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摘要：本文首先分析了化工管道支吊架的作用及分类，同时阐述了化工管道支吊架设计原则，最后总结了化工管道支吊架设计要点，仅供参考。
关键词：化工管道;支吊架设计;要点阐述
1 化工管道支吊架的作用及分类
化工管道支吊架种類较多，详见下表1，不同种类的化工管道支吊架，其作用也各不相同。
2 化工管道支吊架设计原则
2.1 在保障安全的前提下，应当优先选择标准管架，参照HG/T 21629-1999常用形式开展选择，尽量选择普通支架，尽量减少弹簧架的使用。
2.2 参照支撑点的受力情况、管线情况、工作温度等，选取最佳的支吊架形式。需要注意的是，选取的支吊架形式应当满足管道承重、防震等基本应力要求。
2.3 尽量选择焊接型的管托与管吊，除去以下几点情况：管道介质温度在400℃以上的碳素钢材质管道;非金属衬里管道;低温管道;合金材质管道;拆卸检修次数较多的管道;架空敷设、且施工难度较大的管道。焊接管托需与被支撑管道材质相同，对于大管径管道应适当考虑补强，补强与被支撑管道弧度相同，并在焊接时留透气口。非焊接型管托，如管夹，管箍等，如果支架与管道材质不同，需在管道和管托之间增加玻璃纤维衬里。电伴热管线的管夹或管箍，需要考虑电伴热带的厚度。
2.4 就安全阀出口位置，应当尽量放空管线、可能发生振动的两相流管线。在关键位置应当设置专门的导向管托，在避免管线承受横向位移的同时，减少管线承受的冲击荷载。
2.5 在管线架空敷设阶段，应当将热膨胀量控制在100mm以内，当管托位移量超过100mm，为避免管托滑落，需选用加长型管托。管托高度选用需与保温厚度相对应，要留出保温层和外壳的施工间隙。对于管廊上并排敷设的管道，为了防止热胀冷缩导致管道相互挤压，应在管廊柱所在位置增加导向架。常用T型管托如下图2所示。
2.6 需要生根在设备上的支架，应当为设备提供专业的预焊接条件，经设备专业确认设备本体强度符合，并预先焊制加强板后才能设置。
2.7 支吊架的形式设置，应当致力于为现场管道施工与现场管道检修提供便捷性，减少对现场通行的阻碍。
3 化工管道支吊架设计要点
3.1 塔类设备管线设计
就塔类设备周围管线布置，由于考虑到塔的热胀冷缩产生的位移，为了让管道和塔产生同步位移，一般要求管线生根在塔上，以此减少应用阶段的位移。与塔或换热器设备管口相关的管道支架需进行应力核算，使得设备管口的受力小于最大允许值。一般来说，垂直管线上的第一根支架，应当尽量靠近设备管口位置，以此减少管口与支撑点之间的热膨胀位移。通常将第一根支架设备固定架或滑动承重架，第二根设置为导向架。如此设置，即便是第一根支架的荷载过大，其他支撑点也可分担荷载力。如若设备之间的温差较大，使得第一个支架设备管口间的应力增加，可改变管线走向，或增加Π型弯，以提升管线柔性。
3.2 调节阀管道设计
就调节阀管道设计，在热膨胀应力允许范围内的，应当将固定架设置在调节阀出口位置，将滑动架设置在入口位置。依据实际情况，必要时可在调节阀出口位置，增加导向架。带调节阀组管道，需要在弯头下设置支架，综合考虑支撑管道重量与管道振动力。若调节阀的进口与出口压力差距较大，气液两相管线会产生剧烈运动，进而出现水锤效应。就调节阀管线，需要严格计算应力，参照应力数值选取合理的支架类型，可设置为一个固定支架+一个滑动支架（导向架）的形式，如下图3所示。
3.3 离心泵进出口管道设计
化工管道支架泵进出口位置，参照其流体处理性质、状态等因素，可将其划分为顶-顶、侧-侧、端-顶、侧-顶。在及开展离心泵进出口管线设计阶段，管道专业人员需要保障管线具备足够的柔性，以此最大程度减少离心泵泵口的受力与力矩低于厂家允许值。需要注意的是，离心泵的进口管线不可存在袋型，还需要减少弯头的使用。为最大程度减少离心泵管口的受力，可在阀门附近设置专门的管架。若发现离心泵管口位置的支架点存在热位移现象，需要参照应力计算数值，选取最佳的弹簧架。就离心泵进出口位置的水平管道，尽量选取刚性支架，离心泵泵进口管口的第一个支架，需设置一些可供调节的滑动承重支架，比如：RS-1。离心泵泵出口管口的竖向管发生热胀冷缩，则弯头后管架极易发生脱空现象，管道重量将完全落在泵管口上，因此，一旦经过应力计算发现管道脱空，应当尽力选择弹簧支吊架。若应力计算结果显示离心泵泵口的受力无法满足相关要求，可通过增加柔性或调整管架位置，将大部分的应力吸收掉。
