石油化工管道設(shè)計(jì)問題的探討

張 浩

（山西陽煤化工工程有限公司，山西 太原 030021）

引 言

石油化工的輸送管道在輸送物料的環(huán)節(jié)起著重要的作用。目前，各種管道一般是根據(jù)其使用方式和使用環(huán)境的不同而定義的，故而管道的種類繁多，樣式各異。但是，一個優(yōu)秀的管道設(shè)計(jì)，需要對管道的安置點(diǎn)、管道所受的應(yīng)力情況、管道吊具的選擇、工具原材料的選擇等方面進(jìn)行周全的考慮［1-2］。此外，一個好的施工服務(wù)和優(yōu)質(zhì)的材料也是其必要條件之一。

1 安置管道的幾項(xiàng)基本原則

1）出氣管道和安全閥門相同時，要沿著水流向上偏離45°的方向插入總管道，這樣做可以防止插入時總管的液體流入分支管道。當(dāng)安全閥上壓力表頭的值超過7MPa時，同樣需要采取有一定角度的方式插入。

2）當(dāng)泄壓總管出口的水平位置高于安全閥時，需要對手動閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以手動調(diào)節(jié)放液閥門要安置在人員操作方便接觸到的地方；要定期排除掉聚集在袋形管道中的液體，且液體排放到密閉系統(tǒng)中；同時，為了避免液體在袋形管段溫度較低的管道節(jié)點(diǎn)發(fā)生凝固，要做好防凍工作，避免管道發(fā)生損害。

3）盡可能地多采用無縫隙的直型管道。假如采用焊接的方式形成的直管道，焊縫的間距應(yīng)該大于200mm，管道彎頭采用1.5DN的規(guī)格，而且必須經(jīng)過嚴(yán)格的探傷檢測，合格后方可將外管安置到管道中。在選取內(nèi)外管材質(zhì)時，由于管道會因環(huán)境變化發(fā)生正常膨脹，為了防止內(nèi)外管道相互阻礙彼此的膨脹，二者的材質(zhì)必須相同。

4）泵入口管道的管程應(yīng)該盡量直且短，布置時不應(yīng)有氣袋或液袋，頂平還是底平根據(jù)管道走向確定。這樣，可以在管道直徑發(fā)生變化時有效地防止氣體聚集。

5）不能將法蘭安裝在跨越道路的危險(xiǎn)介質(zhì)管道的上方。對于閥門及波紋管安裝時的凈高要達(dá)到相應(yīng)的安全要求。在有關(guān)事故消防設(shè)施上，消防氣體、事故隔離欄等必須要放在顯眼的位置，并確保這些設(shè)備隨時能正常使用。

6）為了預(yù)防某些高凝固點(diǎn)且?guī)в懈g性介質(zhì)的液體聚積，必須水平安裝調(diào)節(jié)閥的旁路和閥。

2 材料的選擇

管道材料的選擇恰當(dāng)與否十分關(guān)鍵。相關(guān)調(diào)查報(bào)告的結(jié)果顯示，在所有報(bào)道的安全事故中，因管道材料選取不合理引起的事故占據(jù)了14%［3］。

在管路設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循如下選材原則：

1）法蘭相連接處螺栓和墊片的設(shè)計(jì)。高壓力規(guī)格的法蘭需要密封比壓相對較高，在使用金屬墊片的時候，墊片的硬度要比法蘭封面至少低HB30。這是由于，具有差異性規(guī)格的管道一般會在法蘭的連接地方分開?？梢?，在選擇金屬墊片的時候，需要參照法蘭的硬度要求。

2）進(jìn)口設(shè)備與國產(chǎn)設(shè)備的匹配工作。由于國內(nèi)外對于設(shè)備材料所需要的性能要求不一樣，如，承受溫度、壓力等，造成進(jìn)口設(shè)備與國內(nèi)的法蘭不匹配，經(jīng)常會發(fā)生異常。這樣便要求我們在法蘭連接的地方，至少要預(yù)留一端為活套的法蘭，以便在施工的時候?qū)β菟ㄟM(jìn)行矯正。

3）隔熱溫度的設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)管路實(shí)際意義上的隔熱效果，需要依照工藝、生產(chǎn)環(huán)境、工業(yè)介質(zhì)以及現(xiàn)場的操作溫度差異作決定。誤差范圍應(yīng)在工程允許的級別內(nèi)。

3 材料的選購

3.1 減少采購附加量

材料的采購量一般要多于預(yù)期量，大致的區(qū)間為2%～20%，材料之間的差異可引起采購附加量的差異。目前，隨著科技的發(fā)展和制造技術(shù)的改進(jìn)，施工前期損壞以及浪費(fèi)材料量也隨之減少。因此，以前的采購附加量標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不再滿足當(dāng)代施工建設(shè)的需求，減少采購材料附加量成了一項(xiàng)重要課題。

3.2 要求廠家提供必要的參數(shù)

在采購材料時，比較重要的參數(shù)往往會被忽略，以至于我們很難把握施工現(xiàn)場材料的特性，無法查檔、無法核查問題材料等。管道建設(shè)所用的材料，都需要向廠家索要必要的文件。

