化工工程工藝管道安裝要點

吳德勝 沈陽三全工程監(jiān)理咨詢監(jiān)理公司

一、引言

化工工藝管路的布局復(fù)雜，管路類型多樣，其安裝專業(yè)性強，存在一定難度。工作人員要全面掌握化工工藝管路的安裝方式，以提升管路安裝質(zhì)量與安裝效率，確?；すこ贪踩?、穩(wěn)定地運行。在實際安裝過程中，應(yīng)根據(jù)不同管道類型，采取相應(yīng)的安裝方法，既要滿足施工工藝需求，又要經(jīng)濟合理、規(guī)范安裝，以實現(xiàn)高效、高質(zhì)量運輸化工物質(zhì)的目的。

二、化工工藝管道布置與安裝原則

（一）化工管道布置原則

化工管道布置應(yīng)兼顧經(jīng)濟性與安全性，既要滿足施工工藝要求，又要保證操作、維修便利，同時，還要力求整齊美觀。具體原則如下：第一，在條件允許的情況下，要盡可能減少管道閥件，縮短管路長度，以降低施工成本，減小流體阻力；第二，管路與管路，管路與墻壁、柱子等之間應(yīng)保持一定距離，以便于安裝、維護與養(yǎng)護。比如，管路最突出的位置距離管架支柱、墻壁及柱邊的間距要大于100mm。兩個高壓管路最突出的部分之間的距離以70～90mm為宜，中壓以40～60mm為宜。對于配置手輪操作閥門的并排管路，其手輪間距應(yīng)保持100mm及以上；第三，通常情況下，管路排列應(yīng)遵循“熱的在上，冷的在下”、“輸氣的在上、輸液的在下”、“高壓的在上、低壓的在下”，“金屬材質(zhì)的在上，非金屬的在下”、“無腐蝕地在上，有腐蝕的在下”、“常檢修的在上，不常檢修的在下”等原則。水平方向靠近柱邊或者墻壁的，盡量敷設(shè)管徑大、常溫、振動大或者不常檢修的管路；第四，為便于安裝、操作與檢修，在工藝要求允許的條件下，管件、閥門等零件應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)件；第五，采用熱補償?shù)墓苈?，由于溫差變化，針對氣體積聚或凝液問題，要采取排壓措施，如在管道最高點安裝氣體排放裝置，最低點安裝凝液排出裝置。其中，排氣裝置的口徑要大于15mm，排液裝置的空要大于20mm，安裝高度與具體位置要滿足相關(guān)行業(yè)規(guī)定及環(huán)保要求；第六，除特殊情況外，化工工藝管道通常會架空鋪設(shè)。穿過人行道的高度要在2m以上，穿過大路的高度要在4.5m以上，與工廠交通主干道的距離要大于5m，與鐵軌距離要大于6m。對于穿過建筑物墻壁或者屋頂?shù)那闆r，應(yīng)在穿孔處的管道外側(cè)加設(shè)套管，并用軟質(zhì)材料填充孔隙，以避免工藝管道損壞。需要焊接處理的，要在頂層管道安置防雨罩。此外，化工工藝管道鋪設(shè)要避開防火墻以及防爆墻；第七，化工管道的下水管以及廢水管不可以明線安裝，必須埋地鋪設(shè)。應(yīng)根據(jù)化工工程的實際情況，將工藝管道安裝于當(dāng)?shù)乇鶅鼍€以下。

（二）化工管道安裝原則

1.化工管道連接

管子與管子、閥件、管件以及設(shè)備的連接方式主要有螺紋連接、承插式連接、法蘭連接和焊接連接四種。螺紋連接可分為內(nèi)牙管、外牙管、活接頭等，主要是依靠螺紋連接管路與附件。常用于水煤氣、低壓蒸汽、小管路以及壓縮空氣等管路的連接。為保證連接處的密封性能，一般會在螺紋上包上填料或者涂抹膠黏劑；承插式連接主要用于陶瓷管、水泥管以及鑄鐵管等的連接，便于安裝，對中心重合度要求不嚴格，但拆卸困難，且無法適用于高壓環(huán)境。一般會在管段間的縫隙中裝填油繩、水泥、熔鉛、絲麻、膠黏劑，以保證連接處的密封性能；法蘭連接是最常用的連接方式，法蘭是可卸接頭，此種管道連接方式拆裝便利、密封性好，適用的溫度、壓力以及管徑范圍大，但成本高；焊接連接費用低、操作便利、嚴密性好、但拆卸困難，可用于有色金屬管、鋼管以及塑料管的連接。焊接連接廣泛應(yīng)用于高壓管路以及長管路中，但對于嚴禁明火或者需要經(jīng)常拆卸清洗的情況，并不適用。