3.4 F类支腿设计问题
化工管道支吊架设计阶段，F类支腿设计得到了广泛应用。在其使用阶段，需要注意以下几点：1.与管道直接焊接的支腿，应当与管道材质相同;2.就受力较大的管架，应当加强管道支腿，并保持材质相同;3.依据实际情况，参照施工经验，选取合适的支腿类型、科学设置安装长度;4.泵进出口管道，在其弯头位置，应当选择F8类型的支腿。
3.5 弹簧选型与吊杆直径问题
弹簧架分可变弹簧架和恒力弹簧架两种，一般位移量小的选可变弹簧架，位移量大的选恒力弹簧架。敷设形式分吊架和支架两种，应根据具体应力要求和管道所在位置的适宜支撑点而定，吊架或支架高度应按管道中心与管架生根点的距离来核算。弹簧架的型号国内外有好几个参照体系，国内最常用的是石化体系的弹簧架，一般应力计算选好弹簧架体系后，软件会自动选取弹簧架型号，除此之外，也可以依据弹簧标准上的表格，结合应力计算的弹簧受力和位移范围选取相应型号的弹簧架，并根据弹簧架型号合理选取吊杆杆径。采购弹簧架时，需向厂家提供弹簧架的型号，冷态载荷，热态载荷，位移量，管道尺寸，吊杆或支撑长度等数据，这些数据通常在应力计算报告中能够获得。厂家的弹簧架到货时会安装固定销来固定弹簧，当弹簧架正式启用时，销子才能拔掉，并需妥善，等待将来检修需要移开管道时，再用固定销重新固定住弹簧，以免弹簧受力过小而损坏。
4 结束语
综上所述，在整个化工装置中，化工管道支吊架设计的直接决定着后期运行质量。想要确保化工管道支吊架设计满足工艺要求，必须要合理、科学布置支吊架形式与位置，对于温度（℃）和管径（mm）的乘积大于4000的管道，或者与设备管口连接管道，以及振动管道等关键管道进行应力计算，以确定管架设置适当，在保障美观性的同时，提升化工管道支吊架设计的安全性与可靠性，实现工程质量与经济效益的提升。
参考文献
[1]赵广宇，张健.化工管道支吊架选择要点及常见问题分析[J].广州化工，2018，46（19）：111-113.
[2]时骋.化工管道支吊架设计的要点分析[J].化工设计，2018，28（03）：31-34+1.
（作者单位：扬子-巴斯夫公司）
关键词：化工管道;支吊架设计;要点阐述
1 化工管道支吊架的作用及分类
化工管道支吊架种類较多，详见下表1，不同种类的化工管道支吊架，其作用也各不相同。
2 化工管道支吊架设计原则
2.1 在保障安全的前提下，应当优先选择标准管架，参照HG/T 21629-1999常用形式开展选择，尽量选择普通支架，尽量减少弹簧架的使用。
2.2 参照支撑点的受力情况、管线情况、工作温度等，选取最佳的支吊架形式。需要注意的是，选取的支吊架形式应当满足管道承重、防震等基本应力要求。
2.3 尽量选择焊接型的管托与管吊，除去以下几点情况：管道介质温度在400℃以上的碳素钢材质管道;非金属衬里管道;低温管道;合金材质管道;拆卸检修次数较多的管道;架空敷设、且施工难度较大的管道。焊接管托需与被支撑管道材质相同，对于大管径管道应适当考虑补强，补强与被支撑管道弧度相同，并在焊接时留透气口。非焊接型管托，如管夹，管箍等，如果支架与管道材质不同，需在管道和管托之间增加玻璃纤维衬里。电伴热管线的管夹或管箍，需要考虑电伴热带的厚度。
2.4 就安全阀出口位置，应当尽量放空管线、可能发生振动的两相流管线。在关键位置应当设置专门的导向管托，在避免管线承受横向位移的同时，减少管线承受的冲击荷载。
2.5 在管线架空敷设阶段，应当将热膨胀量控制在100mm以内，当管托位移量超过100mm，为避免管托滑落，需选用加长型管托。管托高度选用需与保温厚度相对应，要留出保温层和外壳的施工间隙。对于管廊上并排敷设的管道，为了防止热胀冷缩导致管道相互挤压，应在管廊柱所在位置增加导向架。常用T型管托如下图2所示。
2.6 需要生根在设备上的支架，应当为设备提供专业的预焊接条件，经设备专业确认设备本体强度符合，并预先焊制加强板后才能设置。
2.7 支吊架的形式设置，应当致力于为现场管道施工与现场管道检修提供便捷性，减少对现场通行的阻碍。
3 化工管道支吊架设计要点
3.1 塔类设备管线设计
