管道設(shè)計資料-壓力管道應(yīng)力分析

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壓力管道應(yīng)力分析部分第一章任務(wù)與職責(zé)1.管道柔性設(shè)計的任務(wù)

壓力管道柔性設(shè)計的任務(wù)是使整個管道系統(tǒng)具有足夠的柔性，用以防止

由于管系的溫度、自重、內(nèi)壓和外載或因管道支架受限和管道端點的附

加位移而發(fā)生下列情況；1）因應(yīng)力過大或金屬疲勞而引起管道破壞；2）

管道接頭處泄漏；3）管道的推力或力矩過大，而使與管道連接的設(shè)備產(chǎn)

生過大的應(yīng)力或變形，影響設(shè)備正常運行；4）管道的推力或力矩過大引

起管道支架破壞；2.壓力管道柔性設(shè)計常用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范1）GB

50316-2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》2）SH/T3041-2002《石油化工管

道柔性設(shè)計規(guī)范》3）SH3039-2003《石油化工非埋地管道抗震設(shè)計通則》

4）SH3059-2001《石油化工管道設(shè)計器材選用通則》5）SH3073-95《石

油化工企業(yè)管道支吊架設(shè)計規(guī)范》6）JB/T8130.1-1999《恒力彈簧支吊

架》7）JB/T8130.2-1999《可變彈簧支吊架》8）GB/T12777-1999《金

屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件》9）HG/T20645-1998《化工裝置管道機

械設(shè)計規(guī)定》10）GB150-1998《鋼制壓力容器》3.專業(yè)職責(zé)1）應(yīng)力分

析（靜力分析動力分析）2）對重要管線的壁厚進行計算3）對動設(shè)備管

口受力進行校核計算4）特殊管架設(shè)計4.工作程序1）工程規(guī)定2）管

道的基本情況3）用固定點將復(fù)雜管系劃分為簡單管系，盡量利用自然補

償4）用目測法判斷管道是否進行柔性設(shè)計5）L型U型管系可采用圖

表法進行應(yīng)力分析6）立體管系可采用公式法進行應(yīng)力分析7）宜采用

計算機分析方法進行柔性設(shè)計的管道8）采用CAESARII進行應(yīng)力分析

9）調(diào)整設(shè)備布置和管道布置

10）設(shè)置、調(diào)整支吊架11）設(shè)置、調(diào)整補償器12）評定管道應(yīng)力13）

評定設(shè)備接口受力14）編制設(shè)計文件15）施工現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)5.工程規(guī)定

1）適用范圍2）概述3）設(shè)計采用的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及版本4）溫度、壓力

等計算條件的確定5）分析中需要考慮的荷載及計算方法6）應(yīng)用的計

算軟件7）需要進行詳細應(yīng)力分析的管道類別8）管道應(yīng)力的安全評定

條件9）機器設(shè)備的允許受力條件（或遵循的標(biāo)準(zhǔn)）10）防止法蘭泄漏的

條件11）膨脹節(jié)、彈簧等特殊元件的選用要求12）業(yè)主的特殊要求13）計

算中的專門問題（如摩擦力、冷緊等的處理方法）14）不同專業(yè)間的接口

關(guān)系15）環(huán)境設(shè)計荷載

16）其它要求

第二章壓力管道柔性設(shè)計1.管道的基礎(chǔ)條件包括：介質(zhì)溫度壓力

管徑壁厚材質(zhì)荷載端點位移等。2.管道的計算溫度確定管道的計算

溫度應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)計條件及下列要求確定：1）對于無隔熱層管道：介質(zhì)

溫度低于65℃時，取介質(zhì)溫度為計算溫度；介質(zhì)溫度等于或高于65℃

時，取介質(zhì)溫度的95%為計算溫度；2）對于有外隔熱層管道，除另有

計算或經(jīng)驗數(shù)據(jù)外，應(yīng)取介質(zhì)溫度為計算溫度；3）對于夾套管道應(yīng)取

內(nèi)管或套管介質(zhì)溫度的較高者作為計算溫度；4）對于外伴熱管道應(yīng)根據(jù)

具體條件確定計算溫度；5）對于襯里管道應(yīng)根據(jù)計算或經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定計

算溫度；6）對于安全泄壓管道，應(yīng)取排放時可能出現(xiàn)的最高或最低溫

度作為計算溫度；7）進行管道柔性設(shè)計時，不僅應(yīng)考慮正常操作條件下

的溫度，還應(yīng)考慮開車、停車、除焦、再生及蒸汽吹掃等工況。3.管道

安裝溫度宜取20℃（除另有規(guī)定外）。4.管道計算壓力應(yīng)取計算溫度

下對應(yīng)的操作壓力。5.管道鋼材參數(shù)按《石油化工管道柔性設(shè)計規(guī)范》

SH/T3041-2002執(zhí)行1）鋼材平均線膨脹系數(shù)可參照附錄A選取。2）

鋼材彈性模量可參照附錄B選取。3）計算二次應(yīng)力范圍時，管材的彈

性模量應(yīng)取安裝溫度下鋼材的彈性模量。6.管道壁厚計算

1）內(nèi)壓金屬直管的壁厚根據(jù)SH3059-2001《石油化工管道設(shè)計器

材選用通則》確定：當(dāng)S0<Do/6時，直管的計算壁厚為：SO=P

D0/（2［o］①+2PY）直管的選用壁厚為：S=SO+C式中S0—一直管

的計算壁厚，mm；P---設(shè)計壓力，MPa；DO----直管外徑，mm；

［。］——設(shè)計溫度下直管材料的許用應(yīng)力，MPa；中一一焊縫系數(shù)，對

無縫鋼管，①=1；S——包括附加裕量在內(nèi)的直管壁厚，mm；C一一直

管壁厚的附加裕量，mm；Y——溫度修正系數(shù)，按下表選取。

tt

溫度修整系數(shù)表

溫度℃材料W482鐵素體鋼奧氏體鋼0.40.45100.50.4538

0.70.45660.70.45930.70.526210.70.7

當(dāng)S02D0/6或P/［。］>0.385時，直管壁厚應(yīng)根據(jù)斷裂理論、疲

勞、熱應(yīng)力及材料特性等因素綜合考慮確定。2）對于外壓直管的壁厚

t

應(yīng)根據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》規(guī)定的方法確定。7.管道上

