火力发电厂汽水管道支吊架设计手册(华北院2007修订版)

火力发电厂汽水管道支吊架设计手册北京国电华北电力工程有限公司二○○七年二月前言在电站汽水管道的设计和安装中支吊架是一项相当重要的工作，随着机组容量和参数的提高，对支吊架的功能及型式也提出了新的要求，除承受管道自重的一般支吊架型式外，还产生了限制管道位移的限位装置，保持管道在冷热状态时支吊点的荷载恒定不变的恒力支吊架，以及防止或减缓管道振动的减振器等。支吊架设计的好坏及结构型式选用的恰当与否将影响管道（特别是高温高压管道）的应力状态和管道的安全运行。支吊架工厂化专业生产是电力工业高速发展的一个重要措施。它不仅提高了劳动生产率、加快管道的安装速度，而且保证了支吊架制造质量。本手册对西北电力设计院《火力发电厂汽水管道支吊架设计手册》（1983年版本）、《限位装置》（1993年版）、《补充部分》（1998年版）进行了重新组织和编排，并加入了原华北院《火力发电厂汽水管道支吊架设计手册》（1992年版）中部分内容。其中螺纹吊杆的昀大使用荷载按照GB/T17116《管道支吊架》的规定执行；原各个手册中使用的A3（Q235-A）或A3F（Q235-A.F）的材料均统一改为Q235-B。声明：未经北京国电华北电力工程设计院有限公司书面许可不得复制、泄漏给第三方或用于其他目的。目录编制说明………………………………………………Ⅰ设计选用说明…………………………………………Ⅳ安装施工说明…………………………………………Ⅶ管部索引………………………………………………S1连接件索引……………………………………………S4根部索引………………………………………………S5组装示意图……………………………………………F1管部……………………………………………………1连接件…………………………………………………75根部……………………………………………………99附录……………………………………………………159一、焊接符号表……………………………………159二、螺纹吊杆允许载荷……………………………159三、管道断面力学性质……………………………160四、根部材料表……………………………………162五、弹簧系列特性数据表…………………………186六、常用型钢特性数据表…………………………188七、吊杆长度计算有关尺寸参考表……………198编制说明一、适用范围1．容量：600MW级及以下的机组。600MW级以上的机组可参照使用。2．参数：主汽为555℃,给水为265℃及以下；当主汽温度超过555℃，或给水温度大于265℃时，可参照使用，且应校核管部强度。3．介质种类：汽、水(包括衬胶管)、油、气管道。4．管径：按“火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计手册”规定的管径系列。二、本设计的内容1．本设计分管部、连接件（包括弹簧组件、附件）及根部三部分。三者之间可分别组合成各种型式的支吊架，一般能满足工程设计中的需要。管部和连接件（包括弹簧组件、附件）由工厂集中加工成批生产。而根部考虑到设计、加工、运输等方面的具体条件，目前可由现场修配部门根据设计要求自行配制。2．管部、连接件、根部的型式、规格等用下列标号表示。管部：—·——第四单元第三单元第二单元第一单元XXXXXXX第一单元，为管部的分类，用一个汉语拼音字母表示。D为吊架；Z为支架。第二单元，为管部的结构型式，用一位或二位数字表示，在数字后如带有A字为重载型，带有B字为持重载型。第三单元，为管外径（取整数）第四单元，为该型式主要部件的材料t450℃时，材料为12Cr1MoV,代号为“H”,450℃≥t300℃时，材料为钢20，代号为“R“,t≤300℃时，材料为Q235-B,代号为“S”。I连接件：·——第三单元第二单元第一单元XXXXX第一单元，为连接件的分类，用一个汉语拼音字母表示，L为连接件；T为弹簧组件；F为附件。第二单元，为型式，用一位或二位数字表示。