核电站管道支吊架设计及施工探讨
核电站管道支吊架设计及施工探讨
发表时间：2020-07-01T06:33:32.845Z  来源：《建筑学研究前沿》2020年6期作者：王威张文强
[导读] 随着核电事业的快速发展，对于核电厂的安全要求越来越高。在核电厂中管道系统被广泛应用，管道系统中的支吊架装置是其重要的支承元件。支吊架的配置以及荷重和热位移等对于管道的安全性以及可靠性都有非常重要的作用，其性能的好坏以及承载力是否科学合理对于管道的使用寿命和安全运行有着直接的影响。
王威张文强
中核工程咨询有限公司福建分公司福建福清  350300
摘要：随着核电事业的快速发展，对于核电厂的安全要求越来越高。在核电厂中管道系统被广泛应用，管道系统中的支吊架装置是其重要的支承元件。支吊架的配置以及荷重和热位移等对于管道的安全性以及可靠性都有非常重要的作用，其性能的好坏以及承载力是否科学合理对于管道的使用寿命和安全运行有着直接的影响。本文对核电站支吊架设计以及施工进行了分析，并对核电站的设计要点以及施工工序进行阐述。
关键词：核电站；管道支吊架；设计与施工
引言
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近年来，我国核电事业高速发展，对核电厂安全要求越来越高。管道系统在核电厂中被大量使用，支吊架装置作为管道系统的主要支承元件，是管道系统中的一个重要组成部分。支吊架的配置、荷重及热位移对于管道的安全、可靠运行具有非常重要的作用。在核电站的管道支吊架施工过程中，通过科学合理的施工设计来提升施工质量，能够把支吊架的支撑职能有效发挥出来，提升管道的应力疲劳，确保管道的施工安全性，同时也能够提升核电站建筑的整体生产质量。
1 管道支吊架的分类
核电站中的管道支吊架并不是一种设备或者是设施，而是属于一个非常重要的工程系统，其中主要包含有管道支吊架的承载体、连接体以及支撑部件等重要设施构成，在支吊架系统中承载体能够承受管道的主要荷载力量，连接件跟支撑部件则是能够限制管道在施工过程中出现振动或者是位移现象。
1.1刚性支吊架
刚性支吊架拥有施工结构比较简单、施工成本消耗比较低同时施工安全性可靠性比较强的特点，因此在进行管道支吊架施工工作中，需要进行配管设计会优先选择刚性支吊架。在管道荷载压力比较大或者是在敏感设备的进出口位置，通常都会选择使用承重支架，承重支架施工需要综合考虑摩擦力对于
煮粽子需要多长时间管道以及施工设备的影响。导向支架能够正确的引导管道沿着提前设计好的方向进行位移，能够有效阻止管道朝着其他方向位移。第四种是止推支架，止推支架起到的作用较小，仅仅只能够限制管道朝着某一个方向进行线性位移，一般在管道出现严重变形或者是管道对于设备产生的力过大时，会选择使用止推支架。
1.2柔性支吊架
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顾名思义柔性支吊架的刚性比较小，因此在施工中允许出现较大角度的位移。柔性支吊架中包含有弹性功能组件，因此能够允许拥有柔性特征，含有弹性功能的组件有可变弹簧支吊架和恒力弹簧支吊架两种。可变弹簧支吊架指的是在管道支架承载力的位置进行安装，能够跟随者支吊点产生位移产生一定的变化，在一般情况下可变弹簧支吊架能够承受大于荷载变化的百分之二十五，也就是说在允许产生荷载变化率的情况下，可以选择使用弹簧支吊架进行施工。在选择时如果是针对简单管道系统进行施工，可以在支吊处使用吊零原则，其中产生的垂直位移为零。如果是针对复杂的管道系统进行施工，则还需要通过详细的柔性分析才能够有效确认。恒力弹簧支吊架是在恒力支吊架装置施工过程中比较常用的一种吊架装置，一般分为有三连杆式、四连杆式以及双杠板式等种类，能够根据压缩弹簧产生的线性变化，通过杠杆结构来转换成为相对恒定的反作用力。
2 核电站管道支吊架的设计
2.1 管道的承载力
