管道固定试题及答案

管道固定试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列关于管道固定支架的描述中，正确的是（）。A.固定支架允许管道在轴向有微小位移B.固定支架需完全限制管道的线位移和角位移C.固定支架仅需限制管道的垂直位移D.固定支架的设置间距主要由管道自重决定2.滑动支架的主要作用是（）。A.限制管道的横向位移B.允许管道沿轴向自由滑动，同时承受垂直荷载C.吸收管道热膨胀产生的应力D.固定管道位置防止振动3.对于输送温度为200℃的钢制蒸汽管道（线膨胀系数α=12×10⁻⁶/℃），当环境温度为20℃时，每米管道的热膨胀量约为（）。A.2.16mmB.2.4mmC.1.8mmD.3.2mm4.非金属管道（如PVC）固定时，最需重点考虑的因素是（）。A.管道的耐腐蚀性B.管道的热膨胀系数（通常大于金属管道）C.管道的抗压强度D.固定件的美观性5.导向支架的设置要求中，错误的是（）。A.导向支架应与管道轴线平行B.导向支架的滑动面应光滑无毛刺C.导向支架需完全限制管道的轴向位移D.导向支架间距不宜超过管道外径的30倍6.管道固定件的材料选择中，与管道材质不匹配可能导致的主要问题是（）。A.外观不统一B.电化学腐蚀C.固定件强度不足D.安装难度增加7.热力管道固定支架的推力计算中，不需要考虑的参数是（）。A.管道内介质压力B.管道热膨胀量C.固定支架的弹性模量D.补偿器的反力8.下列哪种固定方式适用于大口径、高振动的管道？（）A.管卡固定B.焊接固定C.抱箍固定D.弹簧支吊架固定9.管道固定间距设计时，需满足的核心原则是（）。A.间距越小越好，确保稳定性B.间距需同时满足强度和刚度要求C.间距仅由管道重量决定D.间距应参考行业经验值，无需计算10.对于埋地管道的固定，关键措施是（）。A.增加固定支架数量B.采用防腐性能优异的固定件C.确保管道与土壤紧密接触D.预留热膨胀间隙11.管道固定后出现局部变形的主要原因可能是（）。A.固定件材质过软B.固定点间距过大，超过管道允许跨距C.管道内介质温度过低D.固定件表面涂漆未干燥12.弹簧支吊架的主要作用是（）。A.完全固定管道位置B.吸收管道热膨胀产生的位移，同时保持荷载恒定C.限制管道的横向振动D.提高管道的抗震性能13.下列关于管道固定验收的描述中，错误的是（）。A.固定件与管道接触应紧密，无松动B.滑动支架的滑动面应涂润滑脂C.固定支架的焊缝需进行100%射线检测D.导向支架的限位间隙应符合设计要求14.输送低温介质（50℃）的管道固定时，重点需考虑（）。A.管道的冷收缩量B.固定件的耐高温性能C.管道的内压波动D.固定件的美观性15.管道固定设计中，“柔性分析”的主要目的是（）。A.计算管道的重量B.验证管道在热胀、荷载等作用下的应力是否满足要求C.确定固定支架的颜色D.优化固定件的采购成本二、填空题（每空1分，共20分）1.管道固定支架按结构形式可分为________、________和________三类。2.滑动支架的滑动面应设置________材料（如聚四氟乙烯），以减小摩擦阻力。3.热力管道固定支架的推力由________、________和________三部分组成。4.非金属管道固定时，固定件与管道之间应设置________，避免局部应力集中。5.管道固定间距的计算公式中，关键参数包括管道________、________、________和允许跨距。6.抗震支架的设计需满足________方向的限位要求，通常包括水平和垂直两个方向。7.弹簧支吊架的选型需根据管道的________和________确定，确保工作荷载与热位移匹配。8.埋地管道固定时，固定件应采用________处理（如热镀锌、环氧涂层），以提高耐腐蚀性。9.管道固定后，需检查固定件的________、________和________，确保无松动、变形或裂纹。三、判断题（每题1分，共10分）1.固定支架可以同时作为导向支架使用。（）2.滑动支架的间隙应小于管道热膨胀量，以防止管道脱离支架。（）3.非金属管道的固定间距应比金属管道更小，因为其刚度较低。（）4.弹簧支吊架在管道热态运行时，弹簧应处于完全压缩状态。（）5.管道固定件与管道焊接时，需采用与管道材质相同的焊条。（）6.导向支架只需限制管道的横向位移，轴向可自由滑动。（）7.输送蒸汽的管道，固定支架应设置在补偿器的两侧，以承受补偿器的反力。（）8.埋地管道的固定件无需考虑土壤摩擦力，只需确保自身强度。（）9.管道固定后，若发现局部振动，可通过增加导向支架数量解决。（）10.管道柔性分析中，若应力超过允许值，需调整固定支架位置或增加补偿器。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述固定支架与导向支架的主要区别。2.列举管道固定设计时需考虑的5项关键因素。3.说明非金属管道（如PE管）固定的特殊注意事项。4.简述热力管道固定支架推力的计算步骤。5.管道固定后出现“冷紧”现象的原因是什么？如何处理？五、计算题（每题10分，共20分）1.