第三单元,为该型的序号或吊杆直径、弹簧号。根部：·第四单元第三单元第二单元第一单元XXX第一单元，为根部分类，用汉语字母G和一位数表示。G1表示“直接吊”类，G2表示“悬臂梁”类。G3表示“简支梁”类，G4表示“三角架”类。G5表示“螺栓生根”类。（本类型在第四单元后还带有括号，其数字为其它技术数据）。第二单元，为根部的结构型式，用一位数字表示。第三单元，为序号或吊杆直径。第四单元，为技术数据，分子表示荷载点的距离，分母表示主要型钢的实际下料长度。个别管部，连接件，根部型式在上述各标号的昀后单元之后尚带有括号的其他技术数据。可参见各型式的标号示例。3.限位装置是用以限制管系中某点在某方向的线位移（一个方向或两个方向），而不限制角位移，按其作用可分为轴向限位和径向限位，而按其本身结构则分为拉压和夹管型式。II限位装置：·——第四单元第三单元第二单元第一单元XXXXXX第一单元，为二个汉语拼音字母第一个字母为“X”表示限位；第二个字母表示部件的性质：“D”为管部（管夹）“Z”为管部（支座）“L”为连接件“G”为根部。第二单元，为部件型式需要，用一位数值表示。数字后如有字母A表示为重型或大位移型，字母B表示为特重型或特大位移型。第三单元，为阿拉伯数字。对管部则表示管径；对连接件则表示该型部件主要技术数据；对根部则表示规格序号。第四单元对管部表示主要部件的材料，用“H”“R”“S”表示；对连接件仅XL1才有，表示部件长度；对根部则无此内容。4．本设计所使用的单位如下：长度——毫米荷载或力——公斤力力矩——公斤力—米重量——公斤力特殊的单位由型式图中特别注明。5．各型式图中所使用的焊缝符号和说明可参见附录一。III设计选用说明一、管部1．管部中各结构型式均注有使用范围，选用时应根据管道的介质温度，支吊要求合理选择。2．有些结构型式对不同介质温度的管道具有通用性，但各种温度使用的材料不同，允许荷载也各异。因此在开列标号时应特别注意正确标明材料的代号和允许荷载能否满足设计荷载的要求。3．有些结构型式具有轻载和重载二种系列。（如D2型和D2A型）应根据管道的设计荷载正确选用。4．管部、连接件选用表中Pmax和根部的Pjg系指管道在冷态或热态时昀大允许荷载。因此应按管道在不同的运行方式（包括冷、热态）下支吊架可能出现的昀大结构荷载来选用。5．当设计荷载大于水平管单吊杆管部的允许荷载Pmax时，可采用特重型横担（D6B型）或采用三孔吊板（L4型）连接。6．高温高压管道如需设置导向支架时，建议尽可能采用限位支架，以免管道承受过大的附加应力。7．固定支架的六个复原力，如不能完全符合本设计的规定时，必需进行强度验算后方能选用。8．管部的吊架，连接件与根部的吊架结构均已考虑了管道水平位移所产生的水平力的影响。但管道水平位移量超过吊杆可偏移部分长度的1/20倍时，可将支吊架偏装并在工程图中注明偏装方向和偏装量。当偏装仍不能满足时则应选用单向（或双向）滚动吊板（L9、L10型）连接。9．当管道外径出现几种相近的尺寸时，本设计以其中昀大的管径作为标准规格，设计中如管径与本设计中的规格不同但相近时，则选用标准规格。10限位装置选用时应注意各型式的说明，选用的部件标号应开列完整，特别是管部的材料代号不应遗漏和填错。一般管道的支吊架部件，不宜用于限位装置。11选用夹管型式(XZ1、XZ2)的限位装置，在设计其生根结构（例如槽钢结构）时，应注意在管部支座与球面盘的滑动板之间留有间隙以满足管道沿管径方IV向的膨胀要求。12各型式限位装置的选用表中Pmax为昀大允许的限位力。限位力为热胀冷缩推力乘以安全系数，安全系数由工程自行决定。如限位装置还承受管道自重时，则其与热胀冷缩力的合力不得超过Pmax。13当管道轴向位移量△较大而又不限制其轴向位移时，宜将限位装置管部向热位移相反方向偏装1/2△。14限位装置的生根结构应视土建结构情况及限位装置型式来确定。15如限位力超过选用表中的允许值时，可另装第二套限位装置合并使用。二、连接件1．