摘要：随着社会的不断进步以及核电事业的发展需要，核电站管道系统的安全性越来越重要。管道系统的安全性和可靠性受支吊架装置的配置、荷载以及热位移等方面的影响，直接决定着管道使用的寿命和能否安全运行。所以需要通过提高核电站管道支吊架的设计水平，同时加强施工过程的操作技巧，进一步促进核电事业的健康发展，提高操作效率。
关键词：核电站；管道支吊架；优化设计；施工工序
一、支吊架简介
1、支吊架的范围及主要功能
支撑管道的支吊架通常分为两部分，一部分属于土建主结构部分，习惯称为“管架”或“管廊”；另一部分管道与土建主体结构之间相连接的各种支、托、吊部分，包括生根在建筑物（钢结构）上的各种支架以及高度在2m以下的独立支架，通称为“管道支吊架”。本文中所指支吊架即为后者，属管道专业设计、安装范畴。管道支吊架的主要功能概括为：承受管道载荷、限制管道位移和控制管道震动三个方面。其中承受管道载荷为支吊架最主要、最普遍的功能。
2、支吊架的分类及构成
根据管道支吊架的功能以及管道支吊架各自的主要性质和用途，可将其分为承重支吊架、限位支吊装置和振动控制装置三大类。管道支吊架装置都是由装在管子上的部件（管部结构）和固定在承载结构（建筑结构或设备）上的部件（根部结构）以及与这两类部件相连接的中间部件支吊架装置的功能部件（简称功能件）和（或）中间连接件所组成。
二、核电站管道支吊架的设计
因为核电站管道支吊架的性能及其承载力直接决定着核电站管道能否安全运行及其运行时间的长短，所以要掌握管道支吊架的关键控制点，有效利用关键控制点的作用，提高管道支吊架的设计水平。
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、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。
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。
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4、支吊架敷设
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。
三、核电站管道支吊架的施工工序
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。
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（如钢板等）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、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。
四、支吊架施工工序的改进
支吊架的安装施工过程涉及车间组装焊接、喷砂防腐、现场安装、现场补漆四项重要工序，根据现场施工经验，笔者认为进行各项施工工序的合理搭配，对制作安装质量的提高及系统运行寿命的延长意义重大。
1、进行支架车间预制与现场安装工序调整
技术人员应深入理解支吊架图纸各部件的组装顺序，熟悉现场安装位置与施工难度，利用车间优越的施工条件完成主体部件的组装焊接，尽量减少现场焊接工作量；对于预留调整段或因涉及设计、安装偏差需要调整的的支吊架可进行现场实测预组装后返回预制车间进行组装焊接及防腐涂装工作。
2、预制、安装与防腐涂装的交叉配合
由于箱型结构或预制完成后防腐施工不可达的支吊架在组装完毕后防腐涂装困难或效果不理想，可以调换为：对于要组装为箱型结构或防腐不可达支吊架的组件（槽钢、钢板等）在下料后可以先进行防腐涂装施工，再返回预制车间进行组装焊接，完成后再次对焊缝处进行手工补漆；需要注意的是，为防止涂装完毕的支吊架组件返回预制车间时错用、误用，应对这些组件进行标识便于辨认。工序调整后可以有效的解决该种类型支架的防腐蚀问题。
结束语
综上所述，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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论文作者:胡昌翔
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
标签：吊架论文; 管道论文; 应力论文; 核电站论文; 支架论文; 荷载论文; 工序论文; 《基层建设》2018年第24期论文;