浅谈高压蒸汽管道支架安装技术

浅谈高压蒸汽管道支架安装技术

张天武

中冶天工集团有限公司   天津市300301

摘要：高压蒸汽管道是一种常见的工业管道，但自身又独具特点和工艺特殊性，每一道施工工序均有相应的技术要求。文章从蒸汽管道支架安装的施工环节，论述了其安装工程的施工技术，为工程安装提供参考。

关键词：高压蒸汽管道  支架安装  施工技术

高压蒸汽管道是从锅炉分气缸引出，连接到相应设备或管道，为其提供动力。由于蒸汽具有高温和高压的特点，输送时会引起管道震动大，钢管热伸缩明显，造成管道内应力巨大，会使管道偏离原有的设计状态。如果管道支架安装不合适，会使管道受力不平衡造成管道泄漏等各种安全事故。因此，对蒸汽管道支架安装必须符合图纸设计和相关规范的要求，对施工过程进行严格控制，杜绝缺陷和隐患的存在，使整个工程质量符合设计和规范的要求。

1.高压蒸汽管道的特点

高压蒸汽是工厂主要对外供热介质，通过管线输送到汽轮机等动力设备。在一般的工程实际中，高压蒸汽的输送管道通常采用铬钼合金钢管道，外表面用硅酸铝保温材料进行隔热保温。铬钼合金钢是一种低合金高强度钢，具有耐热性好、强度高、耐腐蚀等特点，由于其自身拥有良好性能，安装质量要求也高。高压蒸汽管道敷设形式可分为架空敷设和地面敷设，架空形式一般是室外铺设在管廊上，室内采用管道支吊架进行支撑；地面敷设一般采用混凝土基础墩或钢制基础作为管道支架的支撑。

2.高压蒸汽管道支架安装

高压蒸汽管道支架安装必须在管道安装前完成，管道支架的功能具有完全承受管道载荷、合理约束管道位移、限制管道接口对所连设备的推力和力矩、对管道流动介质的冲击力起缓冲减震作用，增加管道系统稳定性、防止管道振动。管道支架一般可分为固定支架，滑动支架、滚动支架、导向支架、弹簧支架等。

2.1施工准备

在管道支架安装之前，要认真阅读设计图纸和相关的技术规范，按已审批的施工方案对施工作业人员进行技术交底和安全技术交底。支架安装所用材料、机具已准备齐全，参与施工的人员均需持证上岗。

由于高压蒸汽管道对材质要求的特殊性，所以管道支吊架材质必须与管材材质一致。在蒸汽管道安装之前，要对支架的材质、规格型号逐个进行检查，支架需具备出厂质量合格证明书。

2.2支、吊架安装 

管道支架型式的选择，主要应考虑：管道的强度、刚度；输送介质的温度、工作压力；管材的线膨胀系数。高压蒸汽管道常用的支吊架为固定支架、导向支架、滑动支架、弹簧支吊架等形式，支吊架安装必须满足设计文件和相关规范要求。

（一）固定支架

固定支架不仅是一种可承重支架，而且对管线有全方位的限制作用，不允许管道有任何方向的位移，所以固定支架还承受管道各向热位移推力和力矩。这就要求固定支架本身具有充足的强度和刚性的结构，支架的根部位的焊接应牢固可靠，焊缝高度为被焊处最薄焊件厚度，不得有漏焊、欠焊或焊接裂缝等缺陷。固定支架不宜采用焊接在管道上的焊接固定支架。

固定支架是保护性支架，保护管道避免管道发生撕裂、震动等情况。支架间距应和合理布置，一般遵循以下原则：避免补偿器波节满负荷投入工作，从而保证补偿器保持良好的弹性；避免轴向失稳对波节造成的破坏；从而保证补偿器的安全平稳运行。

一般情况下，固定支架安装应满足以下要求：①长距离的管廊上，蒸汽管道每两个补偿器（膨胀弯）之间设置一个固定支架，使固定支架之间的管道应力能全部消失在补偿器（膨胀弯）上；②调节阀前应设置一个固定支架，防止调节阀应前后压力、温度等不同产生震动；③汽轮机等设备入口处输入管线第一个支架应设置为固定架，缓解设备口的受力情况。④不得在没有补偿装置的直管道上设置两个及两个以上的固定支架；⑤固定支架底部与预埋件或金属构件之间采用连续焊，焊缝高度为被焊处最薄件厚度。

