郝 伟

压力管道支吊架的分类及定期检验要点

郝 伟

（大连锅炉压力容器检验检测研究院有限公司， 辽宁 大连 116013）

简述了压力管道支吊架的分类，按照主要功能和用途分为承受载荷、限制位移、控制振动三类，介绍了几种常见管道支吊架的结构形式及其特性，归纳总结了压力管道支吊架的检验要点，以期为压力管道定期检验中的支吊架检验提供一定的参考。

压力管道； 支吊架； 分类； 定期检验

压力管道作为八大类特种设备之一，广泛应用于工业生产中，是工业生产领域不可或缺的介质运输工具。随着社会经济的迅猛发展，压力管道数量也急剧增加，截至2020年底，全国登记压力管道数量为101.26万km[1]。

管道支吊架是指用以承受管道载荷、限制管道位移、控制管道振动，并将载荷传递至承载结构上的各类组件或装置[2]，是压力管道的重要组成部分，一般由管道连接部件、功能键、中间连接部件和承载结构生根部件组成。管道支吊架是压力管道的重要支撑件[3]，其工作状态的好坏关乎管道系统的应力状态，将直接影响到压力管道能否安全运行[4]。

管道支吊架检验是压力管道定期检验中宏观检验的一项内容[5]，因压力管道定期检验规范中对于支吊架检验的描述仅寥寥数语，且管道支吊架种类繁多、形式各异，很多检验人员对管道支吊架不甚了解，故管道支吊架的检验长期以来未得到检验人员的足够重视。因此了解管道支吊架的分类、结构形式及特性，总结压力管道支吊架的检验要点，对于检验人员进行压力管道定期检验中的支吊架检验至关重要。

1 管道支吊架分类

管道支吊架种类繁多、型式多样，但其功能和用途可概括为以下三个方面：承受管道载荷、限制管道位移、控制管道振动[6]。依据支吊架的上述功能和用途，可将管道支吊架划分为三大类[7-10]；其中，主要用来承受管道载荷的支吊架型式包括：恒力支吊架、变力弹簧支吊架、刚性吊架、滑动支架、滚动支架；主要用来限制管道位移的支吊架型式主要有：导向装置、限位装置、固定支架；主要用来控制管道振动的支吊架型式主要有：减振装置、阻尼装置。其实对某一种管道支吊架而言，可能同时存在3种功用，上述三大类型的划分只是按照其主要功用来进行的。

管道支吊架包括支架和吊架2种，不加区分时统称为支吊架。支架是指从管道的下部进行支撑，其构件主要受压；吊架是指从管道上方来吊挂，其构件主要受拉。管道支吊架通常由管部、功能键、连接件和根部中的一个或几个部件组成。管部是管道连接部件的简称，是支吊架与管子或管子绝热层直接相连的部件，常见的有管座、管卡、管夹、焊接吊板等；功能键是管道支吊架中各种实现相应功能的部件或组件，如恒力弹簧组件、变力弹簧组件、弹簧减震器等；根部是管道支吊架生根部件的简称，根部与承载结构直接连接，包括悬臂梁、简支梁、三脚架等辅助钢结构；连接件是管道支吊所有连接部件的简称，它是用以连接管部与功能件、管部与根部、功能件与根部以及自身相互连接的部件，常见的有螺纹、螺纹吊杆、花篮螺母、螺纹吊杆、环形耳子、U形耳子、吊板等[2]。

1.1 承受管道载荷的支吊架

1.1.1 恒力支吊架

恒力支吊架根据力矩平衡原理进行设计，利用弹簧装置和机械结构，用来承受管道垂直方向的载荷，其承载力基本保持恒定（不变或变化极小），不随着管道垂直位移的改变而发生变化，因而不会给管道带来附加应力。恒力支吊架主要包括恒力弹簧支架和恒力弹簧吊架2种类型。恒力支吊架主要应用于管道支吊点处允许有垂直位移，但要求在整个垂直行程内支吊架的承载力基本保持不变的场合。

1.1.2 变力弹簧支吊架

变力弹簧支吊架利用弹簧压缩或拉伸产生的弹簧力来承载载荷，在承受管道垂直方向的载荷时，其承载力随着管道垂直位移的变化而变化[11-13]。变力弹簧支吊架包括变力弹簧支架和变力弹簧吊架2种类型。变力弹簧支吊架主要由圆柱螺旋弹簧、罩筒、位移指示板及松紧螺母等零件组成。变力弹簧支吊架主要应用于管道支吊点处允许有垂直位移，但在整个垂直行程内支吊架的承载力允许一定程度变化的场合。

