關于石油化工裝置管道設計安全的若干思考與研究

張玉鑫　李文磊

摘 要：近年來，我國的經濟發展迅速，石油化工裝置的規模不斷的擴大。而在石油化工裝置中管道是生產順利展開的最重要組成部分之一，其除了肩負著連接職責以外，還是流體輸送工作的主要安全保障。只有切實做好管道設計工作，才可以有效防止意外災害的出現。并在保護環境的同時，實現資源的有效節約，為石油化工行業的可持續發展提供更為強有力的支持和保障。鑒于這種情況，文章首先簡單介紹了石油化工裝置中蘊含的幾點危險因素，然后提出了幾點保障石油化工裝置管道設計安全的建議，希望可以為石油化工生產工作的順利展開起到一定的借鑒作用。

關鍵詞：石油化工裝置;管道設計安全;若干思考與研究

石油化工裝置中介質多為有毒、易燃易爆物品，輸送過程中要特別注意，而確保介質在輸送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系統雖然也是密閉的，但因受很多因素的影響，很容易出現意外情況，比如泄露、破裂等，這些都有可能造成火災、爆炸、有毒物體泄露，給周圍的人造成傷害。為避免這種情況，本文特意對其進行了解，提出一些有效解決方法，希望能真正提高管道設計的安全。

1 石油化工裝置管道安全設計的基礎

石油化工裝置管道設計，應建立在系統的科學分析的基礎之上，符合法律法規、滿足國家和行業的規范標準，同時借鑒行業積累的經驗教訓。對管道及其中介質的性質進行定性定量分析，根據管道中的介質環境，結合腐蝕機理等，選取合適的管道元器件材質、壁厚、類型;對高溫管道、敏感設備管口連接的管道進行應力分析，對往復式壓縮機進出管道、兩相流管道進行振動分析等，優化管道走向，布置合理的支吊架，以減小外荷載及溫度荷載產生的應力和設備管口受力，校核法蘭泄露情況，避免共振的產生。

2 石油化工裝置中的危險因素分析

2.1 中毒危險因素分析

進行石油化工生產的很多原材料，還有生產得到的成品、半成品以及雜質等，很多都蘊含著一定的毒性，屬于職業性接觸毒物，工作人員在進行生產工作的時候，這些毒物會從皮膚以及口鼻等器官進入到他們的身體里面，影響到他們的身體機能，使他們的身體健康遭到破壞，甚至會直接影響到生產操作人員的生命安全。

2.2 火災爆炸因素分析

在進行石油化工生產過程中會出現大量的粉塵、油氣以及可燃氣體，當它們在空氣中的濃度達到極限以后，只要出現一點火花就有可能引發火災爆炸;而可燃液體在遇到明火，抑或超過自燃點的可燃液體泄露到空氣當中，都可能引發火災。這種情況會對周邊建筑物、生產設備以及工人安全產生造成極大的威脅，導致比較大的財產損失，甚至會導致毀滅性的災害產生。

2.3 反應性危險因素分析

在石油化工生產時，一般會出現各種化學反應，這些化學反應總的來說主要分為吸熱以及放熱兩種類型。放熱反應的危險性要強于吸熱反應，特別是像部分鹵化反應和硝化反應這些有強氧化劑應用的生產更是極度危險，只要有一點偏差的出現所造成的后果可能都是無法預料的。此外，在進行石油化工生產時，如果使用的原材料擁有極強的反應活性，那么就會有可能導致嚴重的意外事故產生，影響到工作人員的人身安全。

3 優化措施分析

3.1 預防管道密封失效

防止密封失效對于石油化工安全生產具有實際意義，具體內容如下所述：第一，選用配套的法蘭、墊片和緊固件。加強法蘭與閥門、設備管口等的配套性，避免材料性能差異破壞密封效果。管道等級分界位置使用的金屬墊片，應以硬度法蘭為主，并注重其完整性，以免降低密封效果。另外，法蘭的選用要與密封要求相匹配，最大程度的加強密封處理效果。第二，防止閥門泄漏。結合實際介質情況和設計工況，選擇適宜的閥門內件及填料。高壓管線上使用的小閥門，要求閥門兩端出廠自帶短管，可以避免現場焊接產生的熱量對密封面造成損傷，以防管道內可燃介質泄漏，維護生產安全。

3.2 防止機械破壞

①根據管道所處環境選擇合適的材料。選擇耐低溫材料，在低溫條件下能減少脆性破裂，還能提高其耐用性。另外，根據地形和環境選擇材料時，設計人員最好對材料進行測試，模擬同樣的環境，然后對其進行作業，查看在同樣的環境下所產生的效果，通過這種模擬實驗來確定管道安全，解決存在的問題。根據管道中介質最苛刻工況選擇合適的管道材料，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。金屬材料在溫度達到一定程度之后，就會產生蠕變，從而產生斷裂，這樣一來，必然會出現介質泄漏的情況。所以，在設計管道之時，要對這方面進行預防，根據具體工況、環境來選取適宜的材料，這樣才不會出現安全問題;②防止疲勞破裂。金屬材質的管道如果長時間負荷超載或者是在溫度波動嚴重的環境下下作業，極易發生疲勞，嚴重的會直接斷裂，造成泄漏。所以，在使用管道之時，機械破壞對管道安全運行有很大影響，要加以預防避免。

3.3 預防管道腐蝕損害

管道腐蝕問題較為復雜，需要結合實際情況，采取特異性處理措施。其一，均勻腐蝕。在管道設計中，可通過耐腐蝕性材料的選用或增加管道腐蝕余量的方式，檢測管道的管壁厚度，全面監控均勻腐蝕問題，并采取整改處理措施。根據具體情況選用超低碳、雙相不銹鋼等材質，亦可有效降低腐蝕問題。其二，應力腐蝕。應力腐蝕是石油化工裝置管道較為常見的問題。在管道設計時，應當進一步明確熱處理的基本要求，最大限度的削弱參與應力。其三，局部腐蝕。局部腐蝕也會造成嚴重的生產安全事故，需要引起高度重視。在管道設計過程中，要盡可能的避開螺紋連接和承插焊連接。對于材料等級有差異的管道，需保證焊接鋼材的質量安全，提升生產安全指標。

3.4 減少應力破壞的情況

石油化工裝置管道中經常會出現應力破壞的情況，想要降低出現危險的情況，就應該要降低出現應力破壞的情況，更好的提高管道設計的安全性。應力的破壞會造成管道的破壞，而與管道內壁厚度出現問題的情況相比，通常情況下應力產生的破壞會對管道造成開裂的情況，而且通常在出現這種情況之前不會有相應征兆，即一旦出現這種情況，管道就不能夠正常運行，大大的提高了危險性。所以，要制定更加有效的管道設計，減小持續應力和熱應力的影響，提高對應力破壞的應對能力，同時對管道進行的維護工作進行加強。而對于因為低溫出現的斷裂的情況，首先就要根據不同的溫度情況和環境，來進行管道的設計和材料的選擇，避免因為低溫條件而造成的管道的斷裂情況，提高管道的運行安全。除此之外，金屬材料在高溫的條件下會出現蠕變，防止材料因為高溫蠕變而失效，降低其出現斷裂的可能性，應對管道設計材料的使用情況進行監督和掌握，對溫度的變化進行控制，選擇更合理的材料，對于發生問題的源頭進行尋找并進行解決。

4 結語

綜上所述，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、可燃介質泄露，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，同時管理層也要加強重視，這樣才能真正確保其安全和規范，避免安全事故發生。

參考文獻：

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