化工儲罐區管道工藝與配管工藝分析

王 娟

（上海電氣集團國控環球工程有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

化工儲罐主要用于存儲化工原料，比如酸堿、醇等，因此對設備防腐性、使用壽命具有較高的要求，且需要確保管道安裝合理，配管設計達標，保證介質穩定輸送，否則易引發安全問題。為確保后續提出的化工儲罐區管道工藝與配管工藝應用路徑，更有針對性與適用性，因此，研究此項課題，具有十分重要的意義。

1 化工儲罐區的規劃布置

因為罐區的儲罐會儲存和輸送易燃易爆的物質，所以在對儲罐規劃和布置的過程中，必須嚴格按照國家相關標準要求進行規劃和布置，根據規范設置標準的防火間距，并設置防火堤，在防火堤外部還應該布置罐區泵。同時還需要準備相應數量和品種的消防器材，設置科學的接地裝置，有效避免出現靜電積聚的情況，最后企業相關部門還應該根據實際的經營情況，制定出更加科學的防火防爆技術和夏季降溫措施等內容。儲罐的圍堰設計規范儲罐的安全間距，確定儲罐的基礎面標高時，應充分滿足與之相關的泵的凈吸入頭的要求[1]。此外，在儲罐規劃布置階段，泵設計十分重要，其要點如下：

1）泵的選擇方法，具體內容為：收集泵的相關基礎信息，比如泵所在環境狀況，例如溫度、高度、出口裝置液面以及管線的長度等。在液面選取時要選取最低值。同時還要獲取溫度、流量值等操作條件，獲取介質名稱、介質比重、腐蝕性等介質物性，要進一步掌握介質內固體顆粒含量、溶解氣體體積分數等數據；流量確定，在已知最小流量以及最大流量的基礎上，需要根據實際流量大小來進一步確定泵的使用類型。若只獲取正常流量數據，則要充分結合工藝條件以及設備操作要求，進行安全系數的合理調整。如果只有質量流量，則要優先進行體積流量的換算；揚程選擇，同樣要依照泵所處的不同位置進行綜合分析，借助伯努利方程進行泵的楊程求解；泵的高度確定，可以理解為泵軸中心線與吸入液面間的距離。通常來說，泵的基礎高出地面不應小于0.2 m，其具體高度應根據泵進口處放凈管的安裝高度確定。泵的安裝高度是后續管道配置布設的重要參考依據，因此在泵的高度確定過程中，需要消除外界因素對其造成的影響。例如泵吸入管道時所承受的阻力、泵輸送時的液體性質、所處環境的氣壓條件等[2]。

2）由于化工行業中存在大量可燃性、危險性較高的物質，因此在泵布置時需要盡可能采用露天方式或半露天方式，確保可燃液體泵布置在防護堤外，如果因為特殊因素需要在封閉式泵房內進行泵的設置，則要進行房間改造，避免泵房地面位于地溝中。同時，要做好通風處理，保證房間內空氣流通。至于泵房的門則要盡量向外開啟，確保當出現風險意外時，能夠第一時間疏散作業人員，并將原本的安全門數量拓展至2～3 個，要求其中一個能夠實現泵的進出。

