一种带自补偿降应力高效绝热管托的热棒式管架的制作方法

本实用新型涉及一种带自补偿降应力高效绝热管托的热棒式管架，具体涉及一种可消除输油、输气等介质管路和地基因大幅升温而变形过大损坏的装置。

背景技术：

随着社会化进程深化，人们对化石燃料的使用量逐年增加，石油、天然气管道工程频频上马，越来越多的管道在寒区开展，用于支撑管道的管架一般都埋设在多年冻土地基上，如中俄原油管道项目、美国阿拉斯加天然气管道项目和俄罗斯北极圈万科尔油田项目等。为了防止二次进场施工对脆弱的冻土环境造成破坏，在管架上架设2个甚至多个管道将是管道工程发展的一种趋势。在夏季，由于管架支撑在多年冻土层中，冻土层地面受太阳长时间辐射热影响而发生融化变形，会对管架产生破坏性影响，甚至发生塌陷；在高海拔、高纬度冻土地区，由于气候原因施工难度较大，管道工程通常分多期建设，管架对冻土层的压力在前期和后期发生变化，可能导致管架的倾斜。因此，高海拔、高纬度冻土区管架在设计时应考虑热胀冷缩、地基融化引起沉降变形、扭转变形等，防止倾斜风险。

管道的小变形不会立即对输送管道产生破坏，但如果长期受到地基热胀冷缩而引起的管架的升降和倾斜的影响，管道很容易产生金属疲劳，影响输送管道的使用寿命。此外，如果地基升温过大，其变形量常常会超过管架的补偿余量，使管道产生变形应力，加速其损坏进程。因此，克服地基变形是解决此类管架安全长期运行的有效手段。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的流体输送管道的管架存在的易随地基变形、多根(至少2根)管道并存一个管架上出现不均匀沉降变形或扭转变形而造成对管道损害的问题，提供一种带自补偿降应力高效绝热管托的热棒式管架。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种带自补偿降应力高效绝热管托的热棒式管架，包括下端固定在地基中的至少2根承压支撑管7用于安装一端伸入冻土地基中的热棒1；在所述的承压支撑管7顶端安装支撑横梁4，支撑横梁4位于管道下方；在所述的支撑横梁4上安装有管托2用于支撑管道10；所述的管托2由内往外依次包括高强度低导热绝热层25、防潮防护层24、金属防雨保护层23，在所述的金属防雨保护层23外侧安装有加强管夹21；所述的绝热层25由上下两个绝热块错缝搭接而成，在两个绝热块错缝搭接形成的缝隙中填充迷宫密封弹性垫26隔绝管道的热量从缝隙中散失；所述的管托2底部设有管托底座27，管托底座27安装在由支撑横梁4固定的自补偿降应力摩擦副28上；在位于外侧的管托2和承压支撑管6之间的支撑横梁4上设有侧滑挡块3对管托侧向位移进行限制。

所述的热棒伸入多年冻土不少于2.0m，具体根据多年冻土上限确定。所述的热棒1插入地基部分的外壁设有防腐层，优选为镀锌防腐层。

沿所述的管道10外壁的顶部、左右两侧分别设有伴热管9。

作为本实用新型所述的带自补偿降应力高效绝热管托的热棒式管架的优选技术该方案，在所述的承压支撑管7内放置至少2个限位环11，在限位环11外壁设有至少3根支撑杆12使限位环11固定于承压支撑管7内壁。为便于拼装，限位环内径大于热棒外径，优选比热棒外径大10mm，限位环11套设于热棒1外壁，通过限位环与支撑杆固定热棒位置，控制热棒垂直度满足国家标准设计要求。

优选的，所述的支撑杆分别与限位环11外壁、承压支撑管7内壁通过焊接连成一体。

优选的，每个限位环11外壁设有3根或4根支撑杆12。

优选的，所述的支撑横梁4呈h型截面或][型截面，优选为h钢、工字钢或c钢。

优选的，在所述的承压支撑管7上部两侧分别设有1个倒l型支撑件6，所述的支撑件6的竖板焊接于承压支撑管7外壁，支撑件6的横梁设有螺栓孔；所述的支撑件6的横梁与支撑横梁4通过防松连接件5进行螺栓铆接方式连接。

所述的防松连接件为双螺母防松连接件，由一个螺栓和双螺母组成。

作为本实用新型所述的带自补偿降应力高效绝热管托的热棒式管架的优选技术该方案，所述的承压支撑管7通过斜支撑梁8与支撑横梁4连接以提高管架的结构稳定性。所述的斜支撑梁8的上端与支撑横梁4通过防松连接件连接，下端与承压支撑管7焊接。

所述的承压支撑管7的数量可以为2根、3根以上。当承压支撑管的数量为2根时，2根承压支撑管7位于管道10的两侧；当承压支撑管的数量为3根以上时，2根承压支撑管7位于管道10的两侧，其余承压支撑管7位于支撑横梁中部下方，若多年冻土为高温高含冰量类型，每根承压支撑管内均需设置至少1根热棒，确保多年冻土地基稳定；若多年冻土为低温稳定型，可不设置热棒。

所述的加强管夹21通过自紧式防松紧固件22紧箍，所述的自紧式防松紧固件22为螺栓、螺母和碟簧组的组合。

所述的绝热块由聚氨酯pu或聚异氰脲酸酯pir发泡切割成型，绝热块预留了伴热管通道用于安装伴热管，上下两半采用数控一体迷宫成型，便于现场快速搭接安装。优选的，绝热块的一端外侧凸出、一端外侧凹进，所述的绝热层25由上下两个绝热块的凹凸结构错缝搭接而成。

