管道支架

管道支架是一个设计元素转移负载从一个管到支撑结构。载荷包括管道本身的重量、管道承载的内容物、连接到管道上的所有管件以及管道覆盖物（例如绝缘层）。管道支架的四个主要功能是锚固、引导、吸收冲击和支撑指定的载荷。在高温或低温应用中使用的管道支架可能包含绝缘材料。管道支撑组件的整体设计配置取决于负载和操作条件。

这些通常是稳定或持续类型的负载，例如内部流体压力、外部压力、作用在管道上的重力（例如管道和流体的重量）、由于泄压或排污产生的力、由于水/蒸汽锤效应产生的压力波.

持续负载：

• 内部/外部压力：用于输送流体的管道将承受内部压力负载。管子（例如套管式管芯或壳管式换热器等中的管子）可能处于净外部压力之下。内部或外部压力会在轴向和周向（环向应力）方向上产生应力。压力还会引起径向应力，但这些通常被忽略。内部压力施加的轴向力等于压力乘以管道的内部横截面。F=P[πd^2/4]。如果外径用于计算近似金属截面作为压力井和管道截面，轴向应力通常可以近似如下：S=Pd/(4t)
• 死重量：它是管的自重，包括流体，重量的配件和其他内嵌部件（比如阀，绝缘等）。这种类型的载荷作用于管道的整个生命周期。在水平管中，这些载荷导致弯曲，而弯矩与法向应力和剪应力有关。造成管道弯曲的主要原因有两个：分布重量载荷（例如流体重量）和集中重量载荷（例如阀门重量）。立管（管道的垂直部分）的重量可以由立管夹具支撑。

偶尔负载：

• 风荷载：位于室外并因此暴露在风中的管道将设计为能够承受工厂运行寿命期间预期的xxx风速。风力被建模为作用在垂直于风向的管道投影长度上的均匀载荷。各种海拔的风压将用于使用以下公式计算风力。Fw=PwxSxA，其中Fw=总风力，Pw=等效风压，S=风形系数，A=管道暴露面积。
• 地震荷载：地震荷载是地震工程的基本概念之一，这意味着将地震产生的搅动应用于结构。它在结构的接触表面发生或者与地面，或与相邻的结构，或与重力从波浪海啸。
• 水锤：水锤（或更一般地说，流体锤）是在运动中的流体（通常是液体，但有时也是气体）被迫停止或突然改变方向（动量变化）时引起的压力波动或波动。水锤现象通常发生在管道系统末端阀门突然关闭，压力波在管道中传播时。它也被称为液压冲击。
• 蒸汽锤：蒸汽锤，过热或饱和蒸汽在蒸汽管线中由于突然关闭阀门而产生的瞬时流动所产生的压力波动被认为是一种偶然负载。虽然流动是瞬态的，但为了进行管道应力分析，只计算沿管段容易引起管道振动的不平衡力，并将其作为静态等效力施加在管道模型上。
• 安全阀排放：来自安全阀排放的反作用力被视为偶然负载。在开放式排放装置中，安全泄压阀打开后稳态流动产生的反作用力可以按照ASMEB31.1附录II计算，并作为静态等效力施加在管道模型上。

正如主要载荷起源于某种力一样，次要载荷是由某种位移引起的。例如，如果连接到储罐的管道由于储罐沉降而向下移动，则连接到储罐的管道可能处于负载状态。类似地，连接到容器的管道被向上拉，因为容器喷嘴由于容器膨胀而向上移动。此外，管道可能会由于它所连接的旋转设备的振动而振动。

位移载荷：

• 管道热膨胀引起的负载
• 设备热运动引起的负载

与组装时的温度相比，管道在分别经受更高或更低的温度时可能会发生膨胀或收缩。次级负载通常是循环的，但并非总是如此。例如，由于罐沉降引起的载荷不是循环的。操作期间由于容器喷嘴移动引起的负载是循环的，因为在关闭期间排量被撤回并在重新启动后重新浮出水面。承受冷热流体循环的管道同样会承受循环载荷和变形。

