7.4 10.7.4 10.7.4 10.7.4 在地面在地面在地面在地面/基础（基础（基础（基础（FOUNDATIONFOUNDATIONFOUNDATIONFOUNDATION）上生根）上生根）上生根）上生根10.7.5 10.7.5 10.7.5 10.7.5 在钢结构在钢结构在钢结构在钢结构/大管上（大管上（大管上（大管上（STEELSTEELSTEELSTEEL）生根）生根）生根）生根3910.810.810.810.8、管架设计注意事项：、管架设计注意事项：、管架设计注意事项：、管架设计注意事项：(1)(1)(1)(1)和配管焊接时，注意材料一致性及可焊性和配管焊接时，注意材料一致性及可焊性和配管焊接时，注意材料一致性及可焊性和配管焊接时，注意材料一致性及可焊性(2)(2)(2)(2)注意焊缝位置注意焊缝位置注意焊缝位置注意焊缝位置(3)(3)(3)(3)管架基础注意躲地沟及设备基础管架基础注意躲地沟及设备基础管架基础注意躲地沟及设备基础管架基础注意躲地沟及设备基础(4)(4)(4)(4)注意生根部位的强度和刚度注意生根部位的强度和刚度注意生根部位的强度和刚度注意生根部位的强度和刚度(5)(5)(5)(5)尽量不把力矩传给结构及设备尽量不把力矩传给结构及设备尽量不把力矩传给结构及设备尽量不把力矩传给结构及设备(6)(6)(6)(6)要有力学概念要有力学概念要有力学概念要有力学概念(7)(7)(7)(7)支架的可行性支架的可行性支架的可行性支架的可行性(8)(8)(8)(8)管架设计的统一性管架设计的统一性管架设计的统一性管架设计的统一性 40DNPTLTCMLMCMT3”1500150015006006006004”2100210021001100110011006”4600460046003400340034008”60006000600057005700570010”76007600760069006900690012”92009200920080008000800014”10800108001080092009200920016”14600146001460011300113001130018”18500185001850013500135001350020”22300223002230015600156001560024”300003000030000200002000020000（常压）设备管口承载能力表（仅供参考）（常压）设备管口承载能力表（仅供参考）注：注：F=N，M=N M；该表依据该表依据 R=1000mm，t=10mm；若不同，则加修正系数；若不同，则加修正系数 若为压力容器，则取表列值的若为压力容器，则取表列值的75。41返回返回42L1=L1 t1 L2=L2 t2L1与与 L2尽可能接近。尽可能接近。返回返回43返回44返回返回45适用性：适用性：同直径，两端固定，无支管，无中间约束。同直径，两端固定，无支管，无中间约束。不适用：不适用：1、剧烈循环条件下工作管道（循环次数大于、剧烈循环条件下工作管道（循环次数大于7000）；）；2、大直径的薄壁管（、大直径的薄壁管（t/D0.02);3、端点位移量占总位移量大部分的管道；、端点位移量占总位移量大部分的管道；4、L/U 2.5的不等腿的不等腿U形管道或近似锯齿形的管道；形管道或近似锯齿形的管道；5、约束点的约束力有要求的管道；、约束点的约束力有要求的管道；6、非钢的管道。、非钢的管道。返回返回46返回返回 设计吊架时不仅要计算承载力，同时要设计吊架时不仅要计算承载力，同时要考虑管道在该处的位移量。考虑管道在该处的位移量。47返回返回48返回返回49