化工儲(chǔ)罐區(qū)管道工藝與配管工藝分析

王 娟

（上海電氣集團(tuán)國(guó)控環(huán)球工程有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

化工儲(chǔ)罐主要用于存儲(chǔ)化工原料，比如酸堿、醇等，因此對(duì)設(shè)備防腐性、使用壽命具有較高的要求，且需要確保管道安裝合理，配管設(shè)計(jì)達(dá)標(biāo)，保證介質(zhì)穩(wěn)定輸送，否則易引發(fā)安全問題。為確保后續(xù)提出的化工儲(chǔ)罐區(qū)管道工藝與配管工藝應(yīng)用路徑，更有針對(duì)性與適用性，因此，研究此項(xiàng)課題，具有十分重要的意義。

1 化工儲(chǔ)罐區(qū)的規(guī)劃布置

因?yàn)楣迏^(qū)的儲(chǔ)罐會(huì)儲(chǔ)存和輸送易燃易爆的物質(zhì)，所以在對(duì)儲(chǔ)罐規(guī)劃和布置的過程中，必須嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行規(guī)劃和布置，根據(jù)規(guī)范設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的防火間距，并設(shè)置防火堤，在防火堤外部還應(yīng)該布置罐區(qū)泵。同時(shí)還需要準(zhǔn)備相應(yīng)數(shù)量和品種的消防器材，設(shè)置科學(xué)的接地裝置，有效避免出現(xiàn)靜電積聚的情況，最后企業(yè)相關(guān)部門還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的經(jīng)營(yíng)情況，制定出更加科學(xué)的防火防爆技術(shù)和夏季降溫措施等內(nèi)容。儲(chǔ)罐的圍堰設(shè)計(jì)規(guī)范儲(chǔ)罐的安全間距，確定儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)面標(biāo)高時(shí)，應(yīng)充分滿足與之相關(guān)的泵的凈吸入頭的要求[1]。此外，在儲(chǔ)罐規(guī)劃布置階段，泵設(shè)計(jì)十分重要，其要點(diǎn)如下：

1）泵的選擇方法，具體內(nèi)容為：收集泵的相關(guān)基礎(chǔ)信息，比如泵所在環(huán)境狀況，例如溫度、高度、出口裝置液面以及管線的長(zhǎng)度等。在液面選取時(shí)要選取最低值。同時(shí)還要獲取溫度、流量值等操作條件，獲取介質(zhì)名稱、介質(zhì)比重、腐蝕性等介質(zhì)物性，要進(jìn)一步掌握介質(zhì)內(nèi)固體顆粒含量、溶解氣體體積分?jǐn)?shù)等數(shù)據(jù)；流量確定，在已知最小流量以及最大流量的基礎(chǔ)上，需要根據(jù)實(shí)際流量大小來(lái)進(jìn)一步確定泵的使用類型。若只獲取正常流量數(shù)據(jù)，則要充分結(jié)合工藝條件以及設(shè)備操作要求，進(jìn)行安全系數(shù)的合理調(diào)整。如果只有質(zhì)量流量，則要優(yōu)先進(jìn)行體積流量的換算；揚(yáng)程選擇，同樣要依照泵所處的不同位置進(jìn)行綜合分析，借助伯努利方程進(jìn)行泵的楊程求解；泵的高度確定，可以理解為泵軸中心線與吸入液面間的距離。通常來(lái)說(shuō)，泵的基礎(chǔ)高出地面不應(yīng)小于0.2 m，其具體高度應(yīng)根據(jù)泵進(jìn)口處放凈管的安裝高度確定。泵的安裝高度是后續(xù)管道配置布設(shè)的重要參考依據(jù)，因此在泵的高度確定過程中，需要消除外界因素對(duì)其造成的影響。例如泵吸入管道時(shí)所承受的阻力、泵輸送時(shí)的液體性質(zhì)、所處環(huán)境的氣壓條件等[2]。

2）由于化工行業(yè)中存在大量可燃性、危險(xiǎn)性較高的物質(zhì)，因此在泵布置時(shí)需要盡可能采用露天方式或半露天方式，確?？扇家后w泵布置在防護(hù)堤外，如果因?yàn)樘厥庖蛩匦枰诜忾]式泵房?jī)?nèi)進(jìn)行泵的設(shè)置，則要進(jìn)行房間改造，避免泵房地面位于地溝中。同時(shí)，要做好通風(fēng)處理，保證房間內(nèi)空氣流通。至于泵房的門則要盡量向外開啟，確保當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)意外時(shí)，能夠第一時(shí)間疏散作業(yè)人員，并將原本的安全門數(shù)量拓展至2～3 個(gè)，要求其中一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)泵的進(jìn)出。