3.3 現(xiàn)場材料驗(yàn)收

在施工現(xiàn)場使用建材時，不僅要核查必要的產(chǎn)品數(shù)量以及規(guī)格，還需要將材料的文件信息納入考核范圍之內(nèi)，要保證必有的文件齊全、材料的技術(shù)參數(shù)以及發(fā)生缺陷原因等文件也應(yīng)該齊備，若缺少此類文件，應(yīng)當(dāng)及時跟廠家取得聯(lián)系，獲得相應(yīng)的文件，保證材料使用中出現(xiàn)問題時不至于無據(jù)可查。

4 管道設(shè)計(jì)過程中存在的不安全因素

1）運(yùn)輸?shù)獨(dú)獾墓艿廊肟谔幦鄙俦匾拿ぐ澹瑱z修工程師在進(jìn)入管道進(jìn)行維修時，有開錯閥門的可能性，這將導(dǎo)致高純度氮?dú)庑孤?，威脅維修人員生命安全［4］。

2）易燃易爆區(qū)域缺少必要的監(jiān)測儀器，如可燃有毒氣體報(bào)警儀，致使易燃易爆物品泄漏無法提前預(yù)知，不能防患于未然。

3）在比較脆弱的管道接口處缺少必要的防護(hù)措施。此類問題需要及時處理，以防多條管道牽連受損。

4）管道布局缺少合理性，管道材料選擇不合適，不能安全地防火防爆。

5）靜電囤積的處理也是管道設(shè)計(jì)必須考慮的問題。靜電囤積到一定量之后，會導(dǎo)致易燃易爆、有毒物質(zhì)在運(yùn)輸過程中的發(fā)生安全事故［5］。

5 石油化工管道設(shè)計(jì)的注意問題

5.1 管架設(shè)計(jì)

管道設(shè)計(jì)和管架設(shè)計(jì)相輔相成，同樣重要，不適當(dāng)?shù)墓芗茉O(shè)計(jì)會導(dǎo)致儀器和管道的損壞。所以，要同時注重管架和管道設(shè)計(jì)。

1）管架設(shè)計(jì)中要盡量減少彈簧架的使用，彈簧架有其特有的缺點(diǎn)，如，安裝麻煩，且時間久了可靠性會下降，所以，彈簧架中非常重要的部件定位銷不能隨便地安卸。

2）一條管線限定只設(shè)一個支撐架，若是負(fù)載較大，則需要設(shè)置多個支撐架，支撐架之間有導(dǎo)向支架連接。吊架是一個不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，它有一個轉(zhuǎn)向角，所以，一條管道不適合安裝多個吊架，這對于管道的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。

5.2 管道布置

管道布置也是石油化工管道設(shè)計(jì)的一個重要課題。從功能上而言，要安全可靠地運(yùn)輸化工產(chǎn)品；從其他方面考慮，則需要配合工廠設(shè)備的布置以及生產(chǎn)的要求。

1）管廊附加余量要符合基本要求。

2）管道中的安全閥布置應(yīng)因地制宜，科學(xué)合理。如，安全閥與總管接頭處有凝液倒流的隱患時，需要對安全閥正確安裝來消除這個隱患。

3）夾套管的布置。管段需要有較高的焊縫質(zhì)量，要對管件和彎頭有適當(dāng)?shù)目刂疲跊]有達(dá)到安裝標(biāo)準(zhǔn)及要求時不能隨意裝配外管。

4）泵入口管道布置。泵入口處管道應(yīng)隨所運(yùn)輸化工產(chǎn)品的不同而不同。大多數(shù)情況下，為了保證化工產(chǎn)品的運(yùn)輸效率，泵口入口處管道盡量要直而短。

5）不同環(huán)境下采取不同的管道布置，以減少管路出現(xiàn)問題的風(fēng)險(xiǎn)，及時發(fā)現(xiàn)管道鋪設(shè)中存在的問題，采取措施，防患于未然。

6 結(jié)束語

管道是石油化工產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)谋匾ぞ?，整個化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開管路的鋪設(shè)。這就需要管道設(shè)計(jì)者在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時周全考慮問題，不能忽略設(shè)計(jì)中的任何一個細(xì)節(jié)，嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

［1］ 賈文武.淺談石油天然氣長輸管道設(shè)計(jì)模式的發(fā)展［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（31）：3-7.

［2］ 彭嘉一，蔡文婷.石油化工裝置中塔的管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)［J］.價(jià)值工程，2011（3）：292.

［3］ 陳永亮.石油化工裝置中低壓大口徑管道設(shè)計(jì)探討［J］.煉油技術(shù)與工程，2010，40（7）：29-33.

［4］ 陳讓曲，張愛顯，張煜.石油化工裝置管道設(shè)計(jì)安全［J］.煉油技術(shù)與工程，2010，5（2）：58-59.

［5］ 黃愛霞.石油化工裝置管道工藝設(shè)計(jì)探討［J］.山西化工，2010，7（3）：26-28.