2.化工管路試壓與吹掃

化工管路在投入使用之前，必須進行壓力試驗，簡稱“試壓”，以保證管道的強度與密封性。試壓以液壓試驗為主，少數(shù)也會采用氣壓試驗。為去除管道內(nèi)的焊渣、鐵銹、塵土等雜質(zhì)，還需對管路系統(tǒng)進行清洗與吹掃。吹洗方式應(yīng)根據(jù)管路輸送介質(zhì)不同，選擇有水沖洗、蒸汽吹洗、空氣吹掃、脫脂、油洗或者酸洗等。

3.化工管路涂色與保溫

化工管路的作業(yè)條件特殊，為適應(yīng)生產(chǎn)的高低溫需求，延長設(shè)備設(shè)施的使用壽命，應(yīng)采取保溫措施，減少管路與環(huán)境的熱交換，以提高能源使用效益，降低生產(chǎn)成本。常用的管路保溫方式是在管道外側(cè)包一層或幾層保溫材料。由于化工工程管路多且雜，為便于操作，快速區(qū)分管路類型，通常會管外或者保溫層外涂上顏色。管路涂色主要有兩種方法：其一，涂單色，即整根管都涂一種顏色；其二，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，每間隔2m，在管路底色上涂一個50mm～100mm的色圈。

4.化工管路熱補償與防靜電措施

當(dāng)環(huán)境溫差大，管材熱脹冷縮，使管路承受拉力或壓力，導(dǎo)致管段彎曲、斷裂，接頭松脫等問題。為消除這些應(yīng)力影響，要對管路實行熱補償。當(dāng)管路轉(zhuǎn)角角度小于150°時，可利用彎管的自然補償作用；還可以利用補償器進行管路熱補償。常用的補償器有填料、方形、波形幾種。在化工生產(chǎn)過程中，電解質(zhì)與金屬、電解質(zhì)與電解質(zhì)之間會摩擦生電，比如液體、粉塵、電解質(zhì)注入容器、從容器抽取或在管路中流動，都會產(chǎn)生靜電。這些靜電假若不及時消除，極易產(chǎn)生火花，導(dǎo)致火災(zāi)或者爆炸等重大安全事故，帶來巨大的經(jīng)濟損失?；す苈贩漓o電可以通過調(diào)節(jié)流體流速或者靜電接地等手段實現(xiàn)。

三、化工管道設(shè)計與安裝環(huán)節(jié)存在的問題分析

（一）管道設(shè)計環(huán)節(jié)存在的問題

化工工程管理管道在設(shè)計初期，由于考量不周，導(dǎo)致壓力設(shè)計值無法滿足物料運輸?shù)膶嶋H需求，導(dǎo)致管道的實際壓力小于設(shè)定值，在聚合反應(yīng)的作用下，物料處于超壓環(huán)境，加大了管道超壓損壞的風(fēng)險。同時，由于管道附件設(shè)計不合理，保溫設(shè)計或保冷設(shè)計不符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致管道在運輸高熔點介質(zhì)時，由于保溫措施不到位，極易出現(xiàn)超壓斷裂或者低溫脆性斷裂現(xiàn)象。而在輸送低沸點介質(zhì)時，由于保冷性能不達標(biāo)，導(dǎo)致物料在常溫環(huán)境下沸騰，產(chǎn)生超壓問題。此外，由于設(shè)計材料選擇不當(dāng)，導(dǎo)致化工工藝管道無法輸送強酸、強堿性物質(zhì)，嚴重影響化工工程的正常生產(chǎn)。

（二）管道安裝焊接環(huán)節(jié)存在的問題

焊接作業(yè)是化工管道安裝的重要環(huán)節(jié)，在諸多安裝工序以及施工工藝中，焊接作業(yè)質(zhì)量是影響管道安裝質(zhì)量的關(guān)鍵性因素之一。但是在實際操作過程中，部分企業(yè)為降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)營利潤，不惜采取違規(guī)操作。例如，未在管道焊接接口處加設(shè)焊接標(biāo)識；焊接處理后，未進行無損檢測。焊接質(zhì)量不合規(guī)，給化工工程埋下了重大安全隱患。

