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    雙螺栓管夾在限位支吊架管道的冷緊

    管道設限位支吊架后,管道為膨脹補償由限位支吊架分成若干個獨立管段,管系的雙螺栓管夾冷緊方式和具體工藝要求,也就與無限位時有所不同。

    為了說明設有限位支吊架管系的雙螺栓管夾冷緊特點,首先回顧一下無限位管系的冷緊。

    管系無限位時,整個管系為一個膨脹補償段,三個方向的冷緊集中在一個冷緊口進行。

                                      

    雙螺栓管夾冷緊時,如果冷緊口兩側的冷緊位移量不按兩側管段的柔變進行分配,則冷緊裝置未松開前,兩側管段冷緊效果不相同;但冷緊裝置松開后,管道可按各段的柔度自行調整冷緊位移量,特別是支吊架的荷重調好后,管道重量對冷緊位移的影響因素可以消除,管道各點的冷緊位移,完全由管道各段柔度自行調整,熱位移時,各點的熱位移量也是按各段柔度自行分配膨脹量,達到整體管道為同一冷緊比。因此,對無限位管道的冷緊,其冷緊口兩側的冷緊位移量,可不作嚴格的限制,也可以靠管道重力進行冷緊,因為它們對冷緊效果的影響,只存在于冷緊裝置未松開前,或支吊架荷重未調好前,對最終雙螺栓管夾冷緊效果并無實質性影響。

    管道設限位支吊架后,由于雙螺栓管夾膨脹位移和冷緊位移受到限位支吊架的制約,故冷緊量如何分配到各限位段,或冷緊口兩側的冷緊位移如何分配,以及冷緊過程的工序和工藝,將直接影響到冷緊效果,因而冷緊方法和具體要求也就變得較為復雜。

    有限位支吊架管道的冷緊,按雙螺栓管夾冷緊口數量分為整體冷緊和分段冷緊兩類;整體冷緊時,整個管系只設一個冷緊口,分段冷緊則每個限位段都設冷緊口。按冷緊量的分配方式,可分為按限位段柔度分配冷緊量和按膨脹量分配冷緊量兩類。對冷緊效果有直接影響的是冷緊量的分配方式,而冷緊口的數量只是具體工藝過程為不同而已。

    分段冷緊是各限位段都設雙螺栓管夾冷緊口,分別進行冷緊。冷緊前需裝好限位支吊架,限位支吊架參與冷嘲熱諷緊。進行冷緊前,需對各冷緊量統一進行檢查,然后依次進行冷緊。冷緊過程中,限位支吊架不作調整。

    分段雙螺栓管夾冷緊采用按限位段管道柔度分配冷緊量時,由于各限位段的柔度和膨脹量并不成比例,各際位段的冷緊比不相同,特別是各限位段的柔度和膨脹量之比相差懸殊時,各段冷緊比就會相差很大。冷緊結束時,限位點兩側的冷緊力大小相等方向相反,限位支吊架不受冷緊力。對端點的冷緊力和管道的冷緊應力,與同一總冷緊量的無限位時相同。管道熱態時,限位點兩側的熱態推力不相等,限位支吊架承受熱脹推力。

    管道二次應力不但要看應力水平,而且還要看雙螺栓管夾冷熱態的應力變化幅度。而冷緊比大小并不能改變二次應力冷熱態的變化幅度,冷緊比只能改變冷熱態的應力值。因此,只要二次應力值和端點推力滿足要求,冷緊比可大可小,各限位段的冷緊比也不必強求一律,這是按限位段柔度分配冷緊量冷緊法實際應用的前題。實際工程設計中,有的限位段冷緊比只有0.5左右,而另一些限位段的冷緊比高達1.5以上。

    分段冷緊采用按限位段的膨脹量分配冷緊量時,各限位段的冷緊比相同。冷態時,由于限位點兩側的冷緊力值不等,限位支吊架承受冷緊力。雙螺栓管夾熱態時,管道二次應力和對限位支吊架的推力各限位段按同一比例反向變化(相對于冷態的);如果冷緊比取1、冷緊有效系也為1、則熱態時各管道段的二次應力為零,限位支吊架和端點熱脹推力也為零。

    整體冷緊只設一個冷緊口。當采用不同的冷緊位移分配方式時,冷緊效果和冷緊工藝要求也不相同。

    當采用按各限位段的柔度分配冷緊位移時,限位支吊架不參與雙螺栓管夾冷緊,限位支吊架一般應在冷緊后安裝。此法的冷緊效果、限位支吊架的冷熱態推力,等效于按柔度分配冷緊量的分段冷緊。如果限位支吊架在各支吊架荷重調整后安裝,則冷緊口兩側的冷緊位移也與無限位時一樣,可不作嚴格要求。如限位支吊架需在冷緊前安裝(如限位剛吊),則冷緊口兩側的冷緊位移量和已安裝的限位支吊架的冷緊位移量(即冷緊時限位支吊架的調整量),冷緊過程中需按要求嚴格控制。