2 化工儲(chǔ)罐區(qū)管道和配管相關(guān)工藝分析

2.1 配管工藝

罐區(qū)泵的配管設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中需要注意以下幾點(diǎn)：當(dāng)泵布置在管廊下面時(shí)，進(jìn)出管廊的配管管底距地面凈距除應(yīng)滿足泵的檢修外，不應(yīng)小于3.5 m。輸送腐蝕性介質(zhì)的管道，不應(yīng)布置在泵和電機(jī)的上方。水平吸入管道要避免由于熱膨脹而形成“袋形”。泵的配管要有足夠的柔性，泵口承受的反力必須在允許范圍內(nèi)，輸送高溫或低溫介質(zhì)時(shí)，泵的配管要經(jīng)應(yīng)力分析，配管形狀和長(zhǎng)度應(yīng)在熱應(yīng)力允許范圍內(nèi)。配管時(shí)要考慮泵的拆卸，公稱管徑小于或等于40 mm 的承插焊管道在適當(dāng)?shù)奈恢眯柙O(shè)置拆卸法蘭。至于泵的水平吸入管則要最大程度防止出現(xiàn)因熱膨脹發(fā)生的變形；吸入管排出管的直徑需要依照實(shí)際計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)，吸入管的直徑不可低于接口管直徑；進(jìn)出口管線應(yīng)與地面的高度維持在200 mm 以上，至于架空線則要控制在2 m 以上，坡度維持在0.3%。幾臺(tái)并列布置的泵的進(jìn)出口閥門應(yīng)盡量采用相同的安裝高度。當(dāng)進(jìn)出口閥門安裝在立管上時(shí)，一般安裝高度為1.2～1.3 m，手輪方位應(yīng)便于操作。進(jìn)出口管線因?yàn)檎饎?dòng)幅度相對(duì)較大，容易影響介質(zhì)的正常輸送，甚至危及管線的安全使用，因此要適當(dāng)增加管道的柔性，進(jìn)行材料替換，最大程度減少因抖動(dòng)產(chǎn)生的不利影響；在泵進(jìn)口處要安裝過濾器，用以過濾掉污染物、碎石、泥沙。通常來(lái)說(shuō)，過濾裝置需要放置在切斷閥與接口管之間，這樣不僅可以簡(jiǎn)化安裝作業(yè)，也有利于后期拆卸工作的進(jìn)行。若輸送介質(zhì)屬于易凝介質(zhì)，則要采用固定式過濾器。該類型的過濾器對(duì)于細(xì)小粉塵的過濾效果極佳，至于不易凝固介質(zhì)，則可使用臨時(shí)過濾器；要充分考慮介質(zhì)以及操作要求，在進(jìn)出口設(shè)置安裝掃線接頭。當(dāng)輸送不易凝結(jié)介質(zhì)時(shí)，可采用半固定掃線接頭，若輸送易凝介質(zhì)，則要采用固定式掃線接頭。同時(shí)，在作業(yè)過程中，如果掃線蒸汽經(jīng)過泵，則要保證安裝位置位于管線里側(cè)，盡可能貼近切斷閥，否則，要將其放置在切斷閥外側(cè)。

儲(chǔ)罐的配管設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循以下要點(diǎn)：

1）管口布置，將常壓立體式儲(chǔ)罐下部入孔，設(shè)置到斜梯下方位置。此外，還要根據(jù)實(shí)際需求，做好液位計(jì)聯(lián)箱管的設(shè)置。通常情況下，需要將其設(shè)置到與平臺(tái)或梯子相接近的位置，為安裝和儀表維修，創(chuàng)造有利的條件。

2）在配管過程中，需要對(duì)各類管道進(jìn)行集中布置。在進(jìn)行管墩敷設(shè)時(shí)，其應(yīng)該高出地面，通常為300 mm，同時(shí)，將管徑最小管道的規(guī)定跨距作為依據(jù)，合理設(shè)置管墩之間的距離，避免儲(chǔ)罐支管存在交叉現(xiàn)象。

