工程技术 ・ 177 ・浅谈管道导向支架间距的计算邹龙华中国石油天然气第一建设有限公司河南洛阳 471023摘 要 本文结合某天然气井区中心站改扩建项目 ， 对脱水装置管廊上的 TEG 贫液管线进行应力分析 ， 重点对管道 导向支架布置最大间距计算方法进行深入研究 ， 并将计算结果与设计手册推荐经验值进行对比分析 ， 验证 计算方法的可行性 ， 以此优化管道导向支架设计 。关键词 管道 应力分析 导向支架 最大间距中图分类号: TE8324 文献标识码: B 文章编号 ： 1672 - 9323 (2019)02- 0177 - 02在石油化工 、 天然气工业的生产装置中 ， 管道是重要的 组成部分,管道支架是与管道紧密联系在一起的结构 , 管道 支架设计合理 、 选型得当 , 不仅可使管道整齐美观 ， 还可以达 到经济 、 安全的目的 。 管道支架的设计 ， 应根据管道的工作 条件和管道布置的要求选用不同类型的支架 。滑动支架只能缓解管道垂直方向的重力作用 ， 对于水平 方向的变形除微小的摩擦力外无限制能力 ， 所以在两个固定 支架之间 ， 除了需要设置滑动支架 ， 还要设置一些限定管道 横向偏移的导向支架 ， 这对于管道系统的正常运转具有重要 的意义 。
本文结合设计实例就管道导向支架的计算与设计 选用进行详细阐述 。1 管道导向支架定义管道支吊架是由承载管道 、 结构连接件和支撑组件三个 部分组成 。 管道支吊架的功能主要可以概括为:承受管道荷 载 、 控制管道振动及限制管道位移三个方面 。导向支架是使管道只能沿轴向移动的支架 ， 并阻止因弯 矩或扭矩引起的旋转 ， 用于允许管道有轴向位移但不允许有 横向位移的场合 ， 图 1 所示为某天然气井区中心站改扩建项 目 TEG 贫液线管道设置的导向支架 。_____ 铮砌获图 1 管道导向支架2 管道导向支架间距的计算管道上两个相邻的导向支架之间设置若干滑动支架 , 滑 动支架对管道水平方向没有明显的限制作用,所以构成了两 端限定 ， 中间无任何水平约束的细长杆系统 。 这个系统将受 热膨胀引起的轴向荷载的作用,在轴向应力超出一定范围的 时候 , 杆件发生弯曲变形 。 因此导向支架间距问题可以转换 为一定长度的细长杆临界荷载屈曲破坏问题 ， 见图 2 。图 2 管道受压弯曲图通常我们引入理想弹性杆的临界荷载 ， 计算细长杆的受 力问题 。 即当管道水平方向只受热膨胀引起的轴向荷载作 用时 ， 由于管道导向支架在沿管道中心方向都具有一定的跨 度,所以受压时在导向支架附近的管段不产生明显的弯曲变 形,管道近似于两端固定的杆受压变形形态 。
另一方面 ， 导 向支架的支撑组件轴向长度很小与导向支架间距相比可忽 略不计 。 因此导向支架之间的管道受力变形情况可进一步 (1)抽象为两端較接的受压杆 。 基于此 ， 可利用欧拉公式计算弹 性杆的临界荷载⑶⑷如下 ：(KL) 2其中: P — — 管道临界荷载 ， 单位 10° N ；E ----- 弹性模量 ， 单位 MPa ；I — — ， 惯性矩 ， 单位 m 4 ；K — 有效长度系数此处取 1;L — — 在临界压力下的临界长度 ， 单位 m 。 在达到管道的临界荷载时 ， 管道临界应力为 ：< t = P/A其中: A-⑶(2) 管道的截面积 ， 单位昇 。 将 (2) 代入 (1) 得 ： p= 用 EIA(KL) 2由 ( 3) 式可以看出 ， 当管道两导向支架间距大于 L 时, 管道所受的应力 ffl 大于临界应力 6 管道发生弯曲变形 ， 在 装置的实际运行中如果长期处于该状态易使管道损坏 。 因 此 ， 式中 L 为管道在临界应力下允许的最大长度 ， 即导向支
