項目施工現場發現的管道設計問題

孟慶祥

(中海油山東化學工程有限責任公司，山東 濟南 250101)

生產與應用

項目施工現場發現的管道設計問題

孟慶祥

(中海油山東化學工程有限責任公司，山東 濟南 250101)

石油化工企業中管道設計與現場施工是密切聯系的，本文作者結合自己參與的項目設計和現場施工技術服務，總結了管道設計過程中常見的幾個問題，希望引起管道工程師的重視，在以后的工作中避免犯此類錯誤。

現場施工；管道設計；問題

管道設計是化工裝置設計中的主體工作，設計水平對裝置的投資、外觀、操作、檢修和安全等有著重大影響。管道設計又是一項繁瑣復雜的工作，除了要完成裝置內設備、建筑物的布置設計和工藝及公用工程的管道設計等工作，還需要向儀表、設備、建筑、結構、電氣、電信、暖通和給排水等專業提供設計條件。這不僅需要設計人員掌握足夠的專業知識，更要求設計人員注重細節。現實中，管道工程師往往因為一些細節沒把握好而造成現場施工返工，增加了投資費用，耽誤了工程工期。

本人在珠海某聚氨酯項目(該項目管道采用PDS進行設計)現場施工技術服務三個多月，很好地處理了現場出現的各種問題，包括施工方施工技術問題、業主現場變更和設計問題等。本文僅針對項目施工現場發現的幾個常見管道設計問題進行探討。

1 管道碰撞

現場施工發現，管道碰撞是設計中最常出現的問題，主要包括以下三種碰撞。

(1)管道間發生碰撞。管道設計時沒有留足管道間距，而且現場施工存在誤差，導致管道發生碰撞。管墩或管廊上管道的凈距不應小于50 mm，法蘭外緣與相鄰管道的凈距不得小于25 mm；管溝內管廊的凈距不應小于80 mm，法蘭外緣與相鄰管道的凈距不得小于50 mm；管道上裝有外形尺寸較大的管件、小型設備、儀表測量元件或有側向位移的管道應加大管道間距的凈距[1]。

(2)管道和結構框架發生碰撞。為了支撐方便，管道一般會靠近柱子布置，而結構可能會在柱子和梁交叉處增加加強板(起減震作用)。但結構專業因為加強板是小部件，反饋的三維模型沒有體現，導致管道專業檢查模型時沒能發現碰撞。對于這種問題，可以仔細核對結構二維條件，或者要求結構專業三維建模完整。管道和結構梁斜撐(見圖1)、設備支撐梁發生的碰撞，管道設計時要注意管道距管廊或構架的立柱、建筑物墻壁或管溝壁的凈距不應小于100 mm。

圖1 管道碰結構梁斜撐

(3)管道和橋架碰撞。管道在進出界區處和橋架發生碰撞，如圖2。橋架在外管廊上一般放置在最上層，在裝置內也應盡量放置在最上層管廊上，放中間層會和管道交叉，容易發生碰撞。管道設計人應與儀表、電氣和電信專業核對橋架位置，尤其注意界區處的管道和橋架是否相碰。

圖2 管道和橋架發生碰撞

2 管架問題

(1)缺少導向架。管道設計時根據管道基本跨距設置了承重架，但是忽略了導向架的設置。除了考慮承重的因素外，還應注意到當管道需要約束，限制風載、地震、溫差變形等引起的橫向位移，或要避免因不平衡內壓、熱脹推力以及支承點摩擦力造成管道軸向失穩時，應適當的設置些必要的導向架，特別是在管道很長的情況下，更不能避免[2]。導向架最大間距的要求可以參見《壓力管道設計及工程實例》。

(2)管架沒有生根點。多層裝置中，管架直接放置在鋼格板上，下面缺少梁支撐。對于管道公稱直徑大于2寸或集中荷載大于100kg的支架不能放置在平臺的鋼格板上，必須落在梁上。這要求管道設計師在支架設計時要將支架荷載和位置提給結構專業，讓其確定梁的類型和尺寸。圖3為現場增加支撐梁后的施工情況。