的荷載管道上可能承受的荷載有：1）重力荷載，包括管道自重、保溫

重、介質(zhì)重和積雪重等；2）壓力荷載，壓力荷載包括內(nèi)壓力和外壓力；

3）位移荷載，位移荷載包括管道熱脹冷縮位移、端點附加位移、支承沉

降等；4）風(fēng)荷載；5）地震荷載；6）瞬變流沖擊荷載，如安全閥啟跳

或閥門的快速啟閉時的壓力沖擊；7）兩相流脈動荷載；8）壓力脈動荷

載，如往復(fù)壓縮機往復(fù)運動所產(chǎn)生的壓力脈動；9）機器振動荷載，如回

轉(zhuǎn)設(shè)備的振動。8.管道端點的附加位移在管道柔性設(shè)計中，除考慮管道

本身的熱脹冷縮外，還應(yīng)考慮下列管道端點的附加位移：1）靜設(shè)備熱脹

冷縮時對連接管道施加的附加位移；2）轉(zhuǎn)動設(shè)備熱脹冷縮在連接管口處

產(chǎn)生的附加位移；3）加熱爐管對加熱爐進出口管道施加的附加位移；4）

儲罐等設(shè)備基礎(chǔ)沉降在連接管口處產(chǎn)生的附加位移；5）不和主管一起分

析的支管，應(yīng)將分支點處主管的位移作為支管端點的附加位移。9.管道

布置管道的布置盡量利用自然補償能力：1）改變管道的走向，以增加

整個管道的柔性；

2）利用彈簧支吊架放松約束；3）改變設(shè)備布置。4）對于復(fù)雜管

道可用固定點將其劃分成幾個形狀較為簡單的管段，如L形、口形、Z形

等管段。確定管道固定點位置時，宜使兩固定點間的管段能夠自然補償。

10.宜采用計算機分析方法進行詳細柔性設(shè)計的管道1）操作溫度大于

400℃或小于一50℃的管道；2）進出加熱爐及蒸汽發(fā)生器的高溫管

道；3）進出反應(yīng)器的高溫管道；4）進出汽輪機的蒸汽管道；5）進出離

心壓縮機、往復(fù)式壓縮機的工藝管道；6）與離心泵連接的管道，可根據(jù)

設(shè)計要求或按圖-1確定柔性設(shè)計方法；

圖與離心泵連接管道柔性設(shè)計方法的選擇7）設(shè)備管口有特殊

受力要求的其他管道；8）利用簡化分析方法分析后，表明需進一步詳細

分析的管道。11.不需要進行計算機應(yīng)力分析的管道1）與運行良好的管

道柔性相同或基本相當(dāng)?shù)墓艿溃?）和已分析管道相比較，確認有足夠柔

性的管道；3）對具有同一直徑、同一壁厚、無支管、兩端固定、無

中間約束并能滿足式（1）和式（2）要求的非極度危害或非高度危害介

質(zhì)管道。Do?Y/（L-U）W208.3一—（1）Y=（/X+/Y+/Z）

2221/22

---（2）

式中：DO——管道外徑，mm；Y——管道總線位移全補償值，mm；

△x、Ay.Az分別為管道沿坐標(biāo)軸x、y、z方向的線位移全補償

值，mm；L管系在兩固定點之間的展開長度，m；U管系在兩固

定點之間的直線距離，mo式（1）不適用于下列管道：（1）在劇烈循

環(huán)條件下運行，有疲勞危險的管道：（2）大直徑薄壁管道（管件應(yīng)力增強

系數(shù)i25）：（3）不在這接固定點方向的端點附加位移量占總位移量

大部分的管道；（4）L/U>2,5的不等腿〃U〃形彎管，或近似直線的鋸齒狀

管道。12.管道端點無附加角位移時管道線位移全補償值計算當(dāng)管道端

點無附加角位移時，管道線位移全補償值應(yīng)按下列公式計算：，X=/X-

ZIX-ZXtA\=AX-A\-ZYt，Z=/Z-ZZ-ZlZt

BABABAAB

AB

AB

zlXt

AB

=a1(XB-XA)(T-TO)

ZlYt=a1(YB-YA)(T-TO)/Zt

AB

AB

=a1(ZB-ZA)(T-TO)

式中：/X、AX./Z——分別為管道沿坐標(biāo)軸X、Y、Z方向的線

位移全補償值，mm：/X、/Y、/Z/X、/Y、Al

ABABBBAAA——

分別為管道的始端A沿坐標(biāo)軸X、Y、Z方向的附加線位移，mm；分

別為管道的末端B沿坐標(biāo)軸X、Y、Z方向的附加線位移，mm；

AB---

B---

ZlXt、ZYt、ZlZt

分別為管道AB沿坐標(biāo)軸X、Y、Z方向的熱伸長值，mm；

at——管道材料在安裝溫度與計算溫度間的平均線膨脹系數(shù)，

mm/mm?℃；XA、YA、ZA一一管道始端A的坐標(biāo)值，mm；XB、YB、ZB--

管道末端B的坐標(biāo)值，mm；T——管道計算溫度，℃；TO——管道安裝

溫度，。C。

13.例題

利用判別式解題有兩種方法：第一種方法注意如下四點和上面

“十，，、“一”號的取值。1)假定一個始端，一個終端2)始端固定,

終端放開3)熱膨脹方向由始端向終端4)熱伸長量取正直第二種方法

注意如下四點。和SH/T3041-2002中的公式一致1)假定一個始端，一

個終端2)始端固定，終端放開3)熱膨脹方向由始端向終端4)建立

坐標(biāo)系，端點附加位移和熱伸長量與坐標(biāo)軸同向取“+”，與坐標(biāo)軸反

向取“一”。上題計算如下：ZIY=ZIY-/Y-ZYt=0-4-12=一

16mm

BAAB

,Y=/Y-/Y-JYt=4-(-5)-(-20)=29mm/Z=/Z—/

Z-ZIZt=2-0-(-24)=26mmY=(/Y+/Y+/Z)

22221/2BAAB

B

A

AB

二[(-16)+29+26]

2

2

2

21/2

=42.1mm

DO.Y/(L-U)=159*42.1/(14—8.4)=6693.9/31.36=213.45>

208.3所以需要進行詳細分析，與上面的計算結(jié)果不同。這里需要說明

的是，不是計算過程錯誤，而是新舊標(biāo)準(zhǔn)管徑取的不一致，新標(biāo)準(zhǔn)為

外徑。

第三章補償器的選用首先應(yīng)利用改變管道走向獲得必要的柔性，

但由于布置空間的限制或其他原因也可采用補償器獲得柔性。1.補償器

的形式壓力管道設(shè)計中常用的補償器有三種：n型補償器、波形補償

器、套管式或球形補償器2.n型補償器n型補償器結(jié)構(gòu)簡單、運行可

靠、投資少，在石油化工管道設(shè)計中廣泛采用。采用n形管段補償時,

宜將其設(shè)置在兩固定點中部，為防止管道橫向位移過大，應(yīng)在n型補償

器兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向架。3.波形補償器波形補償器，補償能力大、占地小，