（二）滑动支架

滑动支架即有滑动支承面的支架，可约束管道垂直向下方向的位移，不限制管道热胀或冷缩时的水平位移，承受包括自重在内的垂直方向的荷载。滑动支架安装时，其滑动面应洁净平整，不得有歪斜和卡涩现象，其安装位置应从支承面中心向位移反方向偏移，偏移量应符合图纸设计要求。保温层不得妨碍热位移。

（三）导向支架

导向支架也称导向滑动支架，是管道应用最为广泛的一种支架。它同样是管道自重的一个支承点。导向支架可以使管道只能延轴向移动，并阻止因弯矩或扭矩引起的旋转。导向支架是在滑动支架的基础上增加了管道方向的束缚，防止管道侧向位移等情况发生，它对管道有两个方向的限位作用，它能引导管道在导轨方向（即轴线方向）自由热位移，起到稳定管线的重要作用。导向支架一般设置在应力管道上。

常规配管中，以下位置上均应设置导向支架：①长距离的管廊上，如果没有设置补偿器（膨胀弯），两个滑动支架后应设置导向支架，限制其横向位移；②调节阀出口应设置导向支架；③管廊上管道方向发生改变后应在相应位置上设置导向支架；④立管上应设置四个方向的导向支架。

导向支架、滑动支架都属有部分固定（限位）性能的承重支架，即指管线在支承点处可以允许有一个或两个方向的热位移，而在另外方向被强制固定。滑动支架与导向支架多数是刚性的，这两种支架都设有滑动支承块，导向支架在滑动块两侧增设有限制与引导其滑动方向的且与管线平行的两根导轨。为减小滑动块的运动摩擦阻力，在滑动块和支承面之间铺设一层聚四氟乙烯塑料软垫，此垫有减阻和耐温性能。在实际工程施工中,当需要减少支架水平位移的摩擦力时, 在重要部位，在滑块下设有滚子或滚动盘，变滑动摩擦为滚动摩擦。

（四）弹簧支架

弹簧支吊架是当管道在垂直方向有热位移时，水平管上的支架为了不能够托空，必须使用弹性支撑，即弹簧支架。

弹簧支、吊架的弹簧安装高度，应按设计要求调整，并做出记录。弹簧的临时固定件，应待系统安装、调试、绝热完毕后方可拆除。

正常的施工中，一般在接管（支管）上的管道支架安装时，在距离主管最近的一个接管管道支架必须用弹簧支架（如图1所示支架11）。

图1 蒸汽管道单线图

当高压蒸汽开始流通时，主蒸汽管道发生沉降，促使管道的弹簧支架（支架5、6）处于被压缩状态，如果接管支架（支架11）为刚性支架，则管道在接管座的位置局部应力过大，管道接管座容易出现裂纹（如图2所示）。

图2 管道焊缝裂纹

2.3 检查验收

管道安装完毕后应按要求逐个对支、吊架的形式、材质和位置进行检查。支架安装位置应正确、平整、牢固，与管道接触紧密，受力部应符合设计要求。管道安装时必须使用临时支、吊架应予以拆除。

蒸汽管道吹扫前应先进行暖管，在吹扫的第一周期蒸汽管道进行暖管作业时，应特别注意检查管线的热膨胀和管道的滑动，检查支吊架的位移、变形情况是否正常，如发现严重变形或位移，应停止吹扫，及时进行处理。

3.综述

在高压蒸汽管道施工中，支架的安装是其重要的组成部分，是与管道紧密联系的结构，安装质量对整个工程系统运行至关重要，是高压蒸汽管道正常运行的重要保障。因此支架安装时必须严格按照相关规范进行，未经同意不得更改其设计。

参考文献：1、GB50235-2010《工业金属管道工程施工规范》          2、HG/T21629-2021《管架标准图》

3、GB50709-2011《钢铁企业管道支架设计规范》