外管專業設計技術要點

邵 英

浙江工程設計有限公司 杭州 310002

外管專業設計技術要點

邵 英*

浙江工程設計有限公司 杭州 310002

本文介紹外管專業設計在石油化工企業中的作用，闡述外管專業在管道敷設、管道系統設置、閥門設置、材料選擇及其它特殊要求等方面設計工作的技術要點，供設計人員參考。

外管 設計 技術要點

在石油化工設計中，外管專業設計主要是指石油化工園區內各個石油化工企業之間和石油化工企業內部各生產裝置之間互連相接的外部工藝及供熱管道設計，以及為敷設上述管道所需要的公用管廊管架提出設計條件的設計工作。

隨著石油化工企業的生產規模及裝置擴大，外管作為聯接石油化工企業之間和石油化工企業各個裝置之間生產原料管道、輔助生產原料管道及公用工程管道的載體，起到了往返穿梭的橋梁和紐帶作用。

外管專業設計工作的好壞以及技術水平的高低，對于石油化工企業和企業內各個裝置的相互之間需求的滿足以及確保生產裝置安全正常穩定地運行具有極其重要的影響。

1 設計技術要點

1.1 管道敷設的原則及方式

外部管道和管架布置設計時，應依據建設項目總平面布置圖，本著整齊美觀、合理用地的原則，在滿足工藝系統走向和管道布置設計要求的前提下，盡可能縮短外部管道輸送距離，節省工程投資和運行費用。同時還應考慮裝置設備吊裝、維修通道，室外地下管網，廠區道路、消防通道、安全疏散通道等因素的影響。

管廊形狀應以一端式和直通式為主，同時可采用其他L形、T形、U形及組合管廊。管廊不應從三面或四面包圍裝置。

1.2 管道系統設置

(1)外部工藝物料管道系統：根據各擬建裝置工藝系統條件，及總平面布置圖進行設置。

(2)外部公用工程物料管道系統：先根據各擬建裝置工藝系統條件設置公用工程物料支管管徑，再結合總平面布置圖計算出各種公用工程物料總管管徑。

1.3 計量儀表的設置

(1)對進出建設項目界區的室外工藝物料管道及公用工程物料管道應設置總計量儀表，用于建設項目總消耗的考核計量。

(2)按照輸送介質種類選用適宜的、能滿足當地氣候條件、地質條件的計量儀表，以滿足計量的需要。

1.4 主要閥門的設置

1.4.1 室外管線切斷閥

(1)對進出建設項目界區的室外工藝物料、輔助物料、公用工程物料管道設置切斷閥。

(2)閥門選用時應考慮輸送流體的性質、操作工況(溫度和壓力等條件)等因素的影響。室外管線切斷閥以閘閥和截止閥為宜。當輸送管徑≥DN400的管道應設副線閥，副線閥管徑按主線閥管徑的10%計取。副線閥安裝時，應避免副線閥停用關閉后副線管路內有物料存積。

1.4.2 室外蒸汽管線疏水閥

(1) 疏水閥型式分為機械型、熱靜力型和熱動力型。通常在室外工程蒸汽管道上一般選用熱靜力型雙金屬式疏水閥。在高寒地區，室外工程蒸汽管道上宜選用熱動力型圓盤式疏水閥。

(2)根據氣候條件情況，蒸汽管線疏水閥安裝設計需要考慮采取適當的防凍措施：① 疏水閥選型不宜過大；② 保持疏水閥排放管線盡可能短；③ 向下傾斜疏水閥排放管線，以加快重力排放的速度；④ 疏水閥排放管線和凝結水回水管線加保溫；⑤ 當凝結水回水管線暴露在大氣條件下時，應考慮加伴熱管；⑥ 如果回水管升高，垂直排放管要與回水集管上部的排放管相鄰，并把排放管和疏水閥排放管一起保溫；⑦ 旁路管的安裝高度不得低于蒸汽疏水閥，閥門宜水平安裝；⑧ 蒸汽疏水閥進口和出口管路的介質流動方向應有4%的向下坡度，而且管路的公稱通徑不小于蒸汽疏水閥的公稱通徑。

(3) 蒸汽管線疏水閥出口管道的冷凝液應設冷凝液收集池，避免冷凝液直排，影響土壤特性。

1.5 管道及支架材料選擇

1.5.1 管道材料選擇

根據管道輸送的物料介質、設計(操作)溫度、壓力及介質腐蝕情況等選擇合適的材料。

1.5.2 管道支架材料選擇

管道支架由管道附著件、生根構件和輔助鋼結構件三部分組成：① 管道附著件材料：按照《化工裝置管道機械設計技術規定 》HG/T 20645.5-1998 第11.2條管架計算溫度要求，確定管道附著件的計算溫度，選取合適的管道附著件材料；② 生根構件材料：對在建筑物、構筑物上生根的構件，其計算溫度取當地環境溫度；③ 輔助鋼結構件材料：輔助鋼結構的材料不受管道內介質溫度的影響，只與環境溫度有關。

生根構件和輔助鋼結構件可采用Q235-B。但在高寒地區，室外在混凝土上生根的結構件材料應使用Q345E材料。

1.5.3 室外管架荷載

室外管架荷載除應考慮管道的工作荷載、試驗荷載以及電纜橋架等常規荷載外，還需結合當地氣候條件綜合考慮臺風、積雪、冰凍等極端天氣因素對管架承載的影響。

1.6 管道的其它特殊要求

1.6.1管道防靜電接地設計

依據《防止靜電事故通用導則》GB 12158-2006規定，對輸送易燃易爆介質的物料管道需進行靜電接地。靜電接地的具體做法，可以按照《化工企業靜電接地設計規程》HG/T 20675-1990規定執行。對氫氣等有專項設計規定的介質管道，還應滿足專項設計規定的要求。