2 化工儲罐區管道和配管相關工藝分析

2.1 配管工藝

罐區泵的配管設計，在設計過程中需要注意以下幾點：當泵布置在管廊下面時，進出管廊的配管管底距地面凈距除應滿足泵的檢修外，不應小于3.5 m。輸送腐蝕性介質的管道，不應布置在泵和電機的上方。水平吸入管道要避免由于熱膨脹而形成“袋形”。泵的配管要有足夠的柔性，泵口承受的反力必須在允許范圍內，輸送高溫或低溫介質時，泵的配管要經應力分析，配管形狀和長度應在熱應力允許范圍內。配管時要考慮泵的拆卸，公稱管徑小于或等于40 mm 的承插焊管道在適當的位置需設置拆卸法蘭。至于泵的水平吸入管則要最大程度防止出現因熱膨脹發生的變形；吸入管排出管的直徑需要依照實際計算結果進行設計，吸入管的直徑不可低于接口管直徑；進出口管線應與地面的高度維持在200 mm 以上，至于架空線則要控制在2 m 以上，坡度維持在0.3%。幾臺并列布置的泵的進出口閥門應盡量采用相同的安裝高度。當進出口閥門安裝在立管上時，一般安裝高度為1.2～1.3 m，手輪方位應便于操作。進出口管線因為震動幅度相對較大，容易影響介質的正常輸送，甚至危及管線的安全使用，因此要適當增加管道的柔性，進行材料替換，最大程度減少因抖動產生的不利影響；在泵進口處要安裝過濾器，用以過濾掉污染物、碎石、泥沙。通常來說，過濾裝置需要放置在切斷閥與接口管之間，這樣不僅可以簡化安裝作業，也有利于后期拆卸工作的進行。若輸送介質屬于易凝介質，則要采用固定式過濾器。該類型的過濾器對于細小粉塵的過濾效果極佳，至于不易凝固介質，則可使用臨時過濾器；要充分考慮介質以及操作要求，在進出口設置安裝掃線接頭。當輸送不易凝結介質時，可采用半固定掃線接頭，若輸送易凝介質，則要采用固定式掃線接頭。同時，在作業過程中，如果掃線蒸汽經過泵，則要保證安裝位置位于管線里側，盡可能貼近切斷閥，否則，要將其放置在切斷閥外側。

儲罐的配管設計，在設計過程中應遵循以下要點：

1）管口布置，將常壓立體式儲罐下部入孔，設置到斜梯下方位置。此外，還要根據實際需求，做好液位計聯箱管的設置。通常情況下，需要將其設置到與平臺或梯子相接近的位置，為安裝和儀表維修，創造有利的條件。

2）在配管過程中，需要對各類管道進行集中布置。在進行管墩敷設時，其應該高出地面，通常為300 mm，同時，將管徑最小管道的規定跨距作為依據，合理設置管墩之間的距離，避免儲罐支管存在交叉現象。

3）還要在管帶處，對跨橋進行合理設置，并且以800 mm 為臨界點，對跨橋底面最低處與管頂處的距離予以控制。針對切斷閥、插板，應該在物料總管進出界區完成設置，同時，在防火堤附近安裝。考慮到介質不同，會產生一定的區別，比如在儲罐氣相返回管道內，應避免下凹形現象的出現，通過這種方式，規避U形液封[3]。

2.2 管道施工

管道施工是儲罐區布置的重點環節，管道安裝質量將直接決定工程的建設效果。為此，在進行儲罐安裝作業以及管道施工時需要注意以下幾點：

1）儲罐安裝，在設備投入使用前要進行性能測試以及試運行，確保設備結構是否完整，有無裂痕等缺陷，并結合設備的合格證書，判斷設備性能參數是否達標；

2）管道安裝，在安裝開始前，需要由技術人員核對設計圖紙，明確設計內容與流程，了解安裝過程中采用的管道型號與規格。至于封閉管段，則要考慮在測量時可能出現的誤差，預留一定材料，并在安裝時，清理好坡口，保證坡口規范，易于后期加工。而在坡口加工過程中，若發現坡口有雜物，則可采用手動清理的方式，保證坡口整潔，并保證應力穩定，防止產生焊接裂紋；

3）施工管道需要具備一定的抗壓能力以及硬度，若情況允許，還要對管道進行加固處理，保證在后續的運輸過程中不會產生變形問題，直至管道預制完成后，清理好管道內部雜物，才可投入使用[4]。

3 工藝管道安裝風險控制策略

3.1 做好管線的檢查和驗收

在進行管道安裝工作中，管道的檢查和驗收工作影響管道整體質量的關鍵因素，因此，在進行審批時，建筑單位應該對管道自身質量進行重點關注和把控。

在進行管道檢查工作時，可以分為八個步驟：

3.1.1 清理

一般情況下，管道內壁會接觸到不用的工藝介質，容易黏結、淤積以及沉積各種材料，甚至會造成管道堵塞的情況，因此，在開展檢查工作時，應該對管道進行清洗，確保管道保持通暢。現階段常用的清洗方法一般有機械清理、化學清理、高壓水沖洗等。