圖3 管架下增加支架支撐梁

(3)管托預留距離不夠。由于距離不夠，現場施工人員切短了管托長度，采用單螺栓管夾支撐管道，見圖4。管架標準圖(HG/T 21629-1999)上保溫管托的長度是300 mm或450 mm，保冷管托是450 mm。另外，支吊架邊緣與管道焊縫的間距不應小于50 mm，需要熱處理的管道焊縫與支吊架的距離應不小于焊縫寬度的5倍，且不得小于100 mm。這要求設計人員在配管研究階段就應該考慮到支架設置，提前預留出安裝空間，合理布管。

圖4 管托預留距離不足

(4)設備上生根的管架缺少預焊件。在需整體熱處理的設備上焊接支架的，應向設備專業提出預焊件條件(包括預焊件位置，荷載和尺寸等)，讓設備廠家在制造設備時即焊上預焊件。對于不需熱處理的設備或者現場施工的儲罐上的支架預焊件，可以現場焊接，但是要提報預焊件材料，并要求施工時躲開設備本體的焊縫。

另外，施工現場還發現的支架問題有：大管(液體管公稱直徑大于或等于500 mm，氣體管公稱直徑大于或等于600 mm)做支架時，缺少管托；地面上的管架預埋件因為管線移位出現了閑置和支架下面沒有預埋件只能打膨脹螺栓等問題。

3 儀表安裝問題

(1) 溫度計抽出空間不足。自控專業提出的儀表條件中要求溫度計抽出方向自法蘭口留有一定凈距離，如600 mm。但是管道設計時沒有引起注意，導致某些設備管口的溫度計碰梁，無法抽出。現場只能割梁，對于不能割梁的，業主只好重新采購其它類型溫度計。這種問題，只要設計時加以注意，可以通過調整管口的位置或角度，修改梁的位置等多種方式輕松解決。

(2)流量計前后直管段距離不足。平衡流量計前后直管段距離要求大于等于2D，放置在水平管道上；質量流量計宜安裝在水平管道上，當在垂直管道上安裝時，流體應自下向上流動，且出口側應留有適當的直管段；轉子流量計直管段距離要求前5D且不應小于300 mm，后3D，放置在流體流向由下而上的豎直管道上；渦街流量計前后直管段距離要求前15D后10D，可安裝在水平或豎直管道上，當安裝在豎直管道上時，如果測量的是氣體，流體可取任意流向，如果測量液體，流體應自下向上流動。對于直管段距離要求不明確的，應該在配管時咨詢儀表廠家。另外，要注意流量計口徑和管徑是否相同，如果需要設置異徑，應該為同心異徑。

(3)儀表閥門安裝問題。現場出現一些儀表閥門相撞，導致無法安裝(圖5)。管道設計時只考慮了閥門法蘭間的距離，忽略了儀表閥門控制器上氣缸和手輪的安裝空間要求。現場只好錯開安裝閥門，或者按照空間要求拉大管子間距。對于調節閥，應正立垂直安裝于水平管道上，特殊情況下方可水平或傾斜安裝，必要時需要設置支撐。另外，要注意儀表條件中閥門大小和管徑是否一致，如要增加異徑，則應選擇偏心底平異徑。

圖5 儀表閥門碰撞

4 過濾器抽芯空間不足

為了濾除流體中的雜質，減少對泵的損傷，常在泵的入口設置過濾器。直通式T型過濾器安裝在立管上時，應便于濾網的抽出；安裝在水平管時，濾網抽出方向應向下或水平。Y型過濾器安裝在水平管道上時，濾網抽出方向應向下。由于設計人員的疏忽，過濾器周圍沒有預留出濾網的抽出空間，見圖6，現場只好調整過濾器的位置或角度。如果泵的入口安裝臨時過濾器，應在入口管道上設置一段法蘭短節，其長度至少比臨時過濾器的長度大0.1 m，并且配備一個與臨時過濾器厚度相同的墊環[3]。

