LNG管線臨時支架的設計與應用

朱峰，高榮俊，藺建軍，王戈戰

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LNG管線臨時支架的設計與應用

朱峰1，高榮俊2，藺建軍3，王戈戰1

（1. 天津修船技術研究所， 天津 300456； 2. 海洋石油工程股份有限公司設計公司， 天津 300456； 3. 中海油能源發展裝備技術有限公司， 天津 300456）

目前模塊化建設方案已在液化天然氣項目中廣泛使用，模塊組裝后再用大型船舶進行長遠距離的運輸，如何在運輸過程中有效保護管線就尤為關鍵。如果保護不當，極可能造成管線的破壞并帶來材料的采辦、修復、二次試壓等一系列的施工問題，造成時間及人力的浪費。本文針對LNG的工藝設計及模塊化建設特點，就臨時支架的設計給出思路與解決方法。

模塊化建設；臨時支架；管線保護；LNG

新建的液化天然氣（簡稱LNG）項目基本都采用模塊化建設，其特點是根據LNG工廠對工藝和設備功能的要求，將整個LNG工廠分割成多個模塊同時或分批進行建造。這些模塊的建造可以在同一地區，也可以在不同國家和地區之間協調完成。最后各模塊在建造地組裝后通過大型船舶運輸到項目所在地進行安裝、調試并最終投產運營。模塊化建造的應用避免了傳統方法帶來的人力、物力、財力過于集中投入的缺點，極大的縮短了建造周期并降低了建造成本。但是由于LNG工廠管路設計復雜，支架形式多樣，如何在船運過程中有效的保護模塊上的管線，也成為業主和建造方關注的問題。本文主要針對船運過程中臨時支架的設計及管理做簡單的說明。

1 臨時支架的位置選擇

LNG管線在設計過程中，考慮環境和工況等因素會選取大量的深冷支架、彈簧支吊架、導向及滑動支架等，有的支架由于管線的位移補償及應力釋放需要，管線與支架間還需留有間隙。而管線在海運過程中，船舶起、停、加速及顛簸等引起的加速度極有可能在這些位置產生較大的外力，破壞管線及支架。此外模塊相接處，未安裝的設備接口處等地方也會因為管線太長，撓度較大，在運輸過程中容易損壞，個別支架在試裝后還需拆除，由臨時支架完全代替，到調試時再更換為正式支架。

2 臨時支架的受力分析

根據上述要求，在確認了臨時支架的位置后，就需要對這些支架及管線進行受力分析。根據已知船舶的運行參數、所在拖船的位置及每層管廊中心距離拖船甲板面的高度，給出各層的三維加速度。如某LNG項目某模塊各層三維加速度如附圖1。

圖1 加速度參數

——管線距離拖船甲板面得高度；

F船運行放行產生的重力加速度；

F，F豎直方向產生的重力加速度。

如附圖2中管徑DN300，壁厚S-5S（根據ASME規范，其單重為31.89 kg/m）的管線進行受力分析，確定了臨時支架的位置后，分析該支架承受的有效長度為10 m，閥門、管件、保溫等重量為37 kg，所在位置距離甲板高度20 m。

圖2 管線小樣

根據附圖1求的三維受力如下：

F=(31.89×10+37) ×0.409 7=145.81 N;

F=(31.89×10+37) ×1.004 9=357.64 N;

F=(31.89×10+37) ×0.643 1=228.88 N;

3 臨時支架的設計

設計臨時支架時，必須參考建筑信息模型并結合現場實際，選擇容易安裝且易于拆除的形式，通常當管徑DN≤50時，如無特殊要求，可根據受力分析選取合適的綁帶或繩索，通過與結構或支架一起捆綁的方式保護管線，捆綁時注意不要破壞管線的保溫，盡量把管鞋與結構等一起捆綁見附圖3，結構及支架有銳角處應填充橡膠板，防止破壞綁帶。

附圖3 綁帶

DN≥80時，則需要用結構型臨時支架固定，結構型支架的選取優先按照項目規格書的要求選取，臨時支架的設計分以下幾種情況：

1）彈簧支吊架在安裝及海運工程中，彈簧支架的限位銷不得拔出，通過受力分析，通過用限位銷固定仍不能滿足海運要求的，則需要在海運過程中移除該彈簧支架，完全由臨時支架替代，如不能移除的，也需要在彈簧支架單側或兩側增設臨時支架通過螺栓等聯接形式固定管線保護彈簧支架見附圖4。

