化工工程管道設(shè)計(jì)安裝問題探討

楊卓華

摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展，中國化學(xué)工業(yè)建設(shè)的規(guī)模正在逐步擴(kuò)大。而管道工程作為化工行業(yè)中一個(gè)重要的領(lǐng)域，在操作中，生產(chǎn)企業(yè)一般會(huì)借助優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備等方式來提升加工過程的安全性。如果設(shè)計(jì)未考慮周全，等到發(fā)現(xiàn)再整改，就會(huì)增加施工難度，不但浪費(fèi)人力物力，還會(huì)耽誤施工進(jìn)度，同時(shí)施工質(zhì)量的好壞直接影響工程質(zhì)量。下面就化工工程管道設(shè)計(jì)安裝中出現(xiàn)的常見問題，進(jìn)行原因分析并提出防治措施。

關(guān)鍵詞：化工管道;設(shè)計(jì)安裝;問題分析;優(yōu)化策略

引言

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，化學(xué)工業(yè)的發(fā)展空間越來越大。管道作為化工行業(yè)的一個(gè)重要領(lǐng)域，其設(shè)計(jì)和安裝直接影響著化工工程的質(zhì)量。本文簡要分析了設(shè)計(jì)或安裝現(xiàn)場存在的常見問題，并提出了解決這些問題的相應(yīng)措施。

一、化工工程管道設(shè)計(jì)安裝中存在的問題

1.設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

在管道設(shè)計(jì)階段，若設(shè)計(jì)壓力偏低，可能造成實(shí)際生產(chǎn)時(shí)管道承受壓力較大進(jìn)而導(dǎo)致管道破損。若材料選型不合理，可能導(dǎo)致管道被輸送介質(zhì)腐蝕而發(fā)生泄漏，若設(shè)計(jì)溫度不合理，可能導(dǎo)致管道脆性或韌性發(fā)生變化而斷裂。設(shè)計(jì)階段如果沒有考慮特殊工況（如停車檢修），也有可能導(dǎo)致管道內(nèi)介質(zhì)因環(huán)境變化而使管道內(nèi)介質(zhì)相態(tài)、溫度或壓力發(fā)生變化，造成管道兩端閥門承壓損壞。（1）管道壓力設(shè)計(jì)值不滿足輸送物料的實(shí)際需求，這就會(huì)造成管道壓力偏低，對于易發(fā)生聚合反應(yīng)的物料易引起超壓現(xiàn)象，提高了管道發(fā)生超壓損壞的風(fēng)險(xiǎn)。（2）對于管道的附件設(shè)計(jì)存在不合理問題，例如，對于未按照要求對管道進(jìn)行保溫或保冷設(shè)計(jì)，在輸送熔點(diǎn)較高的物料時(shí)，無保溫或伴熱設(shè)施就容易使管道出現(xiàn)低溫脆性斷裂或是超壓斷裂等問題;在輸送沸點(diǎn)較低的物料時(shí)，如果管道保冷性能不達(dá)標(biāo)，就有可能引發(fā)物料在常溫下出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，管道也會(huì)面臨超壓的風(fēng)險(xiǎn)。（3）對于管道的材料沒有進(jìn)行合理選擇，化工管道輸送的物料通常具有較強(qiáng)的酸、堿性或是較強(qiáng)的腐蝕性，如果管道材料沒有滿足實(shí)際的耐腐蝕性，就會(huì)影響管道的使用壽命，造成化工工程出現(xiàn)質(zhì)量和安全隱患。

2.焊接環(huán)節(jié)

焊接作業(yè)是化工管道安裝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，焊接作業(yè)質(zhì)量也直接影響著化工管道安裝工程的整體質(zhì)量。但是在實(shí)際的管道安裝工作中，一些施工企業(yè)存在違規(guī)操作的問題，例如沒有在管道的焊接口處設(shè)置明確的焊接標(biāo)識，在管道焊接作業(yè)完成后，對后續(xù)的質(zhì)量檢測工作不到位。如果化工管道出現(xiàn)焊接質(zhì)量不過關(guān)或是漏焊的問題，將會(huì)嚴(yán)重影響管道的氣密性，從而影響其使用性能。

