一種高溫高壓大直徑管道盲端固定支架及其固定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管道固定支架技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高溫高壓大直徑管道盲端固定支架及其固定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大直徑管道廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)及民用工程，部分管道不僅直徑超大，而且管道內(nèi)流體為高溫高壓，此類管道固定支架需要與管道基礎(chǔ)緊密連接，而管道基礎(chǔ)一般處于常溫狀態(tài)，因此管道固定支架節(jié)點(diǎn)的溫度由管道位置的高溫狀態(tài)迅速降低到支架底部與基礎(chǔ)連接部位的常溫狀態(tài)，溫度梯度極大。在溫度梯度的作用下，節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生極大的溫度自平衡應(yīng)力，使節(jié)點(diǎn)諸多部位材料進(jìn)入屈服階段。
[0003]當(dāng)此類支架作為承受管道盲端力的主固定支架時(shí)，管道盲端力迫使管道在溫度應(yīng)力作用下已進(jìn)入屈服階段的位置產(chǎn)生巨大的塑性應(yīng)變，支架節(jié)點(diǎn)整體發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的大變形并最終導(dǎo)致支架失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)出一種高溫高壓大直徑管道盲端固定支架及其固定方法，主要解決以下技術(shù)問(wèn)題:傳統(tǒng)主固定支架節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造做法均將高溫管道與其主固定支架直接焊接連接為一個(gè)整體，以達(dá)到傳遞高溫管道外部機(jī)械荷載的目的，但由此造成高溫管道的熱量也傳遞到管系主固定支架上，造成主固定支架與高溫管道連接部分處于與管道一致的高溫工作狀態(tài)，鋼材在高溫下發(fā)生軟化，容許使用應(yīng)力及強(qiáng)度均發(fā)生大幅度下滑，造成在同樣的外荷載作用下需要更厚重的截面或更多的材料。應(yīng)用本發(fā)明的構(gòu)造做法，可減小管道系統(tǒng)的主固定支架在工作工況下的工作最高溫度，可以在高溫管系的主固定支架本身采用不需要求高溫工作性能的常規(guī)鋼材，并減小節(jié)點(diǎn)構(gòu)件的材料截面厚度，降低支架的造價(jià)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述技目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
一種高溫高壓大直徑管道盲端固定支架，支設(shè)在管道盲端，其特征在于，包括以下部分:
環(huán)形反力加勁板，所述環(huán)形反力加勁板為套在管道上的一個(gè)圓環(huán)形金屬板，其板面垂直于管道中軸線，且焊接固定在管道的外表面上；
縱向傳力加勁板，所述縱向傳力加勁板的板面垂直于環(huán)形反力加勁板并抵在環(huán)形加勁板背向管道盲端力作用的一側(cè)，若干個(gè)縱向傳力加勁板沿環(huán)形反力加勁板繞管道均勻排列一周，所述縱向傳力加勁板與環(huán)形加勁板及管道外表面的接觸面均焊接連接；
箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁，所述箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁設(shè)置在環(huán)形反力加勁板受管道盲端力作用的一側(cè)，所述箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁的內(nèi)環(huán)直徑大于管道的外徑，其與管道外表面之間的間隙不小于管道外保溫層厚度和管道外表面徑向溫度膨脹值的和；所述箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁與環(huán)形反力加勁板之間均設(shè)有間隙，所述間隙內(nèi)填充能抗壓的絕熱保溫材料；
傳力牛腿，所述傳力牛腿垂直焊接在箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁的外表面上，且繞傳力限位環(huán)梁一圈均勾分布；
傳力框架，所述傳力框架為矩形框，管道從其中間穿過(guò)，底部有支腿支設(shè)在基礎(chǔ)上，整個(gè)傳力框架位于箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁受管道盲端力作用的一側(cè)，傳力框架的兩側(cè)柱上有用于支承箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁的傳力牛腿的支承小牛腿。
[0006]優(yōu)選的，所述箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁與管道之間的間隙內(nèi)也填充能抗壓的絕熱保溫材料。
[0007]多個(gè)支架單元時(shí)，相鄰支架單元沿管道中軸線方向的距離根據(jù)場(chǎng)地條件及受力條件綜合考慮確定，以綜合造價(jià)經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)條件；相鄰支架單元的傳力框架之間由平行于管道軸線的橫梁剛接連接成整體。
[0008]優(yōu)選的，還包括起加強(qiáng)作用的框架斜撐，其支撐在傳力框架上。
[0009]優(yōu)選的，所述傳力框架、橫梁和框架斜撐三者一體成型。
[0010]優(yōu)選的，所述傳力牛腿至少有兩個(gè)。
[0011]本發(fā)明還提供利用上述的高溫高壓大直徑管道盲端固定支架進(jìn)行的管道盲端的固定方法，其特征在于，包括如下步驟:
步驟一、確定支架安裝位置:根據(jù)工藝條件需求及場(chǎng)地條件選定支架位置，確定支架單元的安裝個(gè)數(shù)及安裝距離；
步驟二、設(shè)置環(huán)形反力加勁板:確定支架安裝位置后，在管道外設(shè)置垂直于管道表面及管道中軸線的環(huán)形反力加勁板，并將其與管道焊接連接在一起；
步驟三、設(shè)置縱向傳力加勁板:在環(huán)形加勁板背向管道盲端力作用的一側(cè)增加同時(shí)垂直于管道表面及環(huán)形加勁板的縱向傳力加勁板，縱向傳力加勁板在管道圓周上均勻分布；縱向傳力加勁板與管道上的環(huán)形加勁板及管道焊接連接；
步驟四、設(shè)置箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁:在管道上環(huán)形反力加勁板受管道盲端力作用的一側(cè)設(shè)置一道箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁，箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁的環(huán)形內(nèi)表面與管道外表面之間留有一定間隙，此間隙需大于等于管道外保溫厚度及管道外表面徑向溫度膨脹值之和；