3.1.2 緊固

緊固也是檢查工作中的重要環節，一般情況下，在閥門、法蘭發生泄漏時。如果密封面無損傷或損傷程度較小時，可通過緊固螺栓進行消除泄漏。

3.1.3 打磨

在管子或管件表面存在缺陷時可用打磨消除，但是壁厚減薄量不能超過壁厚實際的10%，且不超過管子或管件的負偏差。此外，如果閥門、法蘭的密封面損傷不嚴重也可以在運輸工作停止后，對閥門、法蘭的密封面實施打磨處理。

3.1.4 補焊

通常情況下，管道因腐蝕、沖刷等原因造成的局部壁厚減薄，情節矯情的管子和管件需要補焊；管子或管件出現裂紋，但是裂紋深度不超過壁厚的40%且可在裂紋處加工出坡口時需要焊接；閥門、法蘭的密封面損傷較重，但補焊后可修的。

3.1.5 更換管件

對于管道腐蝕嚴重，壁厚減薄較多、裂紋較大、應力較集中的部位管段在條件允許的情況下。應該考慮停工處理，更換管件。

3.1.6 更換閥門、法蘭、墊片、填料

一般來說，對于閥門無法啟閉，閥體及法蘭損壞時且在條件允許的情況下，應該更換閥門或者法蘭和墊片；對于墊片損壞嚴重，無法通過增加螺栓預緊力消除泄漏時，在條件允許的情況下，應更換閥門或墊片；對于因填料失效、缺失而引起的泄漏，可通過更換密封部位失效的填料或增加新填料的辦法來解決。

3.1.7 帶壓堵漏

當系統無法工作，且必須要消除泄漏時，可以采用帶壓堵漏，帶壓堵漏一般有以下幾種情況。卡箍法是用卡箍將密封墊卡死在泄露處而達到消除或泄露又稱為大卡子或抱箍；在泄漏的孔洞里鉆孔攻絲，火災泄漏點外焊接螺母然后進行封閉消除泄漏。

3.1.8 帶壓開孔

在管道堵塞或管段腐蝕、泄露嚴重且用其他堵漏方法無法處理時。可采用帶壓開孔一帶壓封堵-開旁路的來消除。

以上為管道檢查的具體方法和步驟。在進行驗收時，應在驗收前展開測試，并對結果進行記錄最后形成報告。同時對管段出現問題后及時進行報告，并派出專業人員開展調查，并制定好相應的緊急預案。同時在修理過程完成后，也要對管段現場進行二次檢查確保管段的安全性。

3.2 保證焊接質量達標

要想使焊接質量達到使用標準一般需要從兩個角度重點進行考慮。

1）在進行焊接工作中，對于消耗品焊接以及過程焊接要格外重視，同時要求現場條件與質量要求保持一致，且在焊接技術的選擇上也要嚴格監管。

2）為了確保焊接工作進展順利，焊接人員必須具備相關的專業技能，為使焊接工作可持續進行，焊接人員應定期組織培訓和考核。在進行焊接材料的選擇時，應選用性能良好，耐高溫的焊接材料。在選擇焊接參數時，一般需要考慮形狀因素，焊接材料，焊縫位置的確定以及管道平直度。在焊接方法上，普遍使用普通電流法，且在焊接時根據管壁厚度確定焊接層數。與此同時，在展開質量檢查工作時，要格外注重焊縫內部缺陷、外觀及平面度，如果發現問題應及時補焊。

3.3 做好防腐蝕工作

防腐工作也是確保管道可持續使用的重要因素，一般有電鍍防腐和緩蝕劑防腐兩種方法。電鍍防腐又包括陽極性鍍層和陰極性鍍層。其主要原理是利用氧化電勢高的抗氧性實現防腐效果。在開展防腐工作中，要注意鍍層的保護，避免受到腐蝕，進而達到管道防腐的目的。但是實際應用中，此種方式工藝程序相對較復雜且造價成本高，所以很少被采用。緩蝕劑防腐法一般是在易腐蝕的物質中加入緩蝕劑。從而達到抑制管道腐蝕和減慢管道腐蝕速度的目的，以此增加管道使用壽命。

4 結論

罐區對于化工行業而言，具有十分重要的地位，其中，管道工藝和配管工藝的使用，會對罐區使用安全性與合理性造成影響。因此，建議相關企業采取有效的工藝措施，做好管道和配管設計，以促進本行業的發展。