3）還要在管帶處，對(duì)跨橋進(jìn)行合理設(shè)置，并且以800 mm 為臨界點(diǎn)，對(duì)跨橋底面最低處與管頂處的距離予以控制。針對(duì)切斷閥、插板，應(yīng)該在物料總管進(jìn)出界區(qū)完成設(shè)置，同時(shí)，在防火堤附近安裝?？紤]到介質(zhì)不同，會(huì)產(chǎn)生一定的區(qū)別，比如在儲(chǔ)罐氣相返回管道內(nèi)，應(yīng)避免下凹形現(xiàn)象的出現(xiàn)，通過這種方式，規(guī)避U形液封[3]。

2.2 管道施工

管道施工是儲(chǔ)罐區(qū)布置的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，管道安裝質(zhì)量將直接決定工程的建設(shè)效果。為此，在進(jìn)行儲(chǔ)罐安裝作業(yè)以及管道施工時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：

1）儲(chǔ)罐安裝，在設(shè)備投入使用前要進(jìn)行性能測(cè)試以及試運(yùn)行，確保設(shè)備結(jié)構(gòu)是否完整，有無(wú)裂痕等缺陷，并結(jié)合設(shè)備的合格證書，判斷設(shè)備性能參數(shù)是否達(dá)標(biāo)；

2）管道安裝，在安裝開始前，需要由技術(shù)人員核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容與流程，了解安裝過程中采用的管道型號(hào)與規(guī)格。至于封閉管段，則要考慮在測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的誤差，預(yù)留一定材料，并在安裝時(shí)，清理好坡口，保證坡口規(guī)范，易于后期加工。而在坡口加工過程中，若發(fā)現(xiàn)坡口有雜物，則可采用手動(dòng)清理的方式，保證坡口整潔，并保證應(yīng)力穩(wěn)定，防止產(chǎn)生焊接裂紋；

3）施工管道需要具備一定的抗壓能力以及硬度，若情況允許，還要對(duì)管道進(jìn)行加固處理，保證在后續(xù)的運(yùn)輸過程中不會(huì)產(chǎn)生變形問題，直至管道預(yù)制完成后，清理好管道內(nèi)部雜物，才可投入使用[4]。

3 工藝管道安裝風(fēng)險(xiǎn)控制策略

3.1 做好管線的檢查和驗(yàn)收

在進(jìn)行管道安裝工作中，管道的檢查和驗(yàn)收工作影響管道整體質(zhì)量的關(guān)鍵因素，因此，在進(jìn)行審批時(shí)，建筑單位應(yīng)該對(duì)管道自身質(zhì)量進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注和把控。

在進(jìn)行管道檢查工作時(shí)，可以分為八個(gè)步驟：

3.1.1 清理

一般情況下，管道內(nèi)壁會(huì)接觸到不用的工藝介質(zhì)，容易黏結(jié)、淤積以及沉積各種材料，甚至?xí)斐晒艿蓝氯那闆r，因此，在開展檢查工作時(shí)，應(yīng)該對(duì)管道進(jìn)行清洗，確保管道保持通暢。現(xiàn)階段常用的清洗方法一般有機(jī)械清理、化學(xué)清理、高壓水沖洗等。

3.1.2 緊固

緊固也是檢查工作中的重要環(huán)節(jié)，一般情況下，在閥門、法蘭發(fā)生泄漏時(shí)。如果密封面無(wú)損傷或損傷程度較小時(shí)，可通過緊固螺栓進(jìn)行消除泄漏。

3.1.3 打磨

在管子或管件表面存在缺陷時(shí)可用打磨消除，但是壁厚減薄量不能超過壁厚實(shí)際的10%，且不超過管子或管件的負(fù)偏差。此外，如果閥門、法蘭的密封面損傷不嚴(yán)重也可以在運(yùn)輸工作停止后，對(duì)閥門、法蘭的密封面實(shí)施打磨處理。

3.1.4 補(bǔ)焊

通常情況下，管道因腐蝕、沖刷等原因造成的局部壁厚減薄，情節(jié)矯情的管子和管件需要補(bǔ)焊；管子或管件出現(xiàn)裂紋，但是裂紋深度不超過壁厚的40%且可在裂紋處加工出坡口時(shí)需要焊接；閥門、法蘭的密封面損傷較重，但補(bǔ)焊后可修的。

