石油化工裝置管道設計中的安全問題

李蓉蓉

（武漢金中石化工程有限公司，湖北武漢 430223）

石油為易燃易爆物品，運輸過程中要特別注意，而確保石油在運輸過程中不出問題的方法之一就是確保管道的安全性。當前，國內石油化工裝置管道設計雖然也是密閉的，但因受很多因素的影響，很容易出現意外情況，比如漏油、破裂等，這些都有可能造成爆炸、有毒物體泄漏，給周圍的人造成傷害。為避免這種情況，本文對其進行了解，找到有效解決方法，希望能提高管道設計的安全。

1 石油化工裝置管道設計的重要性

作為輸送設備，石油化工裝置管道內的介質形式一般有兩種：即液體和氣體。這兩種狀態的工藝介質一旦泄漏，將會給周圍的環境、人造成極大的威脅，甚至可能導致數年寸草不生。因此，在輸送過程中要特別注意，而在設計管道之時也要注意其安全性。不僅如此，管道安全設計達標，不僅能提高社會資源利用率，同時對保護環境、防止財產和人身安全受損都有很大的幫助。目前，國內的管道設計在安全性能方面存在一定的問題，隱藏著極大的安全隱患，必須通過一些方法來解決，這樣才能確保運輸安全，才能避免出現意外情況。

2 石油化工裝置的危險因素

2.1 火災爆炸

石油化工類介質多為易燃易爆危害品，需要妥善保存和運輸，一旦遇到特殊因子就可能出現爆炸火災等情況。而相對于其他爆炸物品的危害，石油化工裝置中運輸的物體對周圍環境以及人員的危害性可能更大，更容易帶來巨大損失和傷亡。

2.2 中毒

石油化工產品多為有毒物質，它能從肌膚或口鼻中進入人體，產生對人體有危害的物質，繼而對人體健康造成損害，所以，管道設計的安全是確保周圍工作和居住人員人身安全的重要保障之一。

2.3 反應性危險

在實際生產中，石油化工有兩種反應性危險，一種是吸熱，一種是放熱，放熱的危險性要遠超過吸熱，尤其是鹵素原子鹵化反應，一旦發生，后果不堪設想。另外，石油化工產品的部分原料反應活性大，不重視很可能造成安全事故。

3 石油化工裝置管道防護失敗的原因分析

3.1 機械對管道的破壞

機械破壞管道的原因有很多，比如管道所處地的溫度過低，造成材料溫度低于脆性轉變溫度，導致其失去韌性，繼而產生脆性斷裂，最終破損，產生氣體或者是液體的泄漏。另外，管道長期處于不穩定的環境中也容易產生一些問題，所以，機械破壞對管道安全的威脅性非常大，值得注意。

3.2 腐蝕帶來的管道破壞

腐蝕對管道防護的影響很大，損害性也很強。當管道內的液體或者是氣體具有一定腐蝕性時，長期在管道內流動會對其造成腐蝕破壞。亦或者是管道長年累月埋于地下，環境作用也會影響其防護，最終造成一定程度的腐蝕。另外，管道材料本身特性不同，也可能產生腐蝕。一般而言，腐蝕很難預料，只能盡量去預防。

3.3 安防裝置失效

石油化工類管道在裝置設計過程中都會設置安防裝置，例如：安全閥、補償器、膨脹節等都是比較常見的安防裝置。在裝置運行過程中，一旦出現安防裝置失效就會產生危害。比如安全閥失效，會導致管道或設備內壓力過高，若壓力無法及時泄放，很容易造成管道或設備破裂。補償器松弛會造成管道泄漏，膨脹節拉伸、壓縮量等計算錯誤，會造成其破壞，繼而導致物料泄漏。

4 石油化工裝置管道安全設計的原則

4.1 可實施性原則

設計人員在管道設計過程中，要注意其可行性，比如通過催化劑或者是改氣相進料等方式來測試管道的安全、可行性，這樣既能緩解管道反應強烈程度，同時對管道安全性強弱也有所了解。

4.2 避免復雜化

并不是越復雜的工藝越好，相反，越簡單的設計越利于管道運輸。而且設計越復雜意味著設備正常運行時所需要的條件越多，受到的干擾越多，這不僅不利于施工，同時對將來的使用也會產生阻礙。因此，在設計管道時，要盡量優化流程，各個設備最好獨立運行，避免一臺設備多種功能的情況出現。