1.1.3 刚性吊架

刚性吊架采用带有铰接吊杆从上方吊挂管道的结构，在管道垂直方向呈刚性约束，用来限制管道竖直向下的位移，但不限制管道因热胀或冷缩产生的水平位移，刚性吊架承受管道在垂直方向的载荷[14]。刚性吊架主要应用于管道不发生垂直位移或垂直位移量很小，且管系允许在垂直方向予以约束的场合。刚性吊架的优点是载荷承载能力强，可增强系统的刚性。

1.1.4 滑动支架

滑动支架是刚性支架的一种，利用可以滑动的底板来支撑管道，承载管道垂直方向载荷，约束管道支点处竖直向下位移，但不限制水平方向位移[15]。滑动支架仅对管道起到支撑作用，不会对管道在膨胀方向上产生反作用力。滑动支架主要应用于允许管道在支撑面内自由移动的场合。

1.1.5 滚动支架

滚动支架是刚性支架的一种，是将管道支撑在滚动部件上的刚性支架，承载管道垂直方向载荷，约束管道支点处竖直向下位移，但不限制管道水平面内轴向位移[15]。滚动支架采用管道滑脱与支架之间加入滚柱或滚珠，使管道与支架之间的相对运动由滑动变为滚动，从而使滑动摩擦力变为滚动摩擦力，减小了摩擦力。滚动支架主要应用于允许管道在水平面内沿轴线方向自由位移的场合。

1.2 限制管道位移的支吊架

1.2.1 导向装置

导向装置是用来引导管道沿预定方向位移，而限制其他方向位移的装置[2]。导向支架为最常见的用于水平管道的导向装置，这时导向支架也可承受包括管道重力载荷在内的垂直向下载荷[15]。导向支架不但限制管道的垂直位移，而且限制管道在水平面内某一个方向上的位移，即限制管道沿径向或轴向某一个方向上的位移。导向装置主要应用于需要引导管道的位移方向或需要限制特定方向管道位移的场合。

1.2.2 限位装置

限位装置是用以约束或部分限制管道系统在支吊点处某一个或几个方向位移的装置[2]。限位装置一般不用来承受管道垂直方向上的载荷。限位装置主要应用于管系中需要限制某一个或几个方向位移的场合。

1.2.3 固定支架

将管系在支吊点处完全约束而不产生任何线位移和角位移的刚性装置[2]。固定支架主要应用于管道不允许有任何方向位移的场合[16]。

1.3 控制管道振动的支吊架

1.3.1 减振装置

减振装置是控制管道低频高幅晃动或高频低幅振动，对管系的热胀和冷缩有一定约束的装置[2]。减振装置最常见的型式为弹簧减振器，弹簧减振器可由一个或多个弹簧通过适当的连接组成，能够产生一个使管道回复到正常位置的作用力。减振装置主要应用于限制管道晃动及振动的场合。

1.3.2 阻尼装置

阻尼装置是承受管道地震载荷或冲击载荷，控制管系高速振动位移，同时允许管系自由地热胀冷缩的装置[2]。常见的阻尼装置有液压式阻尼器和机械式阻尼器2种类型。阻尼装置主要应用于管系承受地震载荷或冲击载荷，需要控制管系高速振动位移的场合。

表1 管道支吊架用途

2 管道支吊架定期检验要点

管道支吊架在设计、制造及安装等各个阶段需进行多种试验与检验，试验的层次结构如图1，检验的层次结构如图2。

图1 试验的层次结构图

图2 检验的层次结构图

对于管道支吊架，不仅在设计、制造、安装各环节的试验和检验十分重要[17]，应予以重视，而且其使用过程中的检验更为重要。管道支吊架在使用过程中，因使用工况及环境因素的影响，可能会出现不同程度的损坏、腐蚀、卡涩等问题，将影响支吊架在管道系统中的预期作用与功效，势必改变管道系统的应力状态，也将影响管道系统的安全运行。压力管道定期检验是一种由专业特种设备检验机构按照一定的时间周期进行的、管道安全状况的符合性验证活动[5]，是对压力管道重要的全面检验。管道支吊架检验作为压力管道定期检验中宏观检验的一项重要内容，对管道的安全运行具有重要意义。