1.6.2 管道防雷接地設計

依據《石油化工裝置防雷設計規范》GB 50650-2011的相關要求，結合工程建設項目的特點，室外管道可考慮將管道防靜電接地和管道防雷接地合為一體進行設計。

1.6.3 管道伴熱設計

(1)管道伴熱方式有內管熱管伴熱、外管熱管伴熱、夾套伴熱、電伴熱等四種。常用的伴熱介質有熱水、蒸汽、熱載體和電熱等四種。

(2) 在廠區室外管道設計時，常用管道伴熱方式有外管熱管伴熱和夾套伴熱二種，常用的伴熱介質有熱水和蒸汽二種。室外管道伴熱方式的選用原則、伴熱方式的確定以及伴熱介質溫度、壓力確定，按照《石油化工管道伴管及夾套管設計規范》SH/T 3040-2012規定的要求進行設計。

1.6.4 管道熱補償設計

在廠區室外管道熱補償設計時，首先應考慮采用自然補償、“Π”型補償器。當采用自然補償、“Π”型補償器有困難時，也可用波紋補償器。

但值得注意的是抗震設防烈度在6度及以上地區的管道補償器不宜采用填料函式補償器，尤其是對于在有毒及可燃介質管道中嚴禁采用填料函式補償器。

1.6.5 管道抗震設計

(1) 對抗震設防烈度在6度及以上地區的管道，必須進行抗震設計。

(2) 抗震設防烈度必須按國家規定的權限審批、頒發的文件(圖件)確定。

(3) 管道、閥門等管道組成件宜采用鋼質制品。

(4) 自力跨越道路的拱形管道應有防止傾倒的措施。抗震設防烈度為8度、9度時，不應采用自力跨越道路的拱形管道。

(5) 管架上應設有防止管道側向滑落的措施。

(6) 管道應合理設置導向支架。

(7) 對抗震設防烈度為8度、9度的設計管道應進行抗震驗算，管道抗震驗算條件和詳細要求按《石油化工非埋地管道抗震設計通則》SH/T 3039-2003規定進行。

1.6.6 管道防風設計

在高海拔或沿海地區，室外管道應設置導向支架，進行防風設計。設計時，管道防風設計導向支架設置可與管道抗震設計導向支架統一考慮。

1.7 管道絕熱

1.7.1 管道保溫

具有下列工況之一的設備和管道應進行保溫:① 外表面溫度大于50℃以及外表面溫度小于或等于50℃但工藝需要保溫的設備和管道；② 介質凝固點或冰點高于環境溫度(系指年平均溫度)的設備和管道。

(2)不保溫設備和管道的表面防燙溫度為60℃，在下列范圍內的設備和管道應設防燙保溫：① 距離地面或操作平臺高度小于2.1m；② 距離操作平臺邊緣間距小于0.75m。

1.7.2 管道保冷

(1) 具有下列工況之一的設備和管道應進行保冷：① 外表面溫度低于環境溫度且需減少冷介質在生產和輸送過程中冷損失量者；② 需減少冷介質在生產和輸送過程中溫度升高或氣化者；③ 為防止常溫以下、0℃以上設備和管道外壁表面凝露；④ 與保冷設備或管道相連的儀表及其附件。

1.7.3 管道絕熱設計

管道絕熱、防潮層、保護層材料的性能以及厚度的計算應滿足《工業設備及管道絕熱工程設計規范》GB 50264-2013和《石油化工設備和管道絕熱工程設計規范》SH/T 3010-2013規定的要求。

1.8 管道防腐

管道防腐涂漆設計要求、常用防腐蝕涂料配套方案按照《石油化工設備和管道涂料防腐設計規范》和《化工設備、管道外防腐設計規定》的規定執行。

1.9 管道施工及驗收要求

(1)管道施工按照《工業金屬管道工程施工規范》、《施工現場設備、工業管道焊接工程施工規范》、《工業設備及管道防腐蝕工程施工規范》和《工業設備及管道絕熱工程施工規范》等規定執行。

(2)管道施工驗收按照《現場設備、工業管道焊接工程施工質量驗收規范》、《工業金屬管道工程施工質量驗收規范》、《工業設備及管道防腐蝕工程施工規范》和《工業設備及管道絕熱工程施工質量驗收規范》等規定進行。

2 結語

石油化工企業外管專業的設計是一項較為復雜，也是系統性比較強的工作，在設計過程中，除了要把握好上述各個相關的設計技術要點外，還要進行全面、綜合的考慮，并結合項目具體情況，因地制宜，精雕細琢，滿足各個方面的需要，同時要對設計中可能出現問題的環節加以重視，對設計技術要點進行細化。只有這樣，才能使外管專業設計更加經濟合理、安全可靠，從而有助于其橋梁紐帶作用的充分發揮。

1 HG/T20645-1998，化工裝置管道機械設計技術規定[S].

2 SH/T3039-2003，石油化工非埋地管道抗震設計通則[S].

3 國家質量監督檢驗檢疫總局特種設備安全監察局，全國壓力管道設計審批人員培訓教材(第二版)[M]. 北京，中國石化出版社，2012:339-340.

2017-02-22)

*邵 英：工程師，全國注冊化工工程師。1984年畢業于浙江省衢州化工廠職工大學無機化工工藝專業。長期從事化工工藝及供熱管道設計。聯系電話：(0571)89219622，E-mail：hzshy1234@163.com 。