圖6 過濾器抽芯空間不足

5 管道材料等級變換問題

管道材料等級的變換是管道設計過程中經常遇到的問題，特別是閥門處壓力等級和材質的變換，具體做法分為三種：①同壓力等級不同材質,應在法蘭處變換；②同材質不同壓力等級，應在法蘭處變換，在低壓力等級材質里選擇高壓力等級法蘭，以保持壁厚相同；③不同壓力等級不同材質，應在法蘭處變換，法蘭材質與管道相同，在低壓力等級材質里選擇高壓力等級法蘭[4]。要注意緊固件和墊片的選材，一般做法是壓力等級和材料都從高。總之，管道材料等級變換應避免在焊點處分界，因為不同材質或者不同壓力等級的管件之間壁厚的差距可能會很大，這樣會增加施工難度。現場有些管道的材質在法蘭后變換，施工時只能按照《石油化工異種鋼焊接規程》選用合適的異種鋼焊材進行焊接；而壓力等級在法蘭后變換的，因為法蘭和管道壁厚的差異，按照《壓力管道規范 工業管道》“第4部分：制作與安裝”中的“不等壁厚對接焊件的端部加工“進行施工。

6 平臺設置問題

(1)聯合平臺到罐頂平臺缺少踏步。為了儲罐間操作方便，在兩排儲罐間的管廊頂部設置了聯合平臺，但是忽略了聯合平臺和罐頂平臺間存在的高差，沒有設置踏步。兩個平臺高差小于或等于300 mm時，不需設中間踏步；但高度差大于300 mm時，需增設中間踏步[5]。對于需要增設踏步的，管道設計師應向結構專業或設備專業提出條件。

(2)取樣口沒有設置平臺。管道設計人本想讓業主在此處使用移動平臺，但是該反應釜取樣口離地面有4 m多高(見圖7)，業主采購的移動平臺只有1.8 m。最后，現場只好補充設計了取樣平臺，而且為方便操作人員上下，采用斜爬梯。

圖7 取樣口沒有平臺

另外，項目施工現場還發現了因為管道軸測圖中管線流向錯誤或缺失導致閥門安裝方向錯誤，離心泵入口管上的偏心異徑沒有頂平安裝等問題。

其實，在從事繁瑣復雜的石油化工管道設計過程中，難免會出現各種各樣的失誤和過錯，我們管道設計師要從這些失誤和過錯中總結經驗教訓，并分析產生問題的原因，給出解決方案和預防措施，不斷總結和完善，才能逐步提升設計水平，才能為項目順利施工和業主按期開車提供保障。

[1] 中國石油化工集團公司配管設計技術中心站.SH 3012-2011 石油化工金屬管道布置設計規范[S].北京:中國石化出版社,2011.

[2] 徐寶東,齊福海.化工管路設計手冊[M].北京:化學工業出版社,2011:822.

[3] 李鐵軍.泵類設備的管道設計及常見問題分析[J].當代化工,2014,43(8):1532-1535.

[4] 王玉春.淺議配管設計中的常見問題[J].石油化工設計,2013,30(4):47-49.

[5] 中國石油和化工勘察設計協會.HG/T 20546-2009 化工裝置設備布置設計規定[S].北京: 中國計劃出版社,2010.

(本文文獻格式：孟慶祥.項目施工現場發現的管道設計問題[J].山東化工,2017,46(11):117-119.)

Problems About Piping Design Found in Project Construction Site

MengQingxiang

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Co., Ltd.,Jinan 250101,China)

In petrochemical enterprises,the piping design is closely linked to project construction site. The author summarizes several common problems of piping design by participation in the project design and technical service in construction site,hoping to attract pipeing designers' attention,and to avoid making such errors in future work.

project construction site; piping design; problem

2017-04-09

孟慶祥(1989—)，男，山東濟南人，碩士研究生學歷，助理工程師，從事化工管道設計工作。

TQ055.8

B

1008-021X(2017)11-0117-03