管道支吊架定期检验主要是检查压力管道运行后支吊架的运行状况或完好状况，检验要点总结如下[18-21]：

1）支吊架是否存在设置不当的情况；

2）支吊架是否损坏、脱落、变形、腐蚀；

3）支吊架部件上的焊接接头或部件与管道间的焊接接头是否开裂或存在宏观裂纹；

4）支吊架的承载结构是否异常；

5）支架与管道接触部位有无积水现象；

6）管道环焊缝距支吊架的净距是否符合规范标准要求（GB/T 20801—2020规定不小于50 mm）；

7）恒力弹簧支吊架与变力弹簧支吊架的载荷和行程指示器是否越限；

8）恒力弹簧支吊架与变力弹簧支吊架的位置锁定装置是否处于正确状态；

9）变力弹簧支吊架是否失载或偏斜；

10）固定支架是否牢固可靠；

11）导向支架间隙是否合适，有无卡涩现象；

12）滑动支架、滚动支架等活动支架的位移情况和导向性能是否正常；

13）阻尼装置、减振装置的位移是否异常，液压阻尼装置的液位是否正常。

3 结束语

压力管道支吊架在整个管道工程的投资中，所占比重并不大[22]，但其对压力管道的安全运行起着至关重要的作用，然而管道支吊架的检验往往未得到足够重视。支吊架种类繁多，其结构特性、与管道的连接方式也各有不同，了解熟悉不同类型管道支吊架，对于支吊架的检验至关重要。在压力管道定期检验中，认真进行管道支吊架的检验，及时发现支吊架设置不当、缺失、损坏等异常情况，并及时进行维修与调整，消除安全隐患，有助于压力管道的安全运行。

［1］国家市场监督管理总局.市场监管总局关于2020年全国特种设备安全状况的通告[Z] .

［2］管道支吊架 第1部分：技术规范：GB/T 17116.1—2018 [S].

［3］压力管道规范 工业管道 第1部分：总则：GB/T 20801.1—2020 [S].

［4］金婷婷, 朱升干．化工管道支吊架设计探讨[J].石化技术, 2017（11）:239.

［5］压力管道定期检验规则——工业管道：TSG D7005—2018 [S].

［6］杨向涛.石油化工管道支吊架的布置及选用[J]. 盐科学与化工,2019，48（3）:56-59.

［7］李萌萌.支吊架在石油化工管道中的合理设计[J].科学与财富,2019:13.

［8］康春花.对化工装置中管道支吊架的设计要点研究[J].中国石油和化工标准与质量,2019（14）:211-212.

［9］刘敏.化工装置管道支吊架设置原则与管系柔性设计[J].山东化工,2019（6）:178-180.

［10］张海伏.对化工装置中管道支吊架的设计要点分析[J].中国石油和化工标准与质量,2017（4）:123-124.

［11］曹君. 变力弹簧支吊架的安装[J]. 科技风, 2017（7）: 161.

［12］程强.可变弹簧支吊架设计注意事项[J]. 山东化工, 2018，47（14）:153-154.

［13］刘洪佳,吴广增,宋冬宝.热力管道弹簧支吊架设计要点分析[J].氮肥技术,2017，38（2）:1-3.

［14］SH/T 3073—2016《石油化工管道支吊架设计规范》[S].

［15］DL/T 1113—2009 《火力发电厂管道支吊架验收规程》[S].

［16］徐军平. 化工管道支吊架设计的几个要点[J]. 中国化工贸易, 2019（4）: 26.

［17］季芳. 石化压力管道建设工程质量探讨[J]. 辽宁化工, 2020, 49 (6): 715-716.

［18］周震.压力管道检验师[M]. 北京：中国标准出版社，2012：415-417.

［19］李丹. 火电厂蒸汽管道支吊架的检查与调整[J]. 山东工业技术, 2018: 715-716.

［20］徐家琦. 浅谈电站锅炉汽水管道支吊架热态检查[J]. 山东工业技术, 2017: 199.

［21］朱永.火力发电厂汽水管道支吊架的检修调整[J].科技经济导刊,2019，27（04）: 92.

［22］秦珊. 浅谈石化管道支吊架的选型及应用[J]. 中国化工贸易, 2018（6）: 110.

Classification and Key Points in Periodic Inspection of Pressure Pipe Supports and Hangers

（Dalian Boiler and Pressure Vessel Inspection Research Institute Co., Ltd., Dalian Liaoning 116013, China）

The classification of pressure pipe supports and hangers was introduced. According to the main functions and uses, they can be divided into three categories: bearing load, limiting displacement and controlling vibration. The structure forms and characteristics of several common pipe supports and hangers were introduced. The inspection points of supports and hangers in periodic inspection of pressure pipe were summarized. The paper can provide some reference for the inspection of supports and hangers in periodic inspection of pressure pipe.

Pressure pipe; Supports and hangers; Classification; Periodic inspection

2021-04-14

郝伟（1985-），男，吉林省吉林市人，工程师，硕士，2011年毕业于哈尔滨工业大学热能工程专业，研究方向：承压类特种设备检验。

TV732.4

A

1004-0935（2021）06-0805-04