就塔类设备周围管线布置，由于考虑到塔的热胀冷缩产生的位移，为了让管道和塔产生同步位移，一般要求管线生根在塔上，以此减少应用阶段的位移。与塔或换热器设备管口相关的管道支架需进行应力核算，使得设备管口的受力小于最大允许值。一般来说，垂直管线上的第一根支架，应当尽量靠近设备管口位置，以此减少管口与支撑点之间的热膨胀位移。通常将第一根支架设备固定架或滑动承重架，第二根设置为导向架。如此设置，即便是第一根支架的荷载过大，其他支撑点也可分担荷载力。如若设备之间的温差较大，使得第一个支架设备管口间的应力增加，可改变管线走向，或增加Π型弯，以提升管线柔性。
3.2 调节阀管道设计
就调节阀管道设计，在热膨胀应力允许范围内的，应当将固定架设置在调节阀出口位置，将滑动架设置在入口位置。依据实际情况，必要时可在调节阀出口位置，增加导向架。带调节阀组管道，需要在弯头下设置支架，综合考虑支撑管道重量与管道振动力。若调节阀的进口与出口压力差距较大，气液两相管线会产生剧烈运动，进而出现水锤效应。就调节阀管线，需要严格计算应力，参照应力数值选取合理的支架类型，可设置为一个固定支架+一个滑动支架（导向架）的形式，如下图3所示。
3.3 离心泵进出口管道设计
化工管道支架泵进出口位置，参照其流体处理性质、状态等因素，可将其划分为顶-顶、侧-侧、端-顶、侧-顶。在及开展离心泵进出口管线设计阶段，管道专业人员需要保障管线具备足够的柔性，以此最大程度减少离心泵泵口的受力与力矩低于厂家允许值。需要注意的是，离心泵的进口管线不可存在袋型，还需要减少弯头的使用。为最大程度减少离心泵管口的受力，可在阀门附近设置专门的管架。若发现离心泵管口位置的支架点存在热位移现象，需要参照应力计算数值，选取最佳的弹簧架。就离心泵进出口位置的水平管道，尽量选取刚性支架，离心泵泵进口管口的第一个支架，需设置一些可供调节的滑动承重支架，比如：RS-1。离心泵泵出口管口的竖向管发生热胀冷缩，则弯头后管架极易发生脱空现象，管道重量将完全落在泵管口上，因此，一旦经过应力计算发现管道脱空，应当尽力选择弹簧支吊架。若应力计算结果显示离心泵泵口的受力无法满足相关要求，可通过增加柔性或调整管架位置，将大部分的应力吸收掉。
3.4 F类支腿设计问题
化工管道支吊架设计阶段，F类支腿设计得到了广泛应用。在其使用阶段，需要注意以下几点：1.与管道直接焊接的支腿，应当与管道材质相同;2.就受力较大的管架，应当加强管道支腿，并保持材质相同;3.依据实际情况，参照施工经验，选取合适的支腿类型、科学设置安装长度;4.泵进出口管道，在其弯头位置，应当选择F8类型的支腿。
3.5 弹簧选型与吊杆直径问题
弹簧架分可变弹簧架和恒力弹簧架两种，一般位移量小的选可变弹簧架，位移量大的选恒力弹簧架。敷设形式分吊架和支架两种，应根据具体应力要求和管道所在位置的适宜支撑点而定，吊架或支架高度应按管道中心与管架生根点的距离来核算。弹簧架的型号国内外有好几个参照体系，国内最常用的是石化体系的弹簧架，一般应力计算选好弹簧架体系后，软件会自动选取弹簧架型号，除此之外，也可以依据弹簧标准上的表格，结合应力计算的弹簧受力和位移范围选取相应型号的弹簧架，并根据弹簧架型号合理选取吊杆杆径。采购弹簧架时，需向厂家提供弹簧架的型号，冷态载荷，热态载荷，位移量，管道尺寸，吊杆或支撑长度等数据，这些数据通常在应力计算报告中能够获得。厂家的弹簧架到货时会安装固定销来固定弹簧，当弹簧架正式启用时，销子才能拔掉，并需妥善，等待将来检修需要移开管道时，再用固定销重新固定住弹簧，以免弹簧受力过小而损坏。
4 结束语
综上所述，在整个化工装置中，化工管道支吊架设计的直接决定着后期运行质量。想要确保化工管道支吊架设计满足工艺要求，必须要合理、科学布置支吊架形式与位置，对于温度（℃）和管径（mm）的乘积大于4000的管道，或者与设备管口连接管道，以及振动管道等关键管道进行应力计算，以确定管架设置适当，在保障美观性的同时，提升化工管道支吊架设计的安全性与可靠性，实现工程质量与经济效益的提升。
参考文献
[1]赵广宇，张健.化工管道支吊架选择要点及常见问题分析[J].广州化工，2018，46（19）：111-113.
[2]时骋.化工管道支吊架设计的要点分析[J].化工设计，2018，28（03）：31-34+1.
（作者单位：扬子-巴斯夫公司）