但制造較為復(fù)雜，價格高，適用于低壓大直徑管道。1）波形補償器條件

（1）比用彎管形式補償器更為經(jīng)濟時或安裝位置不夠時，（2）連接兩個間

距小的設(shè)備的管道。其補償能力不夠時。（3）為了減少壓降，推力或振動，

在工藝過程上可行而且在經(jīng)濟上合理時。（4）為了保護有嚴格受力要求的

設(shè)備嘴子。

2）波形補償器的形式及適用條件（1）直管段使用軸向位移型；（2）

兩個方向位移的L形，Z形管段使用角型；（3）三個方向位移的Z形管

段使用萬向角型；（4）吸收平行位移的使用橫向型。3）選用無約束金屬

波紋管膨脹節(jié)時應(yīng)注意的問題（1）兩個固定支座之間的管道中僅能布置

一個波紋管膨脹節(jié)；（2）固定支座必須具有足夠的強度，以承受內(nèi)壓推

力的作用；（3）對管道必須進行嚴格地保護，尤其是靠近波紋管膨脹節(jié)

的部位應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向架，第一個導(dǎo)向支架與膨脹節(jié)的距離應(yīng)小于或等于

4DN,第二個導(dǎo)向支架與第一個導(dǎo)向支架的距離應(yīng)小于或等于14DN,以

防止管道有彎曲和徑向偏移造成膨脹節(jié)的破壞；4）帶約束的金屬波紋管

膨脹節(jié)的類型帶約束的金屬波紋管膨脹節(jié)的共同特點是管道的內(nèi)壓推力

（俗稱盲板力）沒有作用于固定點或限位點處，而是由約束波紋管膨脹節(jié)

用的金屬部件承受。

（1）單式較鏈型膨脹節(jié)，由一個波紋管及銷軸和較鏈板組成，用于吸

收單平面角位移；（2）單式萬向錢鏈型膨脹節(jié)，由一個波紋管及萬向環(huán)、

銷鈾和錢鏈組成，能吸收多平面角位移；（3）復(fù)式拉桿型膨脹節(jié)，由用

中間管連接的兩個波紋管及拉桿組成，能吸收多平面橫向位移和拉桿問

膨脹節(jié)本身的軸向位移；（4）復(fù)式較鏈型膨脹節(jié)，由用中間管連接的兩

個波紋管及銷軸和較鏈板組成，能吸收單平面橫向位移和膨脹節(jié)本身的

軸向位移；（5）復(fù)式萬向錢鏈型膨脹節(jié)，由用中間管連接的兩個波紋管

及銷軸和錢鏈板組成，能吸收互

相垂直的兩個平面橫向位移和膨脹節(jié)本身的軸向位移；（6）彎管壓

力平衡型膨脹節(jié)，由一個工作波紋管或用中間管連接的兩個工作波紋管

及一個平衡波紋管構(gòu)成，工作波紋管與平衡波紋管間裝有本文由

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壓力管道應(yīng)力分析部分管道應(yīng)力分析部第一章任務(wù)與職責(zé)1.管

道柔性設(shè)計的任務(wù)壓力管道柔性設(shè)計的任務(wù)是使整個管道系統(tǒng)具有足夠

的柔性，用以防止由于管系的溫度、自重、內(nèi)壓和外載或因管道支架

受限和管道端點的附加位移而發(fā)生下列情況；1）因應(yīng)力過大或金屬疲勞

而引起管道破壞；2）管道接頭處泄漏；3）管道的推力或力矩過大，而

使與管道連接的設(shè)備產(chǎn)生過大的應(yīng)力或變形，影響設(shè)備正常運行；4）管

道的推力或力矩過大引起管道支架破壞；2,壓力管道柔性設(shè)計常用標(biāo)準(zhǔn)

和規(guī)范1）GB50316-2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》2）SH/T3041-2002

《石油化工管道柔性設(shè)計規(guī)范》3）S113039-2003《石油化工非埋地管道

抗震設(shè)計通則》4）SH3059-2001《石油化工管道設(shè)計器材選用通則》5）

SH3073-95《石油化工企業(yè)管道支吊架設(shè)計規(guī)范》6）JB/T8130.1-1999

《恒力彈簧支吊架》7）JB/T8130.2-1999《可變彈簧支吊架》8）GB/T

12777-1999《金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件》9）HG/T20645-1998《化

工裝置管道機械設(shè)計規(guī)定》10）GB150-1998《鋼制壓力容器》3.專業(yè)職

責(zé)1）應(yīng)力分析（靜力分析動力分析）2）對重要管線的壁厚進行計算3）

對動設(shè)備管口受力進行校核計算4）特殊管架設(shè)計4.工作程序1）工程

規(guī)定2）管道的基本情況3）用固定點將復(fù)雜管系劃分為簡單管系，盡量

利用自然補償4）用目測法判斷管道是否進行柔性設(shè)計5）L型U型管

系可采用圖表法進行應(yīng)力分析6）立體管系可采用公式法進行應(yīng)力分析

7）宜采用計算機分析方法進行柔性設(shè)計的管道8）采用CAESARII進行

應(yīng)力分析9）調(diào)整設(shè)備布置和管道布置

10）設(shè)置、調(diào)整支吊架11）設(shè)置、調(diào)整補償器12）評定管道應(yīng)力13）

評定設(shè)備接口受力14）編制設(shè)計文件15）施工現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)5.工程規(guī)定

1）適用范圍2）概述3）設(shè)計采用的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及版本4）溫度、壓力

等計算條件的確定5）分析中需要考慮的荷載及計算方法6）應(yīng)用的計

算軟件7）需要進行詳細應(yīng)力分析的管道類別8）管道應(yīng)力的安全評定

條件9）機器設(shè)備的允許受力條件（或遵循的標(biāo)準(zhǔn)）10）防止法蘭泄漏的

條件11）膨脹節(jié)、彈簧等特殊元件的選用要求12）業(yè)主的特殊要求13）計

算中的專門問題（如摩擦力、冷緊等的處理方法）14）不同專業(yè)間的接口

關(guān)系15）環(huán)境設(shè)計荷載

16）其它要求

第二章壓力管道柔性設(shè)計1.管道的基礎(chǔ)條件包括：介質(zhì)溫度壓力

管徑壁厚材質(zhì)荷載端點位移等。2.管道的計算溫度確定管道的計算

溫度應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)計條件及下列要求確定：1）對于無隔熱層管道：介質(zhì)