当绝热层25的总厚度在80mm以上时，为了现场施工时拼装方便，同时减少因热胀冷缩产生的热损失，所述的绝热层25多层拼接使绝热层25的轴向端面呈台阶状。

所述的迷宫密封弹性垫26的材质为绝热材料，优选为架桥聚乙烯、超细玻璃纤维毡、纳米气凝胶毡等。

所述的防潮防护层24由复合pap铝箔包裹在绝热层外而成。

所述的金属防雨保护层23的材质为镀铝钢板、不锈钢钢板、镀锌钢板。

所述的侧滑挡块3焊接在支撑横梁4上。

所述的自补偿降应力摩擦副28为球面摩擦副，包括与管托底板27固定的不锈钢镜面板、聚四氟乙烯板、凸型球面衬氟上摩擦副，与支撑横梁4焊接或栓接的凹型球面衬氟下摩擦副；通过自补偿降应力摩擦副28可实现水平方向低摩擦滑动及补偿管道任意方向角位移，承载性强。同时，由于一条管道有两个固定点及一个π弯，固定点承受管道的膨胀弹性力和各支架的水平摩擦力的合力，采用自补偿降应力摩擦副可以降低每个支架的水平摩擦力，所以到固定点的受力就会降下来，从而减少了整个管系的应力，提高了安全性。

本实用新型的有益效果：

本实用新型带自补偿降应力高效绝热管托的热棒式管架具有结构简单、适用性强，方便安装的优点，可彻底消除因地基变形造成的沉降或旋转变形对管道的损坏，同时可推广运行到寒冷冻土区各类管道的支撑中，特别适合在寒冷地区建设的管道工程用于同时支撑2个以上管道。用于高海拔、高纬度冻土地区石油化工等行业管道上，能够降低地基温度，保障支架稳定，允许管道在一定范围内发生角位移和线位移，并使高效绝热管托始终可有效支撑，从而减小或避免因变形对管道本身造成损害。

附图说明

图1是本实用新型带自补偿降应力高效绝热管托的热棒式管架的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是限位环的安装示意图；

图4是管托的结构示意图；

图5是绝热块的结构示意图。

图中，1-热棒，2-管托，3-侧滑挡块，4-横梁，5-防松连接件，6-支撑件，7-承压支撑管，8-斜支撑梁，9-伴热管，10-管道，11-限位环，12-支撑杆，21-加强管夹，22-自紧式防松紧固件，23-金属防雨保护层，24-防潮防护层，25-绝热层，26-迷宫密封弹性垫，27-管托底座，28-自补偿降应力摩擦副。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步说明。

实施例1

如图1-图5所示，一种带自补偿降应力高效绝热管托的热棒式管架，包括下端固定在地基中的2根承压支撑管7，承压支撑管7位于管道10的两侧，在所述的承压支撑管7内放置2个限位环11，在限位环11外壁和承压支撑管7内壁之间焊接4根支撑杆12，限位环内径比热棒1外径大10mm，将热棒1插入承压支撑管7内并入地，通过限位环11固定热棒位置；在所述的承压支撑管7上部两侧分别设有1个倒l型支撑件6，所述的支撑件6的竖板焊接于承压支撑管7外壁，支撑件6的横梁设有螺栓孔，支撑件6的横梁与h型支撑横梁4的翼缘通过防松连接件5进行螺栓铆接方式连接；所述的支撑横梁4位于管道下方，在支撑横梁4上安装有管托2用于支撑管道10；所述的管托2由内往外依次包括高强度低导热绝热层25、防潮防护层24、金属防雨保护层23，在所述的金属防雨保护层23外侧安装加强管夹21，加强管夹21通过自紧式防松紧固件22紧箍；所述的绝热层25由上、下两个绝热块(图5)的凹凸结构错缝搭接而成，在两个绝热块错缝搭接形成的缝隙中填充迷宫密封弹性垫26；所述的管托2底部设有管托底座27，管托底座27安装在由支撑横梁4固定的自补偿降应力摩擦副28上；在位于左侧管托2和左侧承压支撑管6之间、位于右侧管托2和右侧承压支撑管6之间的支撑横梁4上分别焊接有侧滑挡块3对管托侧向位移进行限制。

所述的支撑横梁为h钢。

所述的防松连接件5为双螺母防松紧固件，包括一个螺栓和双螺母。所述的自紧式防松紧固件22为螺栓、螺母和碟簧组的组合。

所述的绝热块由聚氨酯pu或聚异氰脲酸酯pir发泡切割成型，绝热块预留了伴热管通道用于安装伴热管，上下两半采用数控一体迷宫成型，绝热块的一端外侧凸出、一端外侧凹进，便于现场快速搭接安装。

所述的迷宫密封弹性垫26的材质为架桥聚乙烯、超细玻璃纤维毡或纳米气凝胶毡等。

所述的防潮防护层24由复合pap铝箔包裹在绝热层外而成。

所述的金属防雨保护层23的材质为镀铝钢板、不锈钢钢板或镀锌钢板。

实施例2

在实施例1带自补偿降应力高效绝热管托的热棒式管架的基础上，在承压支撑管7与支撑横梁4之间设置斜支撑梁8以提高管架的结构稳定性，斜支撑梁8的上端与支撑横梁4通过防松连接件连接，下端与承压支撑管7焊接。