    按限位段的膨脹量分配冷緊的雙螺栓管夾整體冷緊,等效于按膨脹量分配冷緊量的分段次冷緊。冷緊時需對冷緊口兩側和各限位點的冷緊位移進行嚴格控制,故限位支吊架需在冷緊前裝好。

    各種冷緊方式的冷緊工序和具體要求,應遵守下列原則:

    采用按限位段柔度分配冷緊量的分段冷緊時,冷緊前各限位支吊架需事先裝好,各冷緊口的冷緊量應統一檢查,各冷緊值由設計給定。雙螺栓管夾各冷緊口兩側的冷緊位移量,一般可不進行嚴格控制。

    設有限位剛吊的管系,冷緊次序從管道最下方冷緊口開始,如管系中無其他方向限位時,x、z向冷緊宜放在最后一個冷緊口進行。如管系中有x、z向限位所在管段的y向冷緊,然后依次進行相臨冷緊口的冷緊。

    顯然,當管系中有多個限位點,特別是有多個不同方向的限位時,冷緊工序將變得很復雜。

    采用按限位段膨脹量分配冷緊量的分段冷緊,與前者比較,只是冷緊量分配方式和冷緊效果不同,冷緊工序和要求則一樣。

    采用按限位段柔度分配冷緊位移的雙螺栓管夾整體冷緊時,冷緊前限位支吊架一般不裝(承垂的限位支吊架可裝),限位支吊架需在支吊架荷重調好后裝。冷緊口兩側的冷嘲熱諷緊位移量,可不作嚴格規定。冷緊過程與無限位時大體相同。特別需要指示的是,支吊架荷重調整,不但包括各彈性支吊架,也包括承重的限位支吊架(需實測整定),此冷態荷重由設計給定。

    采用按限位段膨脹量分配雙螺栓管夾冷緊量位移的整體冷緊工序。

    圖例中,設有C1、C2 2個限位剛吊進行y向限位。冷緊前則吊應裝好。

    若冷緊口在@位置,則上冷緊口的y向冷緊位移量對應e膨脹量,下冷緊口y向冷緊位移量對應(e2+e3)膨脹量。緊上冷緊口時,松剛吊C1和附近的支吊架,必要時再加輔助冷緊力,使C1y雙螺栓管夾冷緊位移量達到對應e1膨脹量(冷緊比為1時等于e1膨脹量),然后固定C1剛吊。緊下冷緊口時,首先通過C2剛吊進行冷緊,使C2吊點的y向冷緊位移達到對應e2的膨脹量,然后固定C2剛吊。最后通過外加冷緊力使下管口y向冷緊位移達到對應(e2+e3)膨脹量。Z向冷緊位移,可在上、下兩個管口適當分配(與無限位進相同)。

    若冷緊口在b位置,上管口的y向冷緊位移量對應(e1+e3)膨脹量,下管口y向冷緊位移量對應e2膨脹量。冷緊宜從上管口開始。首先松C1和附近支吊架,必要時加輔助冷緊力,使C1吊點的y向冷緊位移達到對應e1膨脹量,后定位C1剛吊;繼續松C2和附近支吊架,并加輔助冷緊力,使C2吊點的y向冷緊位移達到對應(e1+e3)膨脹量,定位C2剛吊。最后冷緊下管口。

    若冷緊口在C位置,左側管口冷嘲熱諷緊位移為零,冷緊量全部分配給右側管口。冷緊工序和要求與b方案大體相同。

    分段冷緊不宜用于多限位點的管系;而限位點少時,分段與整體冷緊工序的繁簡程度并無多大區別。就管道施工工序而言,施工中需予為擊洗接口,焊接式流量裝置需在沖管后才能正式安裝,管道安裝工作難以一次正式完成,給分段冷緊工作帶來困難。因此,雙螺栓管夾整體冷緊方式就顯出通用性廣、簡便、實用的優點。特別是按管段柔度分配冷緊位移的整體冷緊,冷緊工序與無限位管道沒有什么區別。

    采用按限位段膨脹量分配冷緊量或冷緊位移的冷緊方法,有較小的熱態二次應力和較小的熱態端點推力。而冷緊的主要目的就在于使熱態二次應力減小,使管道投運初期的蠕動速度減小,因而此種冷緊方式較為合理。當然,實際管道的二次應力水平一般都較小,不是管道設計的主要矛盾,故雙螺栓管夾近柔度分配冷緊量或冷緊位移的冷緊方式,在實際工程中也多有采用。按柔度分配冷緊量的方式,在冷緊過程中,對承重支吊架的荷重狀態無特殊要求,冷緊工序也較為簡便。

     

    滄州力瑞管道設備有限公司      雙螺栓管夾

     

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