溫度低于65℃時，取介質(zhì)溫度為計算溫度；介質(zhì)溫度等于或高于65℃

時，取介質(zhì)溫度的95%為計算溫度；2）對于有外隔熱層管道，除另有

計算或經(jīng)驗數(shù)據(jù)外，應(yīng)取介質(zhì)溫度為計算溫度；3）對于夾套管道應(yīng)取

內(nèi)管或套管介質(zhì)溫度的較高者作為計算溫度；4）對于外伴熱管道應(yīng)根據(jù)

具體條件確定計算溫度；5）對于襯里管道應(yīng)根據(jù)計算或經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定計

算溫度；6）對于安全泄壓管道，應(yīng)取排放時可能出現(xiàn)的最高或最低溫

度作為計算溫度；7）進行管道柔性設(shè)計時，不僅應(yīng)考慮正常操作條件下

的溫度，還應(yīng)考慮開車、停車、除焦、再生及蒸汽吹掃等工況。3.管道

安裝溫度宜取20℃（除另有規(guī)定外）。4.管道計算壓力應(yīng)取計算溫度

卜對應(yīng)的操作壓力。5.管道鋼材參數(shù)按《石油化工管道柔性設(shè)計規(guī)范》

SH/T3041-2002執(zhí)行1）鋼材平均線膨脹系數(shù)可參照附錄A選取。2）

鋼材彈性模量可參照附錄B選取。3）計算二次應(yīng)力范圍時，管材的彈

性模量應(yīng)取安裝溫度下鋼材的彈性模量。6.管道壁厚計算1）內(nèi)壓金屬

直管的壁厚

根據(jù)SH3059-2001《石油化工管道設(shè)計器材選用通則》確定：當(dāng)S0<

Do/6時，直管的計算壁厚為：SO=PD0/（2［o］①+2PY）直管的選

用壁厚為：S=SO+C式中S0——直管的計算壁厚，mm；P——設(shè)

計壓力，MPa；DO——直管外徑，mm；［。］——設(shè)計溫度下直管材

料的許用應(yīng)力，MPa；①一一焊縫系數(shù)，對無縫鋼管，①=1；S——

包括附加裕量在內(nèi)的直管壁厚，mm；C——直管壁厚的附加裕量，mm；

Y——溫度修正系數(shù)，按下表選取。

tt

溫度修整系數(shù)表

溫度℃材料W482鐵素體鋼奧氏體鋼0.40.45100.50.4538

0.70.45660.70.45930.70.526210.70.7

當(dāng)S02D0/6或P/［。］>0.385時，直管壁厚應(yīng)根據(jù)斷裂理論、疲

勞、熱應(yīng)力及材料特性等因素綜合考慮確定。2）對于外壓直管的壁厚應(yīng)

根據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》規(guī)定的方法確定。

t

7.管道上的荷載管道上可能承受的荷載有：1）重力荷載，包括管

道自重、保溫重、介質(zhì)重和積雪重等；2）壓力荷載，壓力荷載包括內(nèi)壓

力和外壓力；3）位移荷載，位移荷載包括管道熱脹冷縮位移、端點附加

位移、支承沉降等；4）風(fēng)荷載；5）地震荷載；6）瞬變流沖擊荷載，

如安全閥啟跳或閥門的快速啟閉時的壓力沖擊；7）兩相流脈動荷載；8）

壓力脈動荷載，如往復(fù)壓縮機往復(fù)運動所產(chǎn)生的壓力脈動；9）機器振動

荷載，如回轉(zhuǎn)設(shè)備的振動。8.管道端點的附加位移在管道柔性設(shè)計中，

除考慮管道本身的熱脹冷縮外，還應(yīng)考慮下列管道端點的附加位移：1）

靜設(shè)備熱脹冷縮時對連接管道施加的附加位移；2）轉(zhuǎn)動設(shè)備熱脹冷縮在

連接管口處產(chǎn)生的附加位移；3）加熱爐管對加熱爐進出口管道施加的附

加位移；4）儲罐等設(shè)備基礎(chǔ)沉降在連接管口處產(chǎn)生的附加位移；5）不和

主管一起分析的支管，應(yīng)將分支點處主管的位移作為支管端點的附加位

移。9.管道布置管道的布置盡量利用自然補償能力：1）改變管道的走

向，以增加整個管道的柔性；2）利用彈簧支吊架放松約束；

3）改變設(shè)備布置。4）對于復(fù)雜管道可用固定點將其劃分成幾個形

狀較為簡單的管段，如L形、II形、Z形等管段。確定管道固定點位

置時，宜使兩固定點間的管段能夠自然補償。10.宜采用計算機分析方

法進行詳細柔性設(shè)計的管道D操作溫度大于400℃或小于一50℃的

管道；2）進出加熱爐及蒸汽發(fā)生器的高溫管道；3）進出反應(yīng)器的高溫管

道；4）進出汽輪機的蒸汽管道；5）進出離心壓縮機、往復(fù)式壓縮機的工

藝管道；6）與離心泵連接的管道，可根據(jù)設(shè)計要求或按圖確定柔

性設(shè)計方法；

圖與離心泵連接管道柔性設(shè)計方法的選擇7）設(shè)備管口有特殊

受力要求的其他管道；8）利用簡化分析方法分析后，表明需進一步詳細

分析的管道。11.不需要進行計算機應(yīng)力分析的管道1）與運行良好的管

道柔性相同或基本相當(dāng)?shù)墓艿溃?）和已分析管道相比較，確認有足夠柔

性的管道；3）對具有同一直徑、同一壁厚、無支管、兩端固定、無

中間約束并能滿足式（1）和式（2）要求的非極度危害或非高度危害介

質(zhì)管道。Do?Y/（L-U）W208.3一—（1）Y=（/X+/Y+/Z）

2221/22

---（2）

式中：DO——管道外徑，mm；Y——管道總線位移全補償值，mm；

△x、Ay、Az分別為管道沿坐標(biāo)軸x、y、z方向的線位移全補償

值，mm；L管系在兩固定點之間的展開長度，m；U管系在兩固

定點之間的直線距離，mo式（1）不適用于下列管道：（1）在劇烈循

環(huán)條件下運行，有疲勞危險的管道：（2）大直徑薄壁管道（管件應(yīng)力增強

系數(shù)i25）：（3）不在這接固定點方向的端點附加位移量占總位移量

大部分的管道；（4）L/U>2.5的不等腿〃U〃形彎管，或近似直線的鋸齒狀

管道。12.管道端點無附加角位移時管道線位移全補償值計算當(dāng)管道端

點無附加角位移時，管道線位移全補償值應(yīng)按下列公式計算：，x=/x-

ZIX-zxtA\=AX-AX-ZYt，Z=/Z-AT-ZlZt

BABABAAB

AB

AB

zlXt

AB

=al(XB-XA)(T-TO)