3.安裝環(huán)節(jié)

管道安裝不合理，不但可能造成生產(chǎn)困難，嚴(yán)重時(shí)可能造成安全事故。若管道安裝在疏散通道，可能造成操作工人在緊急情況下的逃生失敗;若上部管道安裝過低或下部管道安裝過高，可能造成操作工人碰頭或絆腳;若閥門安裝過高或過低，可造成生產(chǎn)工人操作困難;若安全閥的根部閥門未設(shè)鉛封，可能被操作工誤關(guān)使安全閥失去保護(hù)作用;若過濾器安裝過低，可能導(dǎo)致過濾網(wǎng)無法及時(shí)更換進(jìn)而導(dǎo)致輸送泵損壞，若調(diào)節(jié)閥組立面安裝時(shí)，調(diào)節(jié)閥組被安裝在旁路閥上方或調(diào)節(jié)閥被安裝在垂直管道上，可能導(dǎo)致閥組內(nèi)管道焊縫開裂，物料泄漏;若高溫介質(zhì)管道未做熱補(bǔ)償，可能導(dǎo)致管架變形或管道從管架上滑落斷裂。

二、化工工藝管道設(shè)計(jì)安裝存在問題的解決策略

1.化工工程管道布置的基本原則

（1）遵循基本流程。在布置管道的時(shí)候，需要按照基本的化工流程進(jìn)行，為了能夠盡可能地占少數(shù)空間，同時(shí)也能夠便于檢查以及維護(hù)，需要在開展布置工作的時(shí)候，使管道處于架空狀態(tài);

（2）保證安全。不合理的管道布置會(huì)引起安全問題，因此，為了避免出現(xiàn)這種情況，就需要從底面進(jìn)行管道的穿插，在布置管道的時(shí)候，不能夠使其穿過或者闊過其他的設(shè)備或者建筑物，更不能使其繞著工藝裝置進(jìn)行布置。此外，在吊裝孔內(nèi)部以及拆卸區(qū)域中，不允許進(jìn)行管道的布置，排出氣體的時(shí)候，應(yīng)該使其從主管道的上方位置排出;

（3）考慮管道的材質(zhì)。不同類型的管道其構(gòu)成材料也不同，對于固體材料的管道，需要考慮管道的彎曲半徑，然而，對于氣體管道的布置，需要按照國家的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行布置。

2.化工管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在管道的設(shè)計(jì)優(yōu)化中，技術(shù)人員可以從如下的幾個(gè)方面來完成優(yōu)化工作：

（1）優(yōu)化管道的安裝設(shè)計(jì)，安裝設(shè)計(jì)直接影響管道的實(shí)際功能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，因此，在安裝之前，技術(shù)人員要結(jié)合生產(chǎn)過程的需求對管道的位置進(jìn)行規(guī)劃，優(yōu)化管道布局，在保證管道正常功能的同時(shí)保留充足的操作以及升級空間，確保檢修以及更新工作的正常進(jìn)行;

（2）在管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員需要明確管道的物理性質(zhì)，針對不同管道的耐腐蝕性以及使用壽命，對管道的距離等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，提升管道系統(tǒng)的使用質(zhì)量;

（3）優(yōu)化管線布置，不同功能的管線應(yīng)當(dāng)避免進(jìn)行接觸，可以使用隔熱材料等進(jìn)行分隔，避免影響正常的生產(chǎn)功能。