管部与根部之间均采用螺纹连接，选用吊杆时应注意所有带螺纹的连接件除花兰螺丝L5和左右螺纹吊杆L2外，均为右螺纹。2．刚性吊架的吊杆直径可按管部结构型式的昀大允许荷载确定，也可按吊架设计的结构荷载确定。而弹簧吊架的吊杆必需按弹簧组件要求的吊杆直径配置。3．吊杆的每节长度不得超过2米，选用时应首先采用标准长度（L1或L2型L=2000mm；L=1500mm；L=1000mm；L=500mm）吊杆中如需数根吊杆相接时，只允许其中一节为非标准长度。吊杆的长度必需有足够的调节裕量，如吊架只需一件（长度又小于2米）吊杆时，也可直接用非标准件。4．为避免螺纹连接发生松脱，在螺纹连接处均应装设扁螺母予以锁紧。但花兰螺丝的左螺纹端可不装设扁螺母锁紧。5．吊杆之间连接应采用吊杆螺纹接头。在刚性吊架中如无可使吊杆自由活动的部件时，可采用环形耳子L7和U形耳子L8相配作活动部件用。6．刚性吊架中在吊杆的端头螺母与垫板之间一般应加设球（锥）面垫圈（F4）。7．当管部与环形耳子连接而其螺栓直径大于环形耳子的尺寸D时，可改用双孔吊板连接。8．管道支架的水平位移量超过滑动底板、导向底板允许的长度时，应考虑支架的偏装措施。9.吊杆直径大于∅48mm时，其配套根部吊板、连接件、附件等根据其承受V荷载按专业支吊架生产厂样本选用，其编号按原编号往下续编，“备注”栏中注明厂名及样本中编码。如：∅56mm的吊杆，编号为L1.56。配∅56mm吊杆的单孔吊板，编号为G12.64或G14.64。三、根部1．根部中槽钢结构均系按普通热轧槽钢计算。如以轻型槽钢代替，则应自行校核其强度。2．各种根部结构均有一定适用范围，当不能满足设计需要时，应根据实际受力情况复核强度（包括型钢和焊缝）如导向支架。3．根部的生根焊缝系按下列原则设计计算：（1）、在梁底生根的悬臂梁结构（如G22型）和简支梁（如G31型）的生根预埋件为钢板。（2）、在板肋底生根的悬臂梁结构（如G23、G24型）和简支梁（如G38型）的生根预埋件为不等边角钢。(只按长边的焊缝进行计算)因此生根预埋件的大小、厚度应保证生根焊缝的长度和高度的要求。否则应自行计算生根焊缝的强度。4．在预制板结构上生根的吊架，其荷载大小应征得土建专业同意。四、钢材的基本许用应力原手册强度计算中钢材的基本许用应力值（MPa）：温度℃材料55554045035030025020012Cr1MoV69.6578.48128.910CrMo91040.3252.29130.772055.62104.67117.7130.77134.1St45.845.8192.21104.67123.7137.3416Mn137.34143.91150.39150.39Q235101.04112.82124.29VI安装施工说明1．支吊架零部件包装运输可采用下列方式。(1)按管道系统分别装箱供货。(2)按零部件的型式、规格(不分管道系统)分别装箱供货。具体要求可由订货方与供货厂家商定。如按管道系统装箱，则订货方应向制造厂提供管道名称，按支吊架序号所对应订货的管部标号一览表。整定弹簧组件的订货安装要求详见第91b页。2．支吊架零部件出厂均有产品证书，在零部件本体上有钢印标号，并用油漆醒目区别材质，对介质温度t450℃者(材料代号为“H”)用红色，450℃≥t300者(材料代号为“R”)用黄色，t≤300℃者(材料代号为“S”)不涂颜色。在“H”“R”材料代号中有部分零部件为Q235-B者，亦不涂颜色。如需采用其他颜色或其他方法区别，也可在订货时与供货厂协商。3．安装前应验收运到现场的支吊架管部的质量和数量，并应将高温高压管道支吊架零部件按管道系统分别集中放置，并防止与其他管道系统的部件混杂。对高温高压管道的支吊架管部应逐件检查材质是否合格。4．在现场加工的部件均应机械加工。如不允许有气焊吹孔、毛刺等。5．现场焊接必须按设计要求保证焊缝高度和其他焊接要求。在高温管道上直接焊接的零件（例如立管管夹吊架中的卡块）其焊接要求与热处理应与主管相同。立管管夹中的卡块与主管焊接时应使底部在主管道同一水平截面上。