ZlYt=a1(YB-YA)(T-TO)，Zt

AB

AB

=a1(ZB-ZA)(T-TO)

式中：/X、/Y、ZZ一一分別為管道沿坐標(biāo)軸X、Y、Z方向的線

位移全補償值，mm：/X、/Y、/Z/X、，Y、Al

ABABBBAAA——

分別為管道的始端A沿坐標(biāo)軸X、Y、Z方向的附加線位移，mm；分

別為管道的末端B沿坐標(biāo)軸X、Y、Z方向的附加線位移，mm；

AB---

B---

ZXt、/Yt、ZlZt

分別為管道AB沿坐標(biāo)軸X、Y、Z方向的熱伸長值，mm；

at——管道材料在安裝溫度與計算溫度間的平均線膨脹系數(shù)，

mm/mm?℃；XA、YA、ZA一一管道始端A的坐標(biāo)值，mm；XB、YB、ZB--

管道末端B的坐標(biāo)值，mm；T——管道計算溫度，℃；TO——管道安裝

溫度，℃。

13.例題

利用判別式解題有兩種方法：第一種方法注意如下四點和上面

“十，，、“一”號的取值。1)假定一個始端，一個終端2)始端固定,

終端放開3)熱膨脹方向由始端向終端4)熱伸長量取正直第二種方法

注意如下四點。和SH/T3041-2002中的公式一致1)假定一個始端，一

個終端2)始端固定，終端放開3)熱膨脹方向由始端向終端4)建立

坐標(biāo)系，端點附加位移和熱伸長量與坐標(biāo)軸同向取“+”，與坐標(biāo)軸反

向取“一”。上題計算如下：ZIY=ZIY-/Y-ZYt=0-4-12=一

16mmZIY=ZIY—A\—JYt=4—(—5)—(—20)=29mm

BAABBAAB

/Z=/Z-ZZ一/Zt=2-0-(-24)=26mmY=(/Y+/Y+

ZIZ)

22221/2

B

A

AB

二[（-16）+29+26]

2

2

2

21/2

=42.1mm

DO.Y/（L-U）=159*42.1/（14-8.4）=6693.9/31.36=213.45>

208.3所以需要進行詳細分析，與上面的計算結(jié)果不同。這里需要說明

的是，不是計算過程錯誤，而是新舊標(biāo)準(zhǔn)管徑取的不一致，新標(biāo)準(zhǔn)為

外徑。

第三章補償器的選用首先應(yīng)利用改變管道走向獲得必要的柔性，

但由于布置空間的限制或其他原因也可采用補償器獲得柔性。1.補償器

的形式壓力管道設(shè)計中常用的補償器有三種：n型補償器、波形補償

器、套管式或球形補償器2.n型補償器n型補償器結(jié)構(gòu)簡單、運行可

靠、投資少，在石油化工管道設(shè)計中廣泛采用。采用n形管段補償時,

宜將其設(shè)置在兩固定點中部，為防止管道橫向位移過大，應(yīng)在n型補償

器兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向架。3.波形補償器波形補償器，補償能力大、占地小,

但制造較為復(fù)雜，價格高，適用于低壓大直徑管道。1）波形補償器條件

⑴比用彎管形式補償器更為經(jīng)濟時或安裝位置不夠時。（2）連接兩個間

距小的設(shè)備的管道。其補償能力不夠時。（3）為了減少壓降，推力或振動，

在工藝過程上可行而且在經(jīng)濟上合理時。（4）為了保護有嚴格受力要求的

設(shè)備嘴子。

2）波形補償器的形式及適用條件（1）直管段使用軸向位移型；（2）

兩個方向位移的L形，Z形管段使用角型；（3）三個方向位移的Z形管

段使用萬向角型；（4）吸收平行位移的使用橫向型。3）選用無約束金屬

波紋管膨脹節(jié)時應(yīng)注意的問題（1）兩個固定支座之間的管道中僅能布置

一個波紋管膨脹節(jié)；（2）固定支座必須具有足夠的強度，以承受內(nèi)壓推

力的作用；（3）對管道必須進行嚴格地保護，尤其是靠近波紋管膨脹節(jié)

的部位應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向架，第一個導(dǎo)向支架與膨脹節(jié)的距離應(yīng)小于或等于

4DN,第二個導(dǎo)向支架與第一個導(dǎo)向支架的距離應(yīng)小于或等于14DN,以

防止管道有彎曲和徑向偏移造成膨脹節(jié)的破壞；4）帶約束的金屬波彎頭

或三通，平衡波紋管一端有封頭并承受管道內(nèi)壓，工作波紋付和平衡波

紋管外端間裝有拉桿。此種膨脹節(jié)能吸收軸向位移和/或橫向位移。拉桿

能約束波紋管壓力推力.常用于管道方向改變處；（7）直管壓力平衡型

膨脹節(jié)，一般位于兩端的兩個工作波紋管及有效面積等于二倍工作波紋

管有效面積、位中間的一個平衡波紋管組成，兩套拉桿分別將每一個工

作波紋管與平衡波紋管相互連拔起來。此種膨脹節(jié)能吸收軸向位移。拉

桿能約束波紋管壓力推力。5）波紋管膨脹節(jié)在施工安裝中應(yīng)注意的問題

（1）膨脹節(jié)的施工和安裝應(yīng)與設(shè)計要求相一致；（2）膨脹節(jié)的安裝使用

應(yīng)嚴格按照產(chǎn)品安裝說明書進行；（3）禁止采用使膨脹節(jié)變形的方法來

調(diào)整管道的安裝偏差；（4）固定支架和導(dǎo)向支架等應(yīng)嚴格按照設(shè)計圖紙

進行施工，需要改動時應(yīng)經(jīng)原分析設(shè)計人員認可；（5）膨脹節(jié)上的箭

頭表示介質(zhì)流向，應(yīng)與實際介質(zhì)流向相一致，不能裝反；（6）安裝較鏈

型膨脹節(jié)時，應(yīng)按照施工圖進行，錢鏈板方向不能裝錯；（7）在管道系

統(tǒng)（包括管道、膨脹節(jié)和支架等）安裝完畢，系統(tǒng)試壓之前，應(yīng)將膨脹節(jié)

的運輸保護裝置拆除或松開。按照國標(biāo)GB/T12777的規(guī)定，運輸保護

裝置涂有黃色油漆，應(yīng)注意不能將其他部件隨意拆除；（8）對于復(fù)式大

拉桿膨脹節(jié)，不能隨意松動大拉桿上的螺母，更不能將大拉桿拆除；（9）

裝有膨脹節(jié)的管道，做水壓試驗時，應(yīng)考慮設(shè)置適當(dāng)?shù)呐R時支架以承受

額外加到管道和膨脹節(jié)上的荷載。試驗后應(yīng)將臨時支架拆除。3.套管式

或球形補償器套管式或球形補償器因填料容易松弛，發(fā)生泄漏，在石化

企業(yè)中很少采用。在有毒及可燃介質(zhì)管道中嚴禁采用填料函式補償器。4.

