石油化工管道設計問題的探討

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節起著重要的作用。目前，各種管道一般是根據其使用方式和使用環境的不同而定義的，故而管道的種類繁多，樣式各異。但是，一個優秀的管道設計，需要對管道的安置點、管道所受的應力情況、管道吊具的選擇、工具原材料的選擇等方面進行周全的考慮［1-2］。此外，一個好的施工服務和優質的材料也是其必要條件之一。

1 安置管道的幾項基本原則

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，需要對手動閥門進行調節，所以手動調節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中；同時，為了避免液體在袋形管段溫度較低的管道節點發生凝固，要做好防凍工作，避免管道發生損害。

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，焊縫的間距應該大于200mm，管道彎頭采用1.5DN的規格，而且必須經過嚴格的探傷檢測，合格后方可將外管安置到管道中。在選取內外管材質時，由于管道會因環境變化發生正常膨脹，為了防止內外管道相互阻礙彼此的膨脹，二者的材質必須相同。

4）泵入口管道的管程應該盡量直且短，布置時不應有氣袋或液袋，頂平還是底平根據管道走向確定。這樣，可以在管道直徑發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介質管道的上方。對于閥門及波紋管安裝時的凈高要達到相應的安全要求。在有關事故消防設施上，消防氣體、事故隔離欄等必須要放在顯眼的位置，并確保這些設備隨時能正常使用。

6）為了預防某些高凝固點且帶有腐蝕性介質的液體聚積，必須水平安裝調節閥的旁路和閥。

2 材料的選擇

管道材料的選擇恰當與否十分關鍵。相關調查報告的結果顯示，在所有報道的安全事故中，因管道材料選取不合理引起的事故占據了14%［3］。

在管路設計中，應遵循如下選材原則：

1）法蘭相連接處螺栓和墊片的設計。高壓力規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，具有差異性規格的管道一般會在法蘭的連接地方分開。可見，在選擇金屬墊片的時候，需要參照法蘭的硬度要求。

2）進口設備與國產設備的匹配工作。由于國內外對于設備材料所需要的性能要求不一樣，如，承受溫度、壓力等，造成進口設備與國內的法蘭不匹配，經常會發生異常。這樣便要求我們在法蘭連接的地方，至少要預留一端為活套的法蘭，以便在施工的時候對螺栓進行矯正。

3）隔熱溫度的設計

為了實現管路實際意義上的隔熱效果，需要依照工藝、生產環境、工業介質以及現場的操作溫度差異作決定。誤差范圍應在工程允許的級別內。

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期量，大致的區間為2%～20%，材料之間的差異可引起采購附加量的差異。目前，隨著科技的發展和制造技術的改進，施工前期損壞以及浪費材料量也隨之減少。因此，以前的采購附加量標準已經不再滿足當代施工建設的需求，減少采購材料附加量成了一項重要課題。

3.2 要求廠家提供必要的參數

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

3.3 現場材料驗收

在施工現場使用建材時，不僅要核查必要的產品數量以及規格，還需要將材料的文件信息納入考核范圍之內，要保證必有的文件齊全、材料的技術參數以及發生缺陷原因等文件也應該齊備，若缺少此類文件，應當及時跟廠家取得聯系，獲得相應的文件，保證材料使用中出現問題時不至于無據可查。

4 管道設計過程中存在的不安全因素

1）運輸氮氣的管道入口處缺少必要的盲板，檢修工程師在進入管道進行維修時，有開錯閥門的可能性，這將導致高純度氮氣泄漏，威脅維修人員生命安全［4］。

2）易燃易爆區域缺少必要的監測儀器，如可燃有毒氣體報警儀，致使易燃易爆物品泄漏無法提前預知，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計必須考慮的問題。靜電囤積到一定量之后，會導致易燃易爆、有毒物質在運輸過程中的發生安全事故［5］。

5 石油化工管道設計的注意問題

5.1 管架設計

管道設計和管架設計相輔相成，同樣重要，不適當的管架設計會導致儀器和管道的損壞。所以，要同時注重管架和管道設計。

1）管架設計中要盡量減少彈簧架的使用，彈簧架有其特有的缺點，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）一條管線限定只設一個支撐架，若是負載較大，則需要設置多個支撐架，支撐架之間有導向支架連接。吊架是一個不穩定結構，它有一個轉向角，所以，一條管道不適合安裝多個吊架，這對于管道的穩定性是至關重要的。

5.2 管道布置

管道布置也是石油化工管道設計的一個重要課題。從功能上而言，要安全可靠地運輸化工產品；從其他方面考慮，則需要配合工廠設備的布置以及生產的要求。

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因地制宜，科學合理。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量，要對管件和彎頭有適當的控制，在沒有達到安裝標準及要求時不能隨意裝配外管。

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

5）不同環境下采取不同的管道布置，以減少管路出現問題的風險，及時發現管道鋪設中存在的問題，采取措施，防患于未然。

6 結束語

管道是石油化工產品運輸的必要工具，整個化工產業的發展離不開管路的鋪設。這就需要管道設計者在進行管道設計時周全考慮問題，不能忽略設計中的任何一個細節，嚴格按照相應的標準和要求進行設計。

［1］ 賈文武.淺談石油天然氣長輸管道設計模式的發展［J］.科技創新導報，2010（31）：3-7.

［2］ 彭嘉一，蔡文婷.石油化工裝置中塔的管道設計要點［J］.價值工程，2011（3）：292.

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

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

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