四、化工工程工藝管道安裝設(shè)計要點

（一）材料選用與等級要求

化工生產(chǎn)的過程中，由于化工工藝、輸送介質(zhì)不同，導(dǎo)致工藝管道中會產(chǎn)生一定壓力。相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合化工工程的工藝需求以及管道的使用需求，科學(xué)選擇化工管道類型。管道材質(zhì)不同，其壓力適用等級也會不同，因此，為保證化工工程安全、可靠、長久地運行，在條件允許的情況下，化工管道應(yīng)盡可能選擇耐高壓材料。盡管是墊片、螺栓等結(jié)構(gòu)件，也盡量選擇質(zhì)量高的。尤其是當(dāng)壓力與材質(zhì)都不一樣時，就必須選用高質(zhì)量的材料。對于法蘭及其墊片則應(yīng)在低壓領(lǐng)域選用最適合的材料。

（二）塔與容器管線的設(shè)計

每一個化工工藝設(shè)備間都存在工藝管道連接，因此，化工管道連接是化工工程生產(chǎn)作業(yè)的重要環(huán)節(jié)，與容器設(shè)備的設(shè)計有著千絲萬縷的聯(lián)系。化工容器設(shè)計應(yīng)結(jié)合管線設(shè)計與安裝的實際情況，且其相關(guān)工作開展應(yīng)以管路系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)為重要依據(jù)?；すこ痰娜萜鞴芫€設(shè)計主要涉及以下內(nèi)容：第一，分餾塔與回流罐的設(shè)計，應(yīng)充分考慮化工管道的后續(xù)應(yīng)用問題，要明確調(diào)節(jié)的安裝位置，以保障化工生產(chǎn)得以有序進行；第二，塔頂壓力是精餾塔控制最重要的操作指標(biāo)，設(shè)計人員應(yīng)將熱旁路、調(diào)節(jié)閥等相關(guān)工藝要求納入考量范疇，并根據(jù)化工生產(chǎn)要求以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)固定，及時調(diào)整塔頂壓力，確保塔壓穩(wěn)定在適宜范圍內(nèi)。第三，氣體塔與分餾塔之間應(yīng)用的調(diào)節(jié)閥一般為調(diào)節(jié)閥組，應(yīng)注重各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)聯(lián)動，以保證化工工程安全、穩(wěn)定運行。

（三）泵的管線設(shè)計

泵入口管線設(shè)計是影響化工工程生產(chǎn)安全性與穩(wěn)定性的重要因素。假如泵的管線設(shè)計不合理，則極易導(dǎo)致管道氣體積聚，為后續(xù)作業(yè)埋下隱患。因此，設(shè)計人員在泵管線設(shè)計前，要明確泵入口支架位置，對其高度以及整體角度進行適當(dāng)調(diào)整。此外，在閥門及其相關(guān)管道的設(shè)計過程中，要優(yōu)先考慮管道氣體積聚的影響，應(yīng)將頂平安裝方式應(yīng)用于整體安裝過程。

五、化工工程工藝管道安裝注意事項

（一）嚴格執(zhí)行相關(guān)檢測制度

化工工藝建設(shè)工程在開展的過程中，化工工藝管道安裝是重要的組成部分，這對于整個工程來說會起到深遠的影響，相關(guān)部門需要加大力度對化工工藝管道安裝進行檢測?；すに嚬艿涝跈z測的過程中，需要嚴格按照規(guī)章制度進行，針對于原材料進行系統(tǒng)性的檢驗，設(shè)定更加科學(xué)和完善的檢驗標(biāo)準(zhǔn)。針對金屬環(huán)墊之間需要進行線性的檢測，確?？梢赃M行45°的旋轉(zhuǎn)，對系統(tǒng)進行氣密性檢測的過程中，要按照規(guī)章制度進行，確保最終的結(jié)果可以符合要求?；すに嚬艿涝诎惭b的過程中，周圍的施工環(huán)境比較復(fù)雜，需要對一些管道進行穿越設(shè)計。穿越型的管道在安裝過程當(dāng)中，需要應(yīng)用到預(yù)留相關(guān)技術(shù)，使用質(zhì)量比較好的鋼制結(jié)構(gòu)套管，對管道的側(cè)壁進行全面的保護，確保工藝管道不會被腐蝕，能夠進一步提高管道的應(yīng)用壽命。在焊接施工的過程中，要嚴格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對每一個焊接位置進行標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化檢測。應(yīng)采用相應(yīng)的無損檢測技術(shù)，提升檢測質(zhì)量以及檢測效率，并結(jié)合檢測結(jié)果，分析施工問題，制定解決措施。同時，工作人員要明確崗位職責(zé)，加強自我建設(shè)，樹立正確的政績觀，立足于崗位，擔(dān)當(dāng)盡責(zé)，不斷提升焊接作業(yè)的安全性、可靠性。此外，要加強績效管理，一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作行為，必須嚴肅處理。

