核電廠工藝管道支吊架布置分析

劉加志

摘 要：伴隨著國民經濟的增長，我國在核電廠工藝管道工程建筑施工領域中也取得了一定程度的進步。在實際的核電廠工藝管道安裝施工過程中，對于管道的設計要求十分嚴格，不僅要考慮到工程的實際載荷能力、載荷工況、支吊架的類型等因素，還需要從應力分析的角度考慮管道支架對工程施工產生的影響。鑒于此，本文對核電廠工藝管道支吊架布置進行分析，通過闡述管道支吊架布置內容著手，提出了幾點關于施工設計的建議。此次研究的主要目的是為了更好的提升核電廠工藝管道支吊架工程施工質量獻力。

關鍵詞：核電廠；工藝管道

核電廠的管道施工過程中，首先需要針對管道系統進行有效了解，其主要是由主管線路與支管線路共同構成，空間布置的走向相對較復雜。在工程的設計過程中，必須針對管道中各類工況載荷進行應力分析，從而在基礎上杜絕各種形式的失效。在管道施工中，管道支吊架布置的主要意義就是進行載荷承受、位移限制以及振動控制。由此可見，為了達到降低管道應力、提升載荷的目的，在核電廠工藝管道支吊架布置之前，進行合理選擇支吊架的類型，是對管道施工的設計的必然要求。

一、管道載荷與應力的分類

（一）管道實際載荷類型。在核電廠工藝管道的實際施工過程中，管道需要承受的載荷壓力主要包括三種，分別是持久性壓力、臨時性壓力以及交變性壓力。第一種壓力主要是指壓力、重力載荷等永久性作用于管道系統內部的載荷。第二種是指例如地震、閥門打開、關閉時對管道的反沖力、壓力升高等短時間作用于管道系統的載荷。最后一種是指溫度差異、熱脹冷縮、端點產生位移等，會伴隨著時間的流逝而發生大小以及方向變化的管道系統載荷。

（二）載荷的工況。在進行管道工程施工設計時，管道應力分析的過程中，最為關鍵性的一個步驟就是針對載荷工況的有效分析。該種分析一般會從載荷工況的實際類型以及載荷組合的方向進行考慮，也就是說明，不同情況下的載荷工況所需要去滿足的設計準則也會隨之不同，分析方法通常是利用力學計算方式進行展開。

（三）應力的兩種分類。一般情況下，核電廠工藝管道的應力主要包括一次應力、二次應力兩種應力，主要依據應力的載荷不同進行劃分。為了維持力與力矩的平衡狀態，由于外載荷作用下的在管道內部產生正應力、剪應力是一次應力產生的主要原因。該種應力的特征集中于非自限性，其會一直伴隨著載荷的增加而進行增加，直到管道因載荷過大產生變形，最終被破壞為止[1]。另一種二次應力的出現，主要是因為管道發生變形卻由于受到一定的約束力而產生的正應力以及剪應力，該種二次應力與外力之間不需要維持平衡狀態。通常情況下，管道的熱脹冷縮或者其他問題造成的位移收束會形成二次應力。

二、支吊架簡介

（一）支吊架的三種類型。在依照性能與用途的劃分前提下，支吊架一般會分為三種類型。第一種類型是指包含恒力支吊架、滑動支架以及鋼性支吊架在內的管道載荷承受類型的支吊架。第二種是指包含固定支架、導向支架在內的對管道位置進行限制類型的支吊架。最后一種是指包含阻尼裝置在內的對管道震動起到控制作用類型的支吊架。以上三種類型的支吊架在我國當前的核電廠工藝管道支吊架中運用較為廣泛。

（二）支吊架的四項布置原則。在進行核電廠工藝管道支吊架的布置施工中，一般會遵循四大布置原則。第一項原則中，在施工之前進行支吊架的選擇時，必須選用標準的支吊架，才能有利于后期的制造和安裝，達到有效降低施工成本。第二項原則中，要求支吊架本身的設計力求簡潔，用于錨固的固定點盡量減少。第三項原則中，對于支吊架的結構要求較高，由于受到管道施工空間的限制，所以支吊架自身的體積不宜過大。最后一項原則主要圍繞支吊架的實際施工進行展開，在設計之前，不僅需要對安裝施工的實現性進行考慮，還需要針對工程竣工后的保養維護進行綜合考量。

三、支吊架的布置與應力分析

在核電廠工藝管道支吊架的布置施工過程中，管道系統中支吊架選擇的類型與錨固位置與應力分析之間主要存在兩種因素，該兩種因素對引力分析的影響方面主要包含三種。一方面是指對管道系統的應力分布狀態、應力點最大值、管道系統的端點應力以及力矩值產生的影響，該形式的影響來源是管道支吊架選擇的類型與錨固位置[3]。另一方面是指由于致電家具備設計靈活的特點，所以即使相同的管道布置中，支吊架設置方案的不同，施工完成后管道系統的應力分布也會各不相同。由此可見，在進行支吊架選擇的類型與錨固位置設計的方案中，選擇最優化方案是唯一選擇。最后一方面是指在進行核電廠工藝管道支吊架布置施工期間，一旦發現設計方案中的支吊架位置不合理、支吊架的類型不適用當前管道施工，應該進行多次的推導計算，直至整理找出最合適的錨固點以及支吊架的類型。

四、結語

綜合全文論述來講，在核電廠工藝管道的支吊架布置中，支吊架布置施工對于管道線路的應力分析具有十分重要的影響。一般情況下，在實際施工中主要應該針對管道本身存在的重力、管道上安裝的閥門以及相關組件的重力進行綜合考慮施工。另外，由于各種壓力以及載荷共同的作用下，管道系統會出現不同程度的變形問題，面對該種問題，可以設置彈簧支吊架，在設備連接處，應用支吊架進行約束管道應力，減少應力和力矩。最后，進行管道應力計算時，需要將支吊架的位置進行不斷調整，才能保證管道系統中的支吊架位置處于合理錨固情形下，最終節省應力計算時間，提高施工效率。望此次研究的內容能為核電廠實際工藝管道支吊架布置提供幫助。

參考文獻：

[1]劉琴，陳興華.管道布置驗證程序開發及其應用[J].核動力工程，2016，02：132-135.