工業金屬管道支吊架安裝規范主要有以下幾點:
一、一般規定
1. 在管道支吊架的布置設計中,管道的縱向應力,應符合本規范第3.2.6及3.2.8條的規定。
2. 應優先選用標準的及通用的支吊架,對主要受力的支吊架結構的零部件應進行強度及剛度計算。
二、支吊架的設置及最大間距
1. 支吊架位置和型式,應符合管道布置情況和管道柔性計算的要求。可選用有效的包括特殊型式的支架,控制管道位移和防止管道振動。
2. 裝有膨脹節的管道,固定架、導向架和限位架等的設置應符合產品特性及使用要求。
3. 支吊架生根在建(構)筑物的構件上時,該構件應有足夠的強度和剛度。
4. 支吊架的設置不應影響設備和管道的運行操作及維修。
5. 管道上有重力大的管道組成件時,應核算支吊架間距,或在管道組成件的附近設置支吊架。
6. 支吊架的設置,應使支管連接點和法蘭接頭處承受的彎矩值,控制在安全的范圍內。
7. 水平管道支吊架最大間距應滿足強度和剛度條件。強度條件是控制管道自重彎曲應力不應超過設計溫度下材料許用應力的一半。剛度條件是限制管道自重產生的彎曲撓度,一般管道設計撓度不應超過15mm。裝置外管道的撓度允許適當放寬,但不應超過38mm。敷設無坡度的蒸汽管道,其撓度不宜超過3mm。
對于有特殊要求的管道需用更小的撓度值時,可按有關國家現行管道規范的規定。
8. 對于不允許積液并帶有坡度的管道,支吊架間距除滿足本規范第10.2.7條要求外,它與撓度及坡度之間的關系還應符合式(10.2.8)的要求。
9. 對有壓力脈動的管道,決定支架間距時,應核算管道固有頻率,防止管道產生共振。
三、支吊架荷載
1. 支吊架的設計應承受下述荷載∶
a. 應承受本規范第3.1.6條所述的各項重力及支吊架零部件的重力。
b. 應承受在管道運行期間可能產生變化的下列荷載∶
①. 管道熱脹冷縮和其他位移產生的作用力和力矩;
②. 彈簧支吊架向剛性支吊架或固定支架的轉移荷載;
③. 壓力不平衡式的波紋膨脹節或填函式補償器等的內壓作用力及彈性力;
④. 活動支吊架的摩擦力。
c. 經柔性計算的管道,支吊架荷載應與柔性計算結果一致。當柔性計算程序中未計及滑動支架摩擦力或其他荷載時,應在支吊架荷載計算中計入。
d. 液壓試驗、清洗或鈍化時的液體重力、管內流體突然變化引起的力、流體排放時產生的反力、風力以及地震力等在使用期間瞬時和偶爾發生的荷載應根據工程設計情況計入。
2. 支吊架的荷載組合應按使用過程中的各種工況分別進行計算,并對同時作用在支吊架上的所有荷載加以組合,取其中最不利的組合作為支吊架結構設計的依據。
四、材料和許用應力
1. 支吊架用材料應符合下列規定∶
a. 管道支吊架用材料應符合本規范第4章的規定。
b. 與管道組成件直接接觸的支吊架零部件材料應按管道的設計溫度選用;直接與管道組成件焊接的支吊架零部件材料應與管道組成件材料具有相容性。
c. 鑄鐵材料不宜用在受拉伸荷載處;可鍛鑄鐵不應承受沖擊荷載。
d. 保冷管道支架加墊的木塊,宜采用紅松類或不易干裂的硬木并應經防腐處理。
2. 支吊架零部件的抗拉、抗壓許用應力按本規范第3.2.3 條及本規范附錄A選取。其他許用應力應符合下列規定∶
a. 許用剪切應力宜為該材料許用應力的0.6倍。
b. 螺紋拉桿的抗拉許用應力應按該材料許用應力降低不少于25%。
五、支吊架結構設計及選用
1. 支吊架的管托及活動部位的結構應符合下列規定∶
a. 對于無隔熱層管道,除大管(液體管公稱直徑大于或等于500mm,氣體管公稱直徑大于或等于600mm)帶有管托或托板外,可將管子直接放置在管廊的梁上。
b. 支吊架的滑動面和鉸接活動部位應露在隔熱層以外。
c. 螺旋焊管放在管廊或其他結構的梁上時,應設置管托。
d. 設計滑動管托時,應采用該點管道熱位移所需的相應管托長度。采用偏置安裝時,設計文件中應標明偏置量及偏置方向。