步驟五、傳力牛腿的設(shè)置:在箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁的外側(cè)圓環(huán)表面上設(shè)置數(shù)個(gè)傳力牛腿，傳力牛腿沿箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁圓周均勻分布；
步驟六、在基礎(chǔ)上設(shè)置傳力框架:傳力框架設(shè)置在箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁受管道盲端力作用的一側(cè)，底部有支腿支設(shè)在基礎(chǔ)上，管道從傳力框架中間穿過(guò)，傳力框架的兩側(cè)柱上有用于支承箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁的傳力牛腿的支承小牛腿；
步驟七、填充絕熱保溫材料:在環(huán)形反力加勁板與箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁之間的間隙內(nèi)填充能抗壓的絕熱保溫材料，阻斷熱量從管道向箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁傳遞；
步驟八:整體質(zhì)檢，至此，管道固定支架的安裝工作完成。
[0012]同樣，對(duì)應(yīng)優(yōu)選結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時(shí)，固定支架包括多個(gè)支架單元時(shí)，相鄰支架單元沿管道中軸線方向的距離根據(jù)場(chǎng)地條件及受力需要確定，以綜合造價(jià)經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)條件；相鄰支架單元的傳力框架之間由平行于管道軸線的橫梁剛接連接成整體。重復(fù)步驟一至步驟七，在需要安裝固定支架的其他位置安裝支架單元，相鄰支架單元的傳力框架之間由平行于管道軸線的橫梁剛接連接成整體，直至管道固定完成。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟六中，在傳力框架的周圍架設(shè)置框架斜撐。
[0014]其中，所述縱向傳力加勁板的數(shù)量及板厚、環(huán)形反力加勁板的板厚、箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁的截面及板厚、傳力牛腿的數(shù)量及截面大小及傳力框架的截面尺寸，都根據(jù)管道工作工況下的有限元計(jì)算或理論計(jì)算得到的該構(gòu)件應(yīng)力滿足其材料要求確定。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于:
1、高溫管道的熱量可有效被保溫絕熱措施隔斷封閉在管道內(nèi)，傳遞到箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁及傳力框架的熱量很小，箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁及傳力框架基本工作在常溫工況下，可避免在此兩種構(gòu)件上采用高溫高性能鋼材，節(jié)約造價(jià)；
2、使用框架傳力，穩(wěn)定可靠，具有可靠地工作安全裕量，且框架的綜合剛度及綜合強(qiáng)度較大，可以用在大直徑的管道主固定支架上，用于承受很大的管道盲端推力。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明涉及的實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是支架單元與管道1連接的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記:1-管道、2-縱向傳力加勁板、3-環(huán)形反力加勁板、4-箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁、5-傳力牛腿、6-傳力框架、7-絕熱保溫材料、8-橫梁、9-框架斜撐、10-支承小牛腿。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0019]如圖1和圖2，本發(fā)明涉及一種高溫高壓大直徑管道盲端固定支架，支設(shè)在管道盲端，其特征在于，包括以下部分:
環(huán)形反力加勁板3，所述環(huán)形反力加勁板3為套在管道1上的一個(gè)圓環(huán)形金屬板，其板面垂直于管道中軸線，且焊接固定在管道1的外表面上；
縱向傳力加勁板2，所述縱向傳力加勁板2的板面垂直于環(huán)形反力加勁板3并抵在環(huán)形加勁板背向管道盲端力作用的一側(cè)，若干個(gè)縱向傳力加勁板2沿環(huán)形反力加勁板3繞管道1均勻排列一周，所述縱向傳力加勁板2與環(huán)形加勁板3及管道1外表面的接觸面均焊接連接；
箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁4，所述箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁4設(shè)置在環(huán)形反力加勁板受管道盲端力作用的一偵牝所述箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁4的內(nèi)環(huán)直徑大于管道1的外徑，其與管道外表面之間的間隙不小于管道外保溫層厚度和管道外表面徑向溫度膨脹值的和；所述箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁4與環(huán)形反力加勁板3之間均設(shè)有間隙，所述間隙內(nèi)填充能抗壓的絕熱保溫材料7，所述箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁(4)與管道(1)之間的間隙內(nèi)也填充能抗壓的絕熱保溫材料7 ;
傳力牛腿5，所述傳力牛腿5垂直焊接在箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁4的外表面上，且繞傳力限位環(huán)梁5—圈均勻分布；傳力牛腿5至少有左右兩個(gè)，如圖1，本實(shí)施例中有四個(gè)，呈十字形排布；左右兩個(gè)傳力牛腿5分別支承在傳力框架6的支承小牛腿10上；
傳力框架6，所述傳力框架6為矩形框，管道1從其中間穿過(guò)，底部有支腿支設(shè)在基礎(chǔ)上，整個(gè)傳力框架6位于箱型轉(zhuǎn)換環(huán)梁4受管道盲端力作用的一側(cè)，其上在相應(yīng)位置設(shè)支承小牛腿10用于支承傳力牛腿5;
此外，還包括起加強(qiáng)作用的框架斜撐9，其支撐在傳力框架6上。所述傳力框架6、橫梁8和框架斜撐9三者一體成型。
[0020]其中，整個(gè)固定支架包括可以包括一個(gè)或多個(gè)支架單元，多個(gè)支架單元時(shí)，相鄰支架單元沿管道中軸線方向的距離距離根據(jù)場(chǎng)地條件及受力條件綜合考慮確定，以綜合造價(jià)經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)條件；相鄰支架單元的傳力框架6之間