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    管道支吊架及雙螺栓管夾本身的強度設計

     

      1、載荷組合

      不同管道支吊架及雙螺栓管夾的載荷組合應符合下列原則:

      a、對于承重支架,其設計計算載荷應為:基本載荷+豎直位移載荷+風載荷和雪載荷中的較大值,同時應考慮摩擦力產生的橫向彎曲剪力;當承受安全閥排放反力時,尚應進行反力載荷核算;當進行水壓試驗并且充水重對其基本載荷貢獻較大時,應考慮充水重的影響。但考慮充水重時,不應同時考慮位移載荷和臨時載荷;對于承重吊架,當其吊桿偏轉角不大于時,不考慮摩擦力的影響;

      b、對于固定支架,其設計計算載荷應為:基本載荷+位移載荷(包括Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz)+風載荷和雪載荷中的較大值;當進行水壓試驗并且充水重對基本載荷貢獻較大時,應考慮充水重的影響。但考慮充水重時,不應同時考慮位移載荷和臨時載荷;

      c、限位支架:對于軸向雙向限位支架,其載荷組合的方法同固定支架;對于止推支架,僅考慮位移載荷和摩擦力;

      d、導向支架及雙螺栓管夾:對于水平導向支架,其載荷同承重支架,但同時應考慮水平位移載荷;對于豎向導向支架,其載荷應為橫向位移載荷+風載荷。當有地震設防要求時,應進行地震載荷校核;

      e、防振支架:防振管卡同導向支架,摩擦防振支架同止推支架。

      2、設計溫度

      對于附管部件,其設計溫度應按下列原則選?。?/span>

      a、管道保溫且無襯里時,取介質溫度;

      b、管道不保溫且無襯里時,取介質溫度的95%;

      c、管道有襯里時,取實際管道壁溫;

      d、附管部件位于管道隔熱層外面時,取隔熱層外表面溫度。對保冷管道取當地露點溫度加2;對保溫管道,一般取60℃。

      對于生根部件,其設計溫度應按下列原則選?。?/span>

      a、生根在建筑物梁柱、平臺、墻壁或地面上時,取常溫;

      b、生根在設備平臺、裙座或加熱爐鋼結構上時,取常溫;

      c、生根在另一管道上時,按附管部件選取;

      d、生根在設備本體上時,若設備保溫而且無內襯里時,取設備介質溫度;若設備不保溫而且無內襯里時,取設備介質溫度的80%;設備有襯里時,取設備實際壁溫的80%;

      對于中間連接件,其設計溫度應按下列原則選?。?/span>

      a、一般情況下取常溫;

      b、與管道或設備較近時,應根據實際情況選取,但不應超過附管部件或敷塔(設備)生根部件的設計溫度。

      3、支吊架及雙螺栓管夾材料

      各部件的材料選取應符合下列原則:

      a、對附管部件,當它與管道直接焊接時,宜與管子同材質,或材料相當;不與管子直接焊接時,可選用普通碳素鋼(例如Q235AQ235AF),但此時所選材料應能適應設計溫度的要求;

      b、對于在設備(如塔、容器等)上生根的生根部件,當它與設備及雙螺栓管夾直接焊接時,宜與設備同材質,或材質相當;不與設備直接焊接時,可選用普通碳素鋼(例如Q235AQ235AF),但此時所選材料應能適應設計溫度的要求;

      c、其它生根部件和中間連接件,可選用普通碳素鋼,但所選材料應能適應設計溫度的要求;

      d、常用管道支吊架及雙螺栓管夾材料的適用溫度范圍應符合表8-5的要求。

      e、管道支吊架材料應盡量選用標準型材。常用的型材標準除表8-4所列的管材、板材和棒材之外,尚有下列常用型材標準:

      GB702 熱軋園鋼和方鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差

      GB704 熱軋扁鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差

      GB706 熱軋工字鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差

      GB707 熱軋槽鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差

      GB9787 熱軋等邊角鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差

      GB9788 熱軋不等邊角鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差

      4、許用應力及允許最大撓度

      關于雙螺栓管夾材料許用應力的選取,不同的標準有不同的規定。

      MSS SP-69標準規定:一般管道支吊架材料的許用應力應取下列三個數據中的最小值:

      a、材料在室溫下最小抗拉強度的1/5;

      b、材料在設計溫度下最小抗拉強度的1/4;

      c、材料在設計溫度下最小屈服強度的5/8;

      SH3037標準規定,支吊架及雙螺栓管夾材料的許用應力應按GB150的要求確定(見第四章所述)。

      由此可見,SH3037標準規定的許用應力值偏高。筆者認為,管道支吊架對管道是起保護作用的,而且某些部件受力面積較小,更容易出現材料失穩,故應該取更大的強度余量。因此,筆者傾向于將一般支吊架材料的許用應力按MSS標準確定。事實上,目前尚做不到按MSS標準確定材料的許用應力值,因為它不能直接查有關的數據表獲得。為工程設計操作方便起見,支吊架材料的基本許用應力可取從GB150中查到的許用應力再乘以0.6的系數(1/51/3=0.6)。

      對于管道支吊架及雙螺栓管夾用螺栓材料,其許用應力可取按MSS標準確定的基本許用應力的25%;對支吊架材料所受的剪應力,其許用應力可取按MSS標準確定的基本許用應力的0.8;壓縮應力不應超過材料基本許用應力的160%。

      管道支吊架的承重橫梁在豎直方向的撓度應不大于0.004L,L為梁在兩支點間的長度,或懸臂梁端部到支點的長度。

      5、管道支吊架及雙螺栓管夾的強度計算及結構設計

      一旦管道支吊架及雙螺栓管夾所承受的載荷以及各部件的設計溫度、材料、許用應力確定的話,管道支吊架的強度計算便不是太難的事情,一般情況下,用材料力學的知識即可計算。由于管道支吊架的型式較多,需要進行強度計算的部件也較多,在此不再詳細介紹。一些標準或專著中給出了一些計算方法,可查閱參考。正如前文所述,目前工程上已將常用管道支吊架進行了系列化,設計人員在大多數情況下選用標準支吊架及雙螺栓管夾即可,而不必再進行支吊架的強度計算。支吊架標準系列中均給出了相應的選用限制載荷,在選用標準管道支吊架及雙螺栓管夾時,只要按允許的載荷選用就能滿足其強度要求。

     

              滄州力瑞管道設備有限公司     雙螺栓管夾

     

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