某DN200（外径219mm，壁厚6mm）的钢制蒸汽管道，输送介质温度为300℃，环境温度为20℃，线膨胀系数α=12×10⁻⁶/℃，弹性模量E=206×10³MPa。管道采用L型补偿器，补偿器的有效补偿量为150mm，固定支架间距为50m。计算该管道热膨胀产生的轴向推力（忽略内压推力，补偿器反力系数K=0.5）。2.某PVC管道（外径110mm，壁厚4mm）输送常温清水，管道允许跨距计算公式为L=√(0.1×σ×I/q)，其中σ=50MPa（许用应力），I=π×(D⁴d⁴)/64（惯性矩，D为外径，d为内径），q=0.2N/mm（单位长度重量）。计算该管道的最大允许固定间距（结果保留两位小数）。六、案例分析题（每题15分，共30分）案例1：某工厂蒸汽管道投用后，发现固定支架与管道连接焊缝处出现裂纹，经检查管道热膨胀量为80mm，固定支架间距为40m，设计时未考虑补偿器。试分析裂纹产生的原因，并提出整改措施。案例2：某小区给水管网（PE管）运行半年后，部分管段出现局部下沉，固定管卡与管道接触面有明显压痕。现场检查发现固定间距为6m（设计要求≤5m），固定管卡未加设橡胶衬垫。试分析下沉和压痕的原因，并给出解决方案。参考答案一、单项选择题1.B2.B3.A4.B5.C6.B7.C8.D9.B10.B11.B12.B13.C14.A15.B二、填空题1.焊接式、螺栓连接式、预埋式；2.减摩；3.热膨胀推力、内压推力、补偿器反力；4.弹性衬垫；5.外径、壁厚、材料许用应力；6.多；7.工作荷载、热位移量；8.防腐；9.紧固度、变形量、焊缝质量三、判断题1.×（固定支架限制所有位移，导向支架仅限制横向位移）；2.×（间隙应大于热膨胀量，防止卡阻）；3.√；4.×（弹簧应保留一定压缩余量）；5.√；6.×（导向支架限制横向位移，允许轴向滑动）；7.√；8.×（需考虑土壤摩擦力对管道位移的约束）；9.√；10.√四、简答题1.区别：固定支架完全限制管道的线位移和角位移，承受管道热膨胀、内压等所有推力；导向支架仅限制管道的横向（垂直于轴线）位移，允许轴向自由滑动，主要用于控制管道走向。2.关键因素：管道介质温度（影响热膨胀量）、管道材质（决定强度和膨胀系数）、固定件材料（需与管道匹配防腐蚀）、管道荷载（自重、介质重量、振动荷载）、安装环境（如埋地需防腐，高空需抗风）。3.特殊注意事项：①非金属管道热膨胀系数大（约为金属的35倍），需增大固定间距或设置滑动支架；②固定件与管道间需加弹性衬垫（如橡胶），避免局部应力集中导致开裂；③避免使用刚性固定（如焊接），应采用可调节管卡；④埋地时需考虑土壤沉降对管道的影响，固定件需柔性连接。4.计算步骤：①计算管道热膨胀量ΔL=α×ΔT×L；②确定补偿器的有效补偿量ΔC，若ΔL＞ΔC，剩余膨胀量由固定支架承受；③计算热膨胀推力F1=E×A×(ΔLΔC)/L（A为管道截面积）；④计算内压推力F2=P×A（P为介质压力）；⑤补偿器反力F3=K×ΔC（K为补偿器刚度）；⑥总推力F=F1+F2+F3。5.原因：管道安装时温度低于运行温度，未预留足够的热膨胀间隙，导致运行时管道因冷收缩被固定件强行限制，产生拉应力。处理：检查固定支架间距是否符合设计要求，调整滑动支架间隙至大于计算热膨胀量；对已变形的管道，可切割部分管段重新安装，预留冷紧量（通常为热膨胀量的1/2）。五、计算题1.解：热膨胀量ΔL=α×ΔT×L=12×10⁻⁶×(30020)×50×10³=12×280×50=168mm补偿器有效补偿量150mm，剩余膨胀量Δ=168150=18mm管道截面积A=π×(D²d²)/4=π×[(219²(2192×6)²]/4=π×(219²207²)/4=π×(219207)(219+207)/4=π×12×426/4=1278πmm²热膨胀推力F1=E×A×Δ/L=206×10³×1278π×18/(50×10³)=206×1278π×18/(50×10³)≈206×1278×3.14×0.00036≈206×1.44≈296.64kN补偿器反力F3=K×ΔC=0.5×150=75kN（注：此处假设补偿器反力系数K单位为kN/mm，若K为N/mm则F3=0.5×150×10⁻³=0.075kN，需根据实际定义调整，本题按kN/mm计算）总推力F=F1+F3≈296.64+75=371.64kN（忽略内压推力）2.解：内径d=1102×4=102mm=1020mm（单位统一为mm）惯性矩I=π×(D⁴d⁴)/64=π×(110⁴102⁴)/64=π×[(110²+102²)(110²102²)]/64=π×[(12100+10404)(1210010404)]/64=π×[22504×1696]/64≈π×22504×26.5≈π×596,356≈1,873,000mm⁴允许跨距L=√(0.1×σ×I/q)=√(0.1×50×1,873,000/0.2)=√(0.1×50×9,365,000)=√(46,825,000)≈6842.8mm≈6.84m六、案例分析题案例1：原因：①未设置补偿器，管道热膨胀量（80mm）无法通过自然补偿释放，固定支架承受全部热膨胀推力；②固定支架焊缝强度不足，无法承受巨大推力，导致裂纹。整改措施：①在固定支架之间增设L型或波形补偿器，吸收热膨胀量；②核算固定支架的强度