冷緊1）冷緊

冷緊可降低操作時管道對連接設(shè)備或固定點的推力和力矩，防止法

蘭連接處彎矩過大而發(fā)生泄漏。冷緊是將管道的熱應(yīng)變一部分集中在冷

態(tài)，在安裝時（冷態(tài)）使管道產(chǎn)生一個初位移和初應(yīng)力的一種方法。當(dāng)

管道沿坐標(biāo)軸X、y、Z方向的冷緊比不同時，每個方向的冷緊值應(yīng)根據(jù)

該方向的冷緊進行計算。當(dāng)管道上有幾個冷緊口時，沿坐標(biāo)軸X、y、Z方

向的冷緊值分別為各冷緊口在相應(yīng)坐標(biāo)軸方向冷緊值的代數(shù)和。管道采

用冷緊時，熱態(tài)冷緊有效系數(shù)取2/3,冷態(tài)取1。

2）連接轉(zhuǎn)動設(shè)備的管道不應(yīng)采用冷緊由于施工誤差使得冷緊量難

于控制，另一方面，在管道安裝完成后要將與敏感設(shè)備管口相連的管

法蘭卸開，以檢查該法蘭與設(shè)備法蘭的同軸度和平行度，如果采用冷緊

將無法進行這一檢查。3）自冷緊如果熱脹產(chǎn)生的初應(yīng)力較大時，在

運行初期，初始應(yīng)力超過材料的屈服強度而發(fā)生塑性變形，或在高溫持

續(xù)作用下，管道上產(chǎn)生應(yīng)力松弛或發(fā)生蠕變現(xiàn)象，在管道重新回到冷態(tài)時,

則產(chǎn)生反方向的應(yīng)力，這種現(xiàn)象稱為自冷緊。但冷緊不改變熱脹應(yīng)力范

圍。4）冷緊比冷緊比是冷緊值與全補償量的比值。對于材料在陽變溫

度下工作的管道，冷緊比宜取0.7o對于材料在非蠕變溫度下工作的管

道，冷緊比宜取0.5。第四章支吊架選用

1.管道跨距管道基本跨距的確定實際上就是管系承重支架（或起承

重作用的支架）的位置和數(shù)量的確定，也就是說管系中承重支架的位置和

數(shù)量應(yīng)滿足管道基本跨距的要求。為了簡化計算，對于水平連續(xù)敷設(shè)

的管道，以三跨連續(xù)梁作為計算模型，并按承受均布載荷（指管道自重、

介質(zhì)重和隔熱材料重之和）分別根據(jù)剛度條件和強度條件計算其最大允

許跨距，?。↙1和L2）兩者之間的小值。⑴剛度條件：L1=

0.039（Etl/q）1/4（裝置內(nèi)）

L'1=0.048（Etl/q）1/4（裝置外）式中LI、L'l一一裝置內(nèi)（外）由

剛度條件決定的跨距，m；Et——管材在設(shè)計溫度下的彈性模量，MPa；

I一一管子扣除腐蝕裕量及負偏差后的斷面慣性矩，mm；q——每米管道

的質(zhì)量，N/m。（2）強度條件：L2=0.l（［o］W/q）（不考慮內(nèi)壓）L2

=0.071（［o］W/q）式中［。］——管材在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力，MPa；

W——管子扣除腐蝕裕量及負偏差后的抗彎斷面模數(shù)，mmoI和W分別

按以下二式計算：I=n（Do-Di）/64W=n（Do-Di）/32Do式中Di——

管道內(nèi)徑，mm；Do——管道外徑，mmo2.管道支吊架的形式：管道支

吊架的用途為：1）承受管道的重量荷載（包括自重、介質(zhì)重和隔熱材科

重等）；2）限制管道的位移，阻止管道發(fā)生非預(yù)期方向的位移；3）用

來控制管道的振動、擺動或沖擊。

44443tt1/2t1/24

（考慮內(nèi)壓）

因此，管道支撐的位置確定、支撐型式的確定以及管道支吊架本身

的強度設(shè)計也主要是圍繞著上述支吊架的三個功能展開的。根據(jù)管道支

吊架的用途可以分為三大類：

剛性支吊架可調(diào)剛性支吊架承重支吊架可變彈簧支吊架恒力彈

簧支吊架固定支架限制性支吊架限位支架導(dǎo)向支架減振器防振支

架阻尼器

固定架限制了三個方向的線位移和三個方向的角位移；導(dǎo)向架限制

了兩個方向的線位移；支托架（或單向止推架）限制了一個方向的線位

移。3.承重支吊架以支撐管道自重及其它持續(xù)載荷為目的的支吊架統(tǒng)稱

為承重支吊架，它主要用于防止管道因自重及其它持續(xù)載荷（如介質(zhì)重、

隔熱材料重、雪載荷等）而導(dǎo)致的管道強度或剛度超出標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)