管道导轨（圆柱管道导轨-蜘蛛导轨）

• 刚性支撑
• 弹簧支持
• 缓冲器/减震器

刚性支撑用于限制管道在某些方向上没有任何灵活性（在那个方向）。刚性支撑的主要功能可以是锚固、支撑、导向或支撑和导向。

1)支柱/管靴：

可以从底部或顶部提供刚性支撑。在底部支撑的情况下，通常使用支柱或管夹底座。它可以简单地保留在钢结构上，仅用于休息型支撑。为了同时限制另一个方向，可以使用单独的板或提升凸耳。管锚是一种刚性支撑，它限制所有三个正交方向和所有三个旋转方向的运动，即限制所有6个自由度。这通常是焊接或螺栓连接到钢或混凝土的焊接支柱。如果锚栓固定在混凝土上，则需要一种特殊类型的螺栓，称为锚栓，用于用混凝土保持支撑。在这种类型的支撑中，法向力和摩擦力会变得很重要。为了减轻摩擦效应，需要时使用石墨垫或聚四氟乙烯板。

管锚（Permali冷鞋）

2)吊杆：

它是一种静态约束，即它设计为仅承受拉伸载荷（不应对其施加压缩载荷，在这种情况下可能会发生屈曲）。它是刚性垂直型支撑，仅从顶部提供。它由夹子、吊环螺母、拉杆、横梁附件组成。吊杆的选择取决于管道尺寸、负载、温度、绝缘、装配长度等。因为它带有铰链和夹子，所以不会产生实质性的摩擦力。

3)刚性支柱：

它是一个动态组件，即设计用于承受拉伸和压缩载荷。支柱可以在垂直和水平方向提供。V型支柱可用于限制2个自由度。它由刚性夹具、刚性支柱、焊接U形夹组成。选择取决于管道尺寸、负载、温度、绝缘、装配长度。由于带有铰链和夹具，因此不会产生大量摩擦力。

弹簧支架（或柔性支架）使用螺旋压缩弹簧（以适应由于热膨胀引起的负载和相关管道移动）。它们大致分为变量努力支持和持续努力支持。两种类型的支撑中的关键部件都是螺旋螺旋压缩弹簧。弹簧吊架和支架通常使用螺旋螺旋压缩弹簧。

1.可变弹簧吊架或可变力支持：

可变弹簧吊架

可变力支座也称为可变吊架或变量，用于支撑承受中等（约50毫米）垂直热运动的管道。VES单元（可变作用力支撑）用于支撑管道或设备的重量以及流体的重量（气体被认为是无重量的），同时允许相对于支撑它的结构进行一定的运动量。弹簧支架也可用于支撑因沉降或地震而发生的相对运动的线。VES装置的结构相当简单，管道实际上直接悬挂在螺旋螺旋压缩弹簧上，如下面的剖面图所示。主要组成部分是：

1. 顶板
2. 压力板或活塞板
3. 底板或底板
4. 螺旋弹簧
5. 螺丝扣总成
6. 锁杆
7. 铭牌
8. 可以部分或覆盖

通常，客户/工程顾问在对可变工作量单位进行查询时会提供以下数据。

1. 热负荷
2. 热运动（方向即向上或+和向下或-）
3. xxx负载变化百分比（LV%max），如果未指定xxxLV，则根据MM-SP58假定为25%。
4. 支撑类型，即是否悬挂式、脚踏式等。
5. 需要特殊功能，例如行程限位器（如果有）。
6. 首选表面保护/油漆/饰面。

热负荷是“热”条件下支架的工作负荷，即当管道从冷条件移动到热或工作条件时。通常MSS-SP58将xxx负载变化（通常称为LV）指定为25%。

管道支架由多种材料制成，包括结构钢、碳钢、不锈钢、镀锌钢、铝、球墨铸铁和FRP复合材料。大多数管道支架都涂有涂层以防止潮湿和腐蚀。一些腐蚀保护方法包括：喷漆、锌涂层、热浸镀锌或这些方法的组合。在FRP复合管支架的情况下，不存在形成腐蚀单元所需的元素，因此不需要额外的涂层或保护。