3.1.5 更換管件

對(duì)于管道腐蝕嚴(yán)重，壁厚減薄較多、裂紋較大、應(yīng)力較集中的部位管段在條件允許的情況下。應(yīng)該考慮停工處理，更換管件。

3.1.6 更換閥門、法蘭、墊片、填料

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于閥門無(wú)法啟閉，閥體及法蘭損壞時(shí)且在條件允許的情況下，應(yīng)該更換閥門或者法蘭和墊片；對(duì)于墊片損壞嚴(yán)重，無(wú)法通過增加螺栓預(yù)緊力消除泄漏時(shí)，在條件允許的情況下，應(yīng)更換閥門或墊片；對(duì)于因填料失效、缺失而引起的泄漏，可通過更換密封部位失效的填料或增加新填料的辦法來(lái)解決。

3.1.7 帶壓堵漏

當(dāng)系統(tǒng)無(wú)法工作，且必須要消除泄漏時(shí)，可以采用帶壓堵漏，帶壓堵漏一般有以下幾種情況?？ü糠ㄊ怯每ü繉⒚芊鈮|卡死在泄露處而達(dá)到消除或泄露又稱為大卡子或抱箍；在泄漏的孔洞里鉆孔攻絲，火災(zāi)泄漏點(diǎn)外焊接螺母然后進(jìn)行封閉消除泄漏。

3.1.8 帶壓開孔

在管道堵塞或管段腐蝕、泄露嚴(yán)重且用其他堵漏方法無(wú)法處理時(shí)?？刹捎脦洪_孔一帶壓封堵-開旁路的來(lái)消除。

以上為管道檢查的具體方法和步驟。在進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)在驗(yàn)收前展開測(cè)試，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行記錄最后形成報(bào)告。同時(shí)對(duì)管段出現(xiàn)問題后及時(shí)進(jìn)行報(bào)告，并派出專業(yè)人員開展調(diào)查，并制定好相應(yīng)的緊急預(yù)案。同時(shí)在修理過程完成后，也要對(duì)管段現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行二次檢查確保管段的安全性。

3.2 保證焊接質(zhì)量達(dá)標(biāo)

要想使焊接質(zhì)量達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)一般需要從兩個(gè)角度重點(diǎn)進(jìn)行考慮。

1）在進(jìn)行焊接工作中，對(duì)于消耗品焊接以及過程焊接要格外重視，同時(shí)要求現(xiàn)場(chǎng)條件與質(zhì)量要求保持一致，且在焊接技術(shù)的選擇上也要嚴(yán)格監(jiān)管。

2）為了確保焊接工作進(jìn)展順利，焊接人員必須具備相關(guān)的專業(yè)技能，為使焊接工作可持續(xù)進(jìn)行，焊接人員應(yīng)定期組織培訓(xùn)和考核。在進(jìn)行焊接材料的選擇時(shí)，應(yīng)選用性能良好，耐高溫的焊接材料。在選擇焊接參數(shù)時(shí)，一般需要考慮形狀因素，焊接材料，焊縫位置的確定以及管道平直度。在焊接方法上，普遍使用普通電流法，且在焊接時(shí)根據(jù)管壁厚度確定焊接層數(shù)。與此同時(shí)，在展開質(zhì)量檢查工作時(shí)，要格外注重焊縫內(nèi)部缺陷、外觀及平面度，如果發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊。

3.3 做好防腐蝕工作

防腐工作也是確保管道可持續(xù)使用的重要因素，一般有電鍍防腐和緩蝕劑防腐兩種方法。電鍍防腐又包括陽(yáng)極性鍍層和陰極性鍍層。其主要原理是利用氧化電勢(shì)高的抗氧性實(shí)現(xiàn)防腐效果。在開展防腐工作中，要注意鍍層的保護(hù)，避免受到腐蝕，進(jìn)而達(dá)到管道防腐的目的。但是實(shí)際應(yīng)用中，此種方式工藝程序相對(duì)較復(fù)雜且造價(jià)成本高，所以很少被采用。緩蝕劑防腐法一般是在易腐蝕的物質(zhì)中加入緩蝕劑。從而達(dá)到抑制管道腐蝕和減慢管道腐蝕速度的目的，以此增加管道使用壽命。

4 結(jié)論

罐區(qū)對(duì)于化工行業(yè)而言，具有十分重要的地位，其中，管道工藝和配管工藝的使用，會(huì)對(duì)罐區(qū)使用安全性與合理性造成影響。因此，建議相關(guān)企業(yè)采取有效的工藝措施，做好管道和配管設(shè)計(jì)，以促進(jìn)本行業(yè)的發(fā)展。