管道支吊架需要承受的荷载一方面源自管道自身的重量，另一方面来源于管道外部荷载的重量。管道支吊架的承载重量应控制在一定的承受范围之内，若是超出承载范围，就容易引起管道变形，所以，我们需要采取有效的方法，设计出合理的支吊架形式把外荷载产生的法向应力和剪应力控制在管道的承载能力以内，从而降低管道变形的概率，减少管道变形的程度。从核电站管道生产的实际情况来看，一般情况下，采用一次应力的大小作为判断管道是否安全生产的标准，若是一次应力过大，就会致使管道变形。由于一次应力的大小受到管道配件、管系承载力等因素的影响，因此可以利用调整管道支吊架的方法控制一次应力的大小，水平管道支架的数量较少时，一次应力会
加大，致使管道变形，可以通过增加管道支架的数量来减小一次应力的作用。在开展管道支吊架设计时，管道支架数量的多少，需要根据生产需求、空间、经济等实际情况来确定。另外，为了降低管道变形程度，在管道支吊架的设计过程中，应对管道的一次应力和支撑端荷载量进行合理的调节，使其在合理的控制范围内。
2.2 避免荷载转移
核电站管道支吊架的设置影响管系承载力的程度，决定着管道能否安全运行，若是支吊架的设置不合理，会出现荷载转移的问题。正如上述情况，支吊架的数量较少时，无法有效控制一次应力的大小，
支吊架的数量增多时，空间、生产和经济等实际情况都无法满足更多的支吊架设置，因此管道支吊架的设置必须合理、得当，在设计的过程中，以降低二次应力及热推力为核心，用少量的支吊架数量免除荷载转移，降低对管道的约束力。
2.3 合理确定二次应力
提高核电站管道支吊架的设计水平和效果，不仅使支吊架的一次应力得以控制调节，而且有助于我们对二次应力端点的推力进行有效调节。受到一次应力的核电站管道受到高温的影响，会极易发生变形，变形时受到的阻力会诱发二次应力，二次应力的大小与其受到的热涨程度有关，为了确保管道的安全运行，应该通过调节管道的热涨度把二次应力的大小控制在合理范围内。
2.4 支吊架敷设
养猪成本通常情况下，核电站管道支架上敷设的管道分为有隔热层和无隔热层两种，在敷设有隔热层管道的支架时需要设置托管结构，托管结构的高度取决于管道隔热层的厚度，且应大于管道隔热层的厚度，这样才能保证支吊架的设计效果。
3 核电站管道支吊架的施工工序
3.1 调整支架车间预制与现场安装工序
技术人员应熟练掌握支吊架的组装顺序，熟悉现场安装的位置及施工过程可能出现的难题。为了减少甚至避免现场出现难题，应充分利用车间现有的较好条件，尽可能多的完成一些非必须在施工现场的工作，比如主体部件的组装焊接工作。而对于用作预留调节的或是因为考虑到设计、安装误差需要的调节的支吊架，则可以根据对现场进行的实时数据来进行组装、焊接和防腐涂装工作。
3.2 预制、安装与防腐涂装的交叉配合
针对因支吊架的箱型结构特征导致组装后防腐涂装困难和预制完成后的防腐工作效果未达标的情况，可以将箱型结构的支吊架和防腐未达标的吊架组件先涂装防腐，再进行车间组装焊接工作，最后对组装焊接的缝隙用手工填补的方法进行补漆。虽说支架的防腐问题可以通过调整工序的方法得到有效解决，但是不能忽视的是防止涂装防腐完毕的支吊架组件在进行返车间组装焊接的过程中出现错用、混用的情况，应该对已完成涂装防腐的组件做上标记，方便区分辨认。
3.3 支吊架与管道安装的搭接顺序
为了满足支吊架安装人员的站位要求和保证安装的质量要求，通常将支吊架安装分为两个阶段，通常称之为第一级支架和第二级支架，第一级支架是在管道安装之前，将支架固定到土建钢结构或混凝土结构上，第二级支架是调整管道在支吊架上的位置，按照要求用管卡将管道进行固定，并在安装结束后，对所有管道系统的支吊架进行检查，确定受力均匀且稳固后，对临时吊挂装置进行拆除。
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4 结论
随着科技水平的不断提高，核电站管道支吊架的设计技术决定着核电管道系统的先进性、创新性，核电站管道支吊架的施工决定着核电管道系统的安全性、持久性。所以说，核电站管道的建设不仅要有操作性较高的设计方案做保障，还要具备灵活多变的操作技巧，在施工的过程中，要充分结合实际情况，合理施工，保证质量。
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参考文献
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