進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)在保證管道具有足夠的柔性來(lái)吸收位移應(yīng)變的前提下,使管道的長(zhǎng)度盡可能短或投資盡可能少。在管道柔性設(shè)計(jì)中,除考慮管道本身的熱脹冷縮外,還應(yīng)考慮管道端點(diǎn)的附加位移。設(shè)計(jì)時(shí),一般采用下列一種或幾種措施來(lái)增加管道的柔性。
1. 改變管道的幾何布置
改變管道的幾何布置(L型或π型等),是增加管道柔性最理想的選擇,在管道兩端點(diǎn)固定的前提下,無(wú)論是二維平面內(nèi)還是三維空間內(nèi)或者二者組合后改變管道走向,都是通過(guò)增加管道長(zhǎng)度和彎頭數(shù)量的方式來(lái)增加管道的柔性。
2. 在管道支撐時(shí)選擇彈簧支吊架
彈簧支吊架可以適當(dāng)釋放所支撐點(diǎn)對(duì)垂直位移的約束,進(jìn)而增加管道柔性。但是如果連續(xù)使用彈簧,會(huì)對(duì)管道的穩(wěn)定性有一定影響。
3. 增設(shè)膨脹節(jié)
當(dāng)管徑較大、場(chǎng)地空間有限并且需要的補(bǔ)償量又很大,或設(shè)備、工藝等有特殊要求的情況下不能應(yīng)用改變管道走向時(shí),通常會(huì)在管系中增設(shè)膨脹節(jié)(一般為適用于低壓大管徑管道的波紋膨脹節(jié))。
由于波紋膨脹節(jié)制造復(fù)雜、價(jià)格昂貴,并且是管系中的薄弱環(huán)節(jié),應(yīng)盡量避免使用。例如,在SH 3009《石油化工可燃性氣體排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》內(nèi)提出:全廠可燃?xì)怏w排放系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)應(yīng)采用自然補(bǔ)償。在條文說(shuō)明內(nèi)提出:“全廠可燃性氣體排放系統(tǒng)是石油化工廠在緊急事故時(shí)保證工廠安全的重要手段,其排放管道的配管設(shè)計(jì)必須安全、可靠。采用自然補(bǔ)償器進(jìn)行熱補(bǔ)償可以保證整個(gè)系統(tǒng)的管道具有同等的強(qiáng)度,如果使用膨脹節(jié)其不可避免地成為系統(tǒng)中的薄弱點(diǎn),尤其當(dāng)管道中存在凝結(jié)液時(shí),膨脹節(jié)極易損壞。國(guó)內(nèi)曾發(fā)生過(guò)幾起因膨脹節(jié)引起的火炬氣排放管道失穩(wěn)脫架、斷裂事故。”
常見(jiàn)自然補(bǔ)償彎的形式見(jiàn)圖17.2。