管道相對于支撐結(jié)構(gòu)的空間位置不同，承重支吊架可分為支架和吊架兩

大類。支撐件將管道支撐在它的上方時，這類支撐件叫做支架。用可

以空間擺動的支撐件（吊桿）將管道吊在其下面支撐時，這類支撐件叫做

吊架。支架和吊架都可以完全或部分限制管道的向下位移，但二者的支

撐效果有所不同。支架因與支撐管道之間可能存在摩擦而使得管道的水

平位移受到一定的阻礙，同時產(chǎn)生摩擦力。支架的剛度也比較大，故其

穩(wěn)定性較好。吊架對管道的約束剛度相對較?。ǔQ直方向外），也不存

在摩擦力，如果在一根較長的管道中吊架用的太多，會使管系不穩(wěn)定，

故在一條管道中，一般不宜均用吊架進行支撐。根據(jù)承受管道重量的特點

不同，承重支吊架又分為剛性支吊架、可調(diào)剛性支吊架、可變彈簧支吊架

和恒力彈簧支吊架四類。1）剛性支吊架

剛性支吊架僅限制管道一個方向（通常為-丫方向）的自由度。它常用

于管道在支撐點無向上垂直熱位移和附加位移的情況下，或用于支撐點

有較小的向下位移和附加位移但不會由此在管系中造成較大的管系力的

情況下。剛性支吊架是應(yīng)用最多的一種支吊架。根據(jù)應(yīng)用場合和生根

條件的不同，常用的剛性支吊架系列有平（彎）管支托、假管支托、懸臂支

架、臨管支架等。2）可調(diào)剛性支吊架可調(diào)剛性支吊架是一般剛性支吊

架的一種特殊型式，即通過旋擰可調(diào)螺絲，使支吊架的高度在一定范

圍內(nèi)得到調(diào)整，用于有少量豎直方向的熱位移或附加位移的場合。在工作

工況下，當(dāng)支撐點有豎直方向的熱位移或附加位移時，會使管道脫離支

架（俗稱支架脫空）而起不到支撐作用，或使支架被頂死而產(chǎn)生較大的管

系力，此時應(yīng)采用下面將要介紹的彈簧支吊架。如果支撐點豎直方向的

熱位移或附加位移比較小而且又位于容易接近的地方時，采用可調(diào)剛性

支吊架比彈簧支吊架會更經(jīng)濟、更方便。3）可變彈簧支吊架可變彈簧

支吊架適用于支撐點有垂直位移、用剛性支吊架會脫空或造成過大熱脹推

力的場合。與恒力彈簧支吊架相比，使用可變彈簧支吊架會造成一定的

荷載轉(zhuǎn)移。為防止過大的荷載轉(zhuǎn)移，可變彈簧支吊架的荷載變化率應(yīng)控

制在25%以下。當(dāng)然，有時根據(jù)實際需要而有意識地去分配管系在各支

撐點的載荷，即有意識地給定一個較大的安裝載荷而獲得較大的載荷轉(zhuǎn)

移。常用強型的可變彈簧支吊架有支、吊兩種，根據(jù)載荷情況和受力條件

還可采用串聯(lián)和并聯(lián)兩種型式。4）恒力彈簧支吊架恒力彈簧支吊架適

用于管道支撐點垂直位移量較大或管系受為要求較苛刻的場合。通過采

用恒力彈簧支吊架，可以避免管道支撐點冷態(tài)和熱態(tài)的受力變化太大而

導(dǎo)致管系本身的應(yīng)力或相連設(shè)備的受力超標(biāo)。恒力彈簧的恒定度應(yīng)小于

或等于6%,以保證支吊點發(fā)生位移時，支承力的變化很小。恒力彈簧支

吊架一般采用描架型式，且根據(jù)受力情況可并聯(lián)使用。如果認為剛性支

吊架的剛度理論上為無窮大的話，那么恒力彈簧支吊架的剛度理論上則為

零，而可變彈簧支吊架的剛度介于二者之間，它等于彈簧產(chǎn)生單位變形所

需要的力。4.限位支吊架以限制和約束因熱脹而引起的管系位移為目的

支吊架稱為限位支吊架。管系受熱而發(fā)生熱脹時，管系中的各點將發(fā)生

位移。在管系中適當(dāng)設(shè)置限位支吊架，可控制支撐點的位移或某些方向

的位移，使管系的變形或各點的位移朝著有利于保護敏感設(shè)備或有利于

熱補償?shù)姆较蜻M行。根據(jù)對管系熱位移約束的方式不同，限位支吊架又

可分為固定支架、導(dǎo)向支架和止推支架三種。1）固定支架

固定支架可限制管道支撐點三個方向的線位移和三個方向的角位

移，因此它常用于管道上不允許有任何位移的地方。固定支架一般同時

又能起承重作用。常用的固定支架型式有焊接型管托和螺拴固定管托兩

種。2）導(dǎo)向支架導(dǎo)向支架可限制管道支撐點兩個方向的線位移，因此

常用于引導(dǎo)管道位移方向、使管道能沿軸向位移而不能橫向位移的情

況。當(dāng)用于水平情況時，導(dǎo)向支架又同時能起承重作用。常用的導(dǎo)向支

架型式有管托型導(dǎo)向支架、光管型導(dǎo)向支架、管卡型導(dǎo)向支架等型式。3）

止推支架止推支架常代替固定支架用于限制管道的軸向位移。根據(jù)限位

方式的不同，常用的止推支架又分為“+X/+Z”和"-X/-Z〃雙向止推支架和

“+X/+Z〃或單向止推支架兩種。常用的止推支架為單向止推架，

它可限制管道支撐點一個方向的線位移。5.防振支架專門用于控制管道

振動的支吊架叫做防振支架。防振支架常用于控制或緩解往復(fù)式機泵迸

出口管道或由地震、風(fēng)載荷、水擊、安全閥排出反力引起的管道振動場

合。應(yīng)該說，前面所講的支吊架類型中，除吊架以外，其它支架都在某

種程度上起到防振作用，但它們中要么防振作用的效果不好，要么會帶

來其它問題（如降低或限制了管系的熱補償能力），因此，工程上對于防

振情況則給出了專用支架。常用的防振支架主要有兩類，其一是防振管卡,

其二是阻尼器。1）防振管卡防振管卡能有效地控制管系的高頻率強迫

振動。防振管卡與固定支架不同，它允許管道有一定的軸向位移而使

管系不會因熱脹而破壞。防振管卡與一般的剛性承重支架和導(dǎo)向支架不

同它對管道施加了較大的剛度約束（從型式和數(shù)量上實現(xiàn)），且增加了架

對管道的阻尼作用從而有效地阻滯了管系的振動。2）阻尼器阻尼器與

減振支架的最大區(qū)別遮于它給予了管系較大的自由度，因而對連續(xù)強迫

型高頻機械振動的抑制效果較差，它常用于緩解瞬間激振（如主汽門突然

關(guān)閉、泵突然停車、地震、水錘等）引起的有阻尼自由振動。工程上應(yīng)用

的阻尼器有油壓式阻尼器、摩擦式阻尼器等。6.目前工程上常用的彈簧

支吊架主要有兩類：即可變彈簧支吊架和恒力彈簧支吊架，而且已形成

標(biāo)準(zhǔn)系列。對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB10181《恒力彈簧支吊架》和GB10182