4.3 管道原料及分級

由于石油化工設備和管道種類眾多，類型各有不同，因此在不同的溫度、壓力等環境下的表現差異也很大。例如：在設計過程中，要注意材質相同、壓力等級不同時，閥門、法蘭、墊片等要選擇高壓力等級的材料。

5 提高石油化工裝置管道安全設計的策略

5.1 防止機械破壞

（1）根據管道所處的環境選擇合適的材料，低溫條件下盡量選擇耐寒材料，這樣既能減少脆性破裂，又能提高其耐用性。另外，選擇材料時，根據地形和環境的不同，若有低溫現象發生，在選材方面就要更加慎重。

（2）防止高溫破壞。管道設計中，要確保其安全使用，還要注意高溫因素，高溫對管道的破壞力也非常強。比如某些金屬材料在溫度達到一定程度之后，就會自行分解。也就是說，在溫度達到熔點且持續不變之后，管道材料就可能因為受高溫影響而變形或者是直接分解，這樣必然會出現破損和泄漏的情況。所以，在設計管道時，要對管材方面進行充分考慮，正確選擇不同條件介質應使用的管道材料，這樣才不會出現安全問題。

5.2 防止腐蝕破壞

造成管道腐蝕破壞的條件比較復雜，原因也很多，要想解決這一問題，就要在選材上下功夫。一方面，要確保材料的耐用性和抗腐蝕能力，另一方面，也要對管道的情況實時監督，一旦發現問題，要及時解決并上報，這樣才能將損失降低到最低點。比如當管道出現均勻腐蝕現象時，設計人員可以根據腐蝕速度計算出管道的使用時間，在下次選材時可以選擇耐用性更強或添加抗腐蝕化學藥物的材料，這樣能延長管道的使用期限，也能幫助設計人員更好地監督管道的使用狀況。再比如環境帶來的腐蝕，雖然時間較長且變化緩慢，但依然不可小覷。設計人員要根據實際情況、結合多方因素的影響，選擇合適的材料，以減少管道腐蝕的速度。另外，還要綜合考慮外界因素，并注意局部腐蝕，減少腐蝕對管道的影響，這樣才能保證管道安全。

5.3 防止密封失效，避免有毒物質泄漏

石化裝置的管道需要非常好的密封效果，才能確保不出意外狀況。然而，不少廠家為了經濟效益，在管道材料的使用上不嚴謹，且生產操作上存在一定的不規范性，導致產品不合格。這樣的管道投入使用，不僅存在安全隱患，同時也會增加介質泄漏的可能性。所以，在管道設計時，在根據介質條件正確選材的前題下，也要充分考慮管道材料的合格率，同時加強密封，確保產品安全。

5.4 優化管道設計

當前，國家在石油化工裝置管道設計方面有一套完善的標準體系，設計人員可依據相關內容進行設計。不過，管道設計本身就存在設計周期短、任務量大的特點，因此對組織協調性要求非常高。另外，各設計人員之間溝通配合的不到位也可能造成設計缺乏合理性、管道失去安全性。所以，要根據更科學合理的方案進行管道設計，同時也可利用計算機模擬技術進行模擬，確保其合格和完善性，及時調整發現的問題，提高管道設計的精準度。

5.5 提高管道設計者的綜合素質

缺乏創新意識，受以往工作習慣、自身思維的影響，很多管道設計者都會表現出無法主動思考的情況。在這種情況下設計管道，不僅無法保證其安全，同時還可能出現不嚴謹，導致管道設計不合理的情況。對于這一點，建議管道設計者要加強自身對工藝設計的理解、加強安全設計意識、認真研究并選用合適的管道用支吊架、提高自身的責任感和使命感，從而在設計中周全考慮、保證管道的安全穩定性。

同時，還可以學習和借鑒國內外優秀的設計理念和手段，提升自己的設計理念和專業知識水平，為石油化工裝置管道設計提供合理有效的建議和成品。

6 結束語

總的來說，石油化工管道設計時，要保證其安全性，提高其穩定性，避免有毒物質泄漏，就一定要從根本處考慮，盡量做到全面周到，這樣能避免這種危險情況發生。另外，管道安全設計對化工裝置的影響非常大，不僅需要與實際要求、生產條件、所處環境相結合，同時領導也要加強重視，這樣才能真正確保其安全和規范，避免安全事故發生。