2. 與管道組成件接觸的支吊架零部件與管道組成件間在規定的約束方向應無相對位移;該零部件結構的設計應控制管壁應力,防止管道局部塑性變形。
3. 與管道組成件接觸的不可拆卸的支吊架零部件應符合下列規定∶
a. 應控制支吊架零部件與管道組成件連接處的局部應力。
b. 直接焊在管道組成件上的管托、吊板、導向板、耳板等材料應適于焊接,宜采用與管道組成件相同的材料,焊接、預熱和熱處理應符合本規范的規定。
4. 與管道組成件接觸的可拆卸的支吊架零部件應符合下列規定∶
a. 在垂直管道上的承重管夾應防止與管道組成件間產生滑移,可在管道組成件上焊擋塊或沿其軸線方向焊肋板。
b. 碳鋼的支吊架零部件與有色金屬或不銹鋼管道組成件不應直接接觸,在接觸面之間可增加非金屬材料的隔離墊層或相應措施。
5. 支吊架的連接件的設計應符合下列規定∶
a. 螺紋拉桿的最大承載力可根據其許用應力和螺紋根部截面計算。吊桿直徑不宜小于10mm。
b. 當吊架有水平位移時,拉桿兩端應為鉸接,兩鉸接點間應有足夠長度。對剛性拉桿吊架,可活動的拉桿長度不應小于吊點處水平位移的20倍,吊桿與垂直線夾角不應大于3°;對彈性吊架,可活動的拉桿長度不應小于吊點處水平位移的15倍,吊桿與垂直線夾角不應大于4°。
c. 吊架的吊桿應有足夠的螺紋長度,并可根據結構需要設置松緊螺母(花籃螺栓),螺紋連接處應設置鎖緊螺母。
6. 彈簧支吊架、減振裝置和阻尼裝置的選用,應符合下列規定:
a. 可變(變力)彈簧支吊架可用于管道支吊點有垂直方向位移處,同時承受該方向的自重荷載。彈簧在任何工況下所承受的荷載均不應超過其最大允許荷載。可變彈簧支吊架可根據國家現行標準選用,并應符合下列要求∶
①. 由管道垂直方向熱位移引起的荷載變化系數按式(10.5.6)計算∶荷載變化系數不應大于35%,重要管道及與敏感設備相連接的管道,荷載變化系數不宜大于25%。
②. 可變彈簧支吊架應設有荷載和行程指示器及位置鎖定裝置,并應在行程指示器的范圍內使用。處于鎖定位置時應可承受2倍最大工作荷載;對于不帶外筒的簡易可變彈簧支吊架僅可用在不需準確計算荷載和位移之處。
③. 應設有防止彈簧發生不同心度、彎曲或偏心荷載和意外失效的措施。
b. 在管道支吊點處垂直方向有大位移量時,可選用恒力彈簧支吊架,并應符合下列規定∶
①. 應設有荷載和行程指示器以及位置鎖定裝置,在鎖定位置時該組件應可承受2倍最大工作荷載∶
②. 應設有可在現場調整荷載的結構,加或減荷載的調節量均不應小于設計荷載的10%;
③. 選用恒力彈簧支吊架的名義位移量,除應滿足支吊點計算位移量要求外,應根據計算荷載和熱位移的精度不同,按標準規定留有裕量。
c. 減振裝置和阻尼裝置的設計和選用,應符合下列規定
①. 管道用減振裝置可選用彈簧減振器,其結構設計宜符合下述規定∶
應承受管道振動力而不承受管道的重力,最大防振力不應小于工程設計的要求值,并設有可調結構;
最大行程應根據對其防振力調節量和管道位移等因素確定。
②. 阻尼裝置的結構設計宜符合下述規定∶不應約束管道的熱脹和冷縮,不承受管道的重力;
應承受管道動力分析所要求的瞬態最大動力荷載,在該工況下具有高阻尼特性;
液壓式阻尼裝置內的工作介質宜為阻燃油;
有效行程應大于因管道位移引起的阻尼裝置的軸向位移值。
7. 與土建結構或基礎或設備相連接的管道支吊架的鋼結構的設計,應符合下列規定∶
a. 應滿足最大荷載時的強度要求。
b. 應滿足下列剛度條件∶
①. 用于固定支架、限位和阻尼裝置時,梁的最大撓度不應大于0.002倍梁的計算長度;
②. 用于其他支架時,梁的最大撓度不應大于0.004倍梁的計算長度
③. 采用懸臂梁時,懸臂長度不宜大于800mm。
c. 采用非對稱型鋼且承載著力點不通過彎曲中心時,設計時應對偏心受力產生的扭轉影響進行核算。
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