（二）注重焊接作業(yè)質(zhì)量控制

為提高焊接質(zhì)量，焊接人員在正式焊接之前，要進行試焊工作。在管道底部的焊接過程中，氬弧焊是最為常用的焊接技術(shù)。采用氬弧焊焊接，應(yīng)遵循從底部到頂部的原則，并檢測氬氣純度，做到焊勻焊透?？梢酝ㄟ^加設(shè)擋風(fēng)板，減小風(fēng)對焊接作業(yè)的影響。管道底層焊接完成后，應(yīng)開展系統(tǒng)性檢測，及時排查裂縫等問題。在整體焊接作業(yè)之前，要仔細清理焊接作業(yè)面，有效避免雜質(zhì)等污染物影響焊接質(zhì)量。焊接位置要避開應(yīng)力集中區(qū)，焊件不能強行組對。管件對接應(yīng)保持內(nèi)壁齊平，錯邊量要小于壁厚的10%，且在2mm范圍內(nèi)。相鄰環(huán)形焊縫之間保持一定距離，焊縫中心間距不得小于管件外徑，且要大于150mm。焊縫處理要進行三層焊接，第一層焊縫根部要均勻焊透，但不能燒穿。同時，三層焊接的接頭，要錯開，且每層焊縫厚度以0.8～1.2倍焊條直徑為宜。每層焊接完成后，要及時清除飛濺物、熔渣等，一旦發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，要進行重焊，以提升整體焊接質(zhì)量。此外，焊接作業(yè)過程中，不能橫向擺動焊條，而是應(yīng)沿著正確的方向直線移動。要根據(jù)焊接空隙，選擇適宜的焊條規(guī)格。為避免焊縫表面引弧，要在焊接起點與中層焊縫之間合理預(yù)留空間。相關(guān)人員要系統(tǒng)性記錄焊接電流、電壓等技術(shù)參數(shù)，同時要對管道焊縫編號，便于后續(xù)的安裝與檢修。

（三）加強管道閥門安裝質(zhì)量

在化工工程工藝管道閥門的安裝過程中，應(yīng)根據(jù)管道的不同材質(zhì)以及具體型號，對閥門進行分類歸納，并做好標(biāo)識。化工管道在安裝之前，必須開展現(xiàn)場試壓工作，要詳細記錄檢測結(jié)果。只有系統(tǒng)測試合格后，管道方可投入使用。閥門要嚴格按照設(shè)計圖紙要求，審核閥門型號、施工方案是否合理，以保證管道閥門的安裝工藝流程符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，整體提升化工工程工藝管道的安裝質(zhì)量。

（四）提高化工管道防腐性能

化工管道通常會運輸強酸、強堿等高腐蝕性物質(zhì)，因此，在化工管道材料應(yīng)經(jīng)過特殊工藝處理，以提高管道的防腐蝕性能?；す艿腊惭b可以分為地上管道安裝與地下管道安裝兩大類。大多數(shù)情況會采用明線管路，但下水管、廢水管必須采取地下鋪設(shè)。地上管道可以通過鍍鋅或者噴涂防腐劑的方式提高管路的耐腐蝕性，地下管路可以涂抹瀝青或者其他防腐材料提高防腐性。在實際防腐處理的過程中，操作人員應(yīng)全面勘查施工現(xiàn)場，充分掌握化工管道安裝的具體環(huán)境，并采取相應(yīng)工藝，提高化工管道的整體性能。例如，由于地上管道長期暴露，極易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。針對該類問題，可以通過涂抹底漆的方式，有效避免二次生銹。

六、結(jié)語

綜上所述，化工工藝管道安裝人員應(yīng)重視管道布置工作，重視隱蔽性管線安全隱患的排查工作，綜合整治管道安裝環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題。同時，施工設(shè)計人員要結(jié)合實際情況，科學(xué)選擇管路材料，嚴格執(zhí)行檢測制度，注重焊接質(zhì)量控制，加強管道閥門安裝質(zhì)量，提高化工管路的耐腐蝕性，有效控制化工管道運行風(fēng)險，維護管道運輸安全，切實提高化工工程的整體安裝質(zhì)量。