《可變彈簧支吊架》。

1）可變彈簧支吊架的工作原理可變彈簧支吊架的核心部件是一個

被控制的圓柱彈簧，當(dāng)被支撐管道發(fā)生豎向位移時，會帶動圓柱彈簧

的控制板使彈簧壓縮或被拉長。

由虎克定律可知，此時彈簧壓縮或伸長所需要的力（也等于對管子的

作用力）可用下式表示：F=k?8式中F——彈簧被壓縮或被拉長8量

時所需要的力，N；K——彈簧剛度，N/mzrn8——彈簧被壓縮或被拉伸

的變形量，mm。彈簧剛度是一個只與彈簧自身參數(shù)（如彈簧直徑、彈簧

材料等）有關(guān)的物理量，一旦彈簧參數(shù)一定，它是個常數(shù)（在其允許總變

形量的30%~70%范圍內(nèi)是個常數(shù)）。因此，此時彈簧對管道的作用力則與

變形量成正比。工程上正是糊糊的這一性質(zhì)來進行有垂直位移的管道支撐

的。對于標(biāo)準(zhǔn)彈簧支吊架來說，彈簧都是經(jīng)過預(yù)壓縮然后裝入彈簧箱中

的。因此，對于同樣一個變形量5,此時壓縮彈簧所需耍的力F應(yīng)按

下式計算：F=（8l+8）k=8lk+6-k=Fl+k6式中81一一彈簧

預(yù)壓縮的變形量，mmFl——彈簧預(yù)壓縮時的壓縮力，N；F、6、k——

意義同前。設(shè)F為彈簧支吊架的工作載荷，并用符號FG表示：設(shè)F1為

彈簧支吊架的安裝荷載，并用FA表示：設(shè)S為彈簧在由安裝載荷變?yōu)?/p>

工作載荷時的變形量，并在彈簧被壓縮時取正號，被拉伸時取負號-。S在

管道支撐中即為管道支撐點的豎直位移量，支撐點的豎直位移向上時取

正號，向下時取負號。可變彈簧支吊架的選型公式為：FA=k6+FG

2）常用可變彈簧支吊架系列國家標(biāo)準(zhǔn)GB1018s共給出了A、B、C、

D、E、F、G七種標(biāo)準(zhǔn)型式，見圖所示。A型一一上螺紋懸吊型；B型一一

單耳懸吊型；C型一一雙耳懸吊型；D型一一上調(diào)節(jié)擱置型；E型一一

下調(diào)節(jié)擱置型；F型一一支撐擱置型；G型一一并聯(lián)懸吊型。

7.可變彈簧支吊架的選用工程上，一般按熱態(tài)吊零的載荷分配原則

確定彈簧支吊架的受力。所謂熱態(tài)吊零，是指彈簧支吊架在熱態(tài)時承受

的力應(yīng)等于冷態(tài)時由管系分配給它的力。按這樣的原則確定的彈簧支吊

架受力使得整個管系中各支撐點承受的自重力在熱態(tài)時比較均勻，但在

熱態(tài)時管系中各點的總載荷會因位移荷載的作用而不再均勻甚至?xí)霈F(xiàn)

嚴重的不合理現(xiàn)象，為此，工程上有時也采用冷態(tài)吊零的載荷分配原

則。所謂冷態(tài)吊零是指彈簧支吊架在冷態(tài)時承受的載荷取冷態(tài)時由管系

分配給它的載荷。與熱態(tài)吊零相反，此時在熱態(tài)情況下管系各支撐點承

受的自重載荷已不在均勻，而總載荷（包括位移載荷）則是自然分配。為

防止可變彈簧支吊架引起管系在熱態(tài)或冷態(tài)時有較大的載荷轉(zhuǎn)移，工程

上?？刂扑妮d荷變化率不超過25%。根據(jù)這一限制條件，就可以確定

彈簧支吊架的剛度ko在確定彈簧支吊架的剛度時應(yīng)遵守這樣一個原則：

在彈簧支吊架能滿足管系熱態(tài)和冷態(tài)的承載要求而且載荷變化率不超過

規(guī)定值的情況下，應(yīng)盡可能選用剛度最?。ㄖ缸钚∫?guī)格和最小允許位移值）

的彈簧。按這樣的原則選取的彈簧支吊架，其安裝尺寸最小，價格最便

宜，而且實際的載荷變化率最小。1）串聯(lián)可變彈簧支吊架的選用當(dāng)管

系中某點的垂直位移量較大時，從標(biāo)準(zhǔn)彈簧支吊架表中可能已選不到合適

的彈簧支吊架，即要么找不到最大工作位移能滿足載荷要求的標(biāo)準(zhǔn)系

列，要么因剛度較大而使載荷變化率超出標(biāo)準(zhǔn)要求，此時可考慮采用串

聯(lián)可變彈簧支吊架。彈簧串聯(lián)時，應(yīng)選最大載荷相同的彈簧，即彈簧的

牌號相同，以保證每個彈簧的工作載荷和安裝載荷都落在允許范圍內(nèi)，而

此

時每個彈簧變形量則按其剛度的大小成反比分配。2）并聯(lián)可變彈簧

支吊架的選用當(dāng)管道支撐點的載荷超出標(biāo)準(zhǔn)可變彈簧支吊架的最大允許

載荷時，或者受支撐條件（如豎管支撐）、生根條件等限制不宜采用單個

可變彈簧支吊架進行支撐時，可選用兩個或兩個以上的可變彈簧支吊架

并聯(lián)支撐?？勺儚椈芍У跫懿⒙?lián)使用時，各彈簧應(yīng)為同一型號，以避免各

彈簧支承力不同而導(dǎo)致管子的傾斜或偏轉(zhuǎn)。并聯(lián)時的各彈簧變形量相同，

均等于管道在支撐點的位移量。并聯(lián)后的彈簧支吊架總剛度等于各分彈

簧支吊架的剛度之和，n個彈簧支吊即架并聯(lián)時其總剛度為k=kl+

k2+……+kn,而各分彈簧承受的載荷平均分配，并等于總載荷的1/no

3）可變彈簧支吊架的安裝要求可變彈簧支吊架在安裝前務(wù)必要壓縮到

要求的安裝定位刻度（與安裝載荷對應(yīng)的刻度值），并用定位銷進行定

位。設(shè)置定位銷的另一個作用是使可變彈簧支吊架起暫時成為一個剛性

支架，可以防止諸如水壓試驗等非工作工況下因管道載荷臨時增加而引

起的不利影響，對于大直徑氣體管道更應(yīng)考慮這個問題。管系在工作

狀態(tài)下，有時