3.管道材料的優(yōu)化選擇

不同的化工生產(chǎn)工藝的溫度以及壓力不同，因此，對于管道的要求也存在差異。在實(shí)際的設(shè)計(jì)和選擇中，管道的材料需要根據(jù)不同生產(chǎn)工藝的壓力、溫度以及生產(chǎn)需求進(jìn)行選擇，以此來優(yōu)化生產(chǎn)質(zhì)量。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員可以使用數(shù)據(jù)計(jì)算方式來對管道的直徑以及厚度等參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，保證其性質(zhì)滿足化工生產(chǎn)過程的使用需求。在當(dāng)前的生產(chǎn)中，化工設(shè)計(jì)中常用的鋼管標(biāo)準(zhǔn)和適用范圍如下表所示，一般使用的材料包括鋼、化工玻璃、聚丙烯以及各類復(fù)合管材，在實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員要結(jié)合生產(chǎn)流程選擇合理的材料，保證管道材料的抗腐蝕性能，提升管道的設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行。

4.泵的管線設(shè)計(jì)安裝

（1）泵的進(jìn)口管道應(yīng)盡可能短、少拐彎，不應(yīng)存在“氣袋”，管道應(yīng)滿足泵的“汽蝕余量”的要求;

（2）泵前安裝有過濾器的，過濾器應(yīng)有濾芯抽出的空間;

（3）對于水平吸入的離心式輸送泵，當(dāng)泵入口處有變徑時(shí)，應(yīng)采用偏心異徑管。當(dāng)管道從下向上進(jìn)泵時(shí)，異徑管應(yīng)頂平安裝，當(dāng)管道從上向下進(jìn)泵時(shí)，異徑管應(yīng)頂平安裝，并在低點(diǎn)設(shè)置排凈，但當(dāng)輸送介質(zhì)含有固體或漿料時(shí)，偏心管應(yīng)底平安裝;

（4）為防止泵出口液體倒流引起泵的葉輪倒轉(zhuǎn)，泵出口宜裝有止回閥;

（5）泵出口管道一般都需要變徑，當(dāng)泵出口在泵體上部時(shí)，出口管道上應(yīng)安裝同心異徑管;當(dāng)泵出口在泵體側(cè)面時(shí)，可參照泵進(jìn)口偏心異徑管

（6）泵出口壓力表應(yīng)安裝在泵出口與第一個(gè)切斷閥之間的管道上，壓頭朝向操作面便于觀察;

（7）輸送介質(zhì)溫度大于200℃時(shí)，應(yīng)在泵的出口閥（組）前后設(shè)置小流量回流的暖泵管道;

（8）輸送液化烴、液氨、液氯或處于泡點(diǎn)狀態(tài)的液體，應(yīng)設(shè)置平衡線防止進(jìn)泵液體產(chǎn)生蒸氣或氣泡造成泵汽蝕。

5.底層焊接

氬弧焊是管道底部焊接作業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的焊接技術(shù)，該技術(shù)是自管道底端向管道頂端進(jìn)行焊接，焊接過程中利用角磨機(jī)對接口及接縫部位進(jìn)行打磨，在焊接過程中應(yīng)確保焊縫均勻焊透，滿足焊透性要求。為了保證焊接質(zhì)量，在焊接過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)特別注意以下幾個(gè)方面：

（1）焊接前要進(jìn)行試焊操作，同時(shí)，要對氬氣的純度進(jìn)行檢測，觀察其否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并防止雜質(zhì)的摻入;

（2）為了減少風(fēng)對焊接過程的影響，在焊接作業(yè)時(shí)應(yīng)設(shè)置擋風(fēng)板，將外界影響降到最低;

（3）在底層焊接完成后，應(yīng)對其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，避免之后或使用時(shí)出現(xiàn)裂縫等問題。

結(jié)語

綜上所述，作為一名合格的管道設(shè)計(jì)師根據(jù)介質(zhì)不同的壓力、溫度、毒性和防爆等性能確定管道等級而選用不同的材料，它是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。金屬材料與非金屬材料性能都要了解，尤其要重視淘汰的材料。管道設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要熟悉，管道布置的空間感要強(qiáng)，管道組成件的使用、布置原則要記，材料統(tǒng)計(jì)要細(xì)。還要熟悉管道施工程序、材料使用、焊接和檢驗(yàn)要求等。

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