附圖4

2） 無導向、止推及限位功能的支吊架或只存在一種功能的支吊架，根據受力分析通過焊接或用螺栓連接合適的限位塊，并將限位塊通過與管鞋一同配鉆螺栓孔進行固定。也可采用梁夾及壓板形式固定管鞋，起到保護管線的作用。當梁夾與壓板處有防火漆等時，應在中間放置橡膠板，以免損壞防火漆，見附圖5

附圖5

3） 由于位移補償或應力釋放需要，管線和支架存在間隙，而與該支架相鄰的兩側支架均不能滿足海運保護時，則必須用與間隙同樣厚度的塞板填充并用螺栓或梁夾固定牢固，見附圖6。

附圖6

4） 如閥門及管道儀表正下發沒有支架，也應優先受力分析，當不能滿足船運要求時應增設臨時支架，設計的臨時支架應直接支撐閥門，并用橡膠板襯墊用U型或門型螺栓固定。

5） 深冷支架、深冷抱卡、隔離塊、滑板等需要采購但沒有到貨的支架，需要采用臨時支架替代，設計時可以用鋼結構或木頭塊作為臨時支架代替全部或其中一部分正式支架。

6） 模塊與模塊聯接處，由于空間有限不能設置正式支架的，在沒有支架的一端應增設臨時支架，防止由于管線太長，撓度太大引起的管線變形。此處臨時支架的設計可用型鋼過渡，一端用抱卡與管線固定，另一端用螺栓、梁夾等形式與結構梁固定。

7） 由于應力集中或設備沒有到貨斷開連接的地方需要增設臨時支架。這些部位由于管線沒有完整聯接，導致聯接部分的管線支架數量不足而不滿足海運需求。臨時支架的類型可參照第六條。

臨時支架的設計，可能會破壞模塊原有的設計，如在甲板、格柵處開孔，因采用焊接方式破壞局部防腐層等，這些增設的支架如果不影響逃生、維護通道及投產運行要求，可作為模塊永久的部分保留，否則必須在模塊組裝時移除并恢復原設計要求。固定管線的一端必須采取焊接時，須在管線上焊接護板并根據項目對支架的要求進行無損檢測，改焊口必須編號并隨管線一同試壓。

4 臨時支架的跟蹤及管理

由于LNG工廠的規模很大，模塊較多，設計的臨時支架數量也很龐大。所以設計院在設計時除了要實時更新支架詳圖還必須列出支架的詳細清單。支架清單應能夠準確的描述所有臨時支架的編號，類型，位置，支撐的單管號及包含的詳細桿件等，以利于施工方的查找工作及項目所在地的拆除工作。為了方便現場確認，臨時支架安裝后應噴涂區別于正式支架的其他顏色。

5 結 論

隨著模塊化建設的日益成熟，臨時支架在模塊化建設中的設計也會日趨規范化、標準化。這也需要設計工程師多多交流、總結。

［1］《海洋石油工程設計指南》編委會. 海洋石油工程設計指南［M］.石油工業出版社, 2007.

［2］國振喜，曲昭嘉. 管道支架設計手冊［M］. 中國建筑工業出版社，2008.

［3］《石油化工管道支吊架設計規范》 SH/T 3073-2016［S］.

Design and Application of Temporary Support for LNG Pipelines

1,GAO Rong-jun,LIN Jian-jun,WANG Ge-zhan

（1.Tianjin Shiprepairing Technology Research Institute, Tianjin 300456, China；2. Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tianjin 300456, China；3. CNOOC EnerTech Equipment Technology Co., Ltd., Tianjin 300456, China）

At present, modular construction program has been widely used in liquefied natural gas projects, installed modules are always transported by ship, it is very impossible to protect pipes and supports in the transportation. If they are not properly protected, pipeline damage may happen, which will cause a lot of some construction problems. In this paper, based on characteristics of process design and modular construction of LNG pipelines, some advices and solutions to design and application of temporary support were listed.

modular design; temporary support; pipeline protection; LNG

2017-04-17

朱峰（1979-），男，工程師，天津市人，2003年畢業于河北科技大學機電一體化專業，現從事海洋工程及船舶工程的工藝配管設計的工作。

高榮俊（1981-），女，工程師，從事海洋工程工藝配管設計的工作。

TE 832

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1004-0935（2017）07-0706-03