石油化工管道设计问题的探讨

张 浩

（山西阳煤化工工程有限公司，山西 太原 030021）

引 言

石油化工的输送管道在输送物料的环节起着重要的作用。目前，各种管道一般是根据其使用方式和使用环境的不同而定义的，故而管道的种类繁多，样式各异。但是，一个优秀的管道设计，需要对管道的安置点、管道所受的应力情况、管道吊具的选择、工具原材料的选择等方面进行周全的考虑［1-2］。此外，一个好的施工服务和优质的材料也是其必要条件之一。

1 安置管道的几项基本原则

1）出气管道和安全阀门相同时，要沿着水流向上偏离45°的方向插入总管道，这样做可以防止插入时总管的液体流入分支管道。当安全阀上压力表头的值超过7MPa时，同样需要采取有一定角度的方式插入。

2）当泄压总管出口的水平位置高于安全阀时，需要对手动阀门进行调节，所以手动调节放液阀门要安置在人员操作方便接触到的地方；要定期排除掉聚集在袋形管道中的液体，且液体排放到密闭系统中；同时，为了避免液体在袋形管段温度较低的管道节点发生凝固，要做好防冻工作，避免管道发生损害。

3）尽可能地多采用无缝隙的直型管道。假如采用焊接的方式形成的直管道，焊缝的间距应该大于200mm，管道弯头采用1.5DN的规格，而且必须经过严格的探伤检测，合格后方可将外管安置到管道中。在选取内外管材质时，由于管道会因环境变化发生正常膨胀，为了防止内外管道相互阻碍彼此的膨胀，二者的材质必须相同。

4）泵入口管道的管程应该尽量直且短，布置时不应有气袋或液袋，顶平还是底平根据管道走向确定。这样，可以在管道直径发生变化时有效地防止气体聚集。

5）不能将法兰安装在跨越道路的危险介质管道的上方。对于阀门及波纹管安装时的净高要达到相应的安全要求。在有关事故消防设施上，消防气体、事故隔离栏等必须要放在显眼的位置，并确保这些设备随时能正常使用。

6）为了预防某些高凝固点且带有腐蚀性介质的液体聚积，必须水平安装调节阀的旁路和阀。

2 材料的选择

管道材料的选择恰当与否十分关键。相关调查报告的结果显示，在所有报道的安全事故中，因管道材料选取不合理引起的事故占据了14%［3］。

在管路设计中，应遵循如下选材原则：

1）法兰相连接处螺栓和垫片的设计。高压力规格的法兰需要密封比压相对较高，在使用金属垫片的时候，垫片的硬度要比法兰封面至少低HB30。这是由于，具有差异性规格的管道一般会在法兰的连接地方分开。可见，在选择金属垫片的时候，需要参照法兰的硬度要求。

2）进口设备与国产设备的匹配工作。由于国内外对于设备材料所需要的性能要求不一样，如，承受温度、压力等，造成进口设备与国内的法兰不匹配，经常会发生异常。这样便要求我们在法兰连接的地方，至少要预留一端为活套的法兰，以便在施工的时候对螺栓进行矫正。

3）隔热温度的设计

为了实现管路实际意义上的隔热效果，需要依照工艺、生产环境、工业介质以及现场的操作温度差异作决定。误差范围应在工程允许的级别内。

3 材料的选购

3.1 减少采购附加量

材料的采购量一般要多于预期量，大致的区间为2%～20%，材料之间的差异可引起采购附加量的差异。目前，随着科技的发展和制造技术的改进，施工前期损坏以及浪费材料量也随之减少。因此，以前的采购附加量标准已经不再满足当代施工建设的需求，减少采购材料附加量成了一项重要课题。

3.2 要求厂家提供必要的参数

在采购材料时，比较重要的参数往往会被忽略，以至于我们很难把握施工现场材料的特性，无法查档、无法核查问题材料等。管道建设所用的材料，都需要向厂家索要必要的文件。

3.3 现场材料验收

在施工现场使用建材时，不仅要核查必要的产品数量以及规格，还需要将材料的文件信息纳入考核范围之内，要保证必有的文件齐全、材料的技术参数以及发生缺陷原因等文件也应该齐备，若缺少此类文件，应当及时跟厂家取得联系，获得相应的文件，保证材料使用中出现问题时不至于无据可查。

4 管道设计过程中存在的不安全因素

1）运输氮气的管道入口处缺少必要的盲板，检修工程师在进入管道进行维修时，有开错阀门的可能性，这将导致高纯度氮气泄漏，威胁维修人员生命安全［4］。

2）易燃易爆区域缺少必要的监测仪器，如可燃有毒气体报警仪，致使易燃易爆物品泄漏无法提前预知，不能防患于未然。

3）在比较脆弱的管道接口处缺少必要的防护措施。此类问题需要及时处理，以防多条管道牵连受损。

4）管道布局缺少合理性，管道材料选择不合适，不能安全地防火防爆。

5）静电囤积的处理也是管道设计必须考虑的问题。静电囤积到一定量之后，会导致易燃易爆、有毒物质在运输过程中的发生安全事故［5］。

5 石油化工管道设计的注意问题

5.1 管架设计

管道设计和管架设计相辅相成，同样重要，不适当的管架设计会导致仪器和管道的损坏。所以，要同时注重管架和管道设计。

1）管架设计中要尽量减少弹簧架的使用，弹簧架有其特有的缺点，如，安装麻烦，且时间久了可靠性会下降，所以，弹簧架中非常重要的部件定位销不能随便地安卸。

2）一条管线限定只设一个支撑架，若是负载较大，则需要设置多个支撑架，支撑架之间有导向支架连接。吊架是一个不稳定结构，它有一个转向角，所以，一条管道不适合安装多个吊架，这对于管道的稳定性是至关重要的。

5.2 管道布置

管道布置也是石油化工管道设计的一个重要课题。从功能上而言，要安全可靠地运输化工产品；从其他方面考虑，则需要配合工厂设备的布置以及生产的要求。

1）管廊附加余量要符合基本要求。

2）管道中的安全阀布置应因地制宜，科学合理。如，安全阀与总管接头处有凝液倒流的隐患时，需要对安全阀正确安装来消除这个隐患。

3）夹套管的布置。管段需要有较高的焊缝质量，要对管件和弯头有适当的控制，在没有达到安装标准及要求时不能随意装配外管。

4）泵入口管道布置。泵入口处管道应随所运输化工产品的不同而不同。大多数情况下，为了保证化工产品的运输效率，泵口入口处管道尽量要直而短。

5）不同环境下采取不同的管道布置，以减少管路出现问题的风险，及时发现管道铺设中存在的问题，采取措施，防患于未然。

6 结束语

管道是石油化工产品运输的必要工具，整个化工产业的发展离不开管路的铺设。这就需要管道设计者在进行管道设计时周全考虑问题，不能忽略设计中的任何一个细节，严格按照相应的标准和要求进行设计。

［1］ 贾文武.浅谈石油天然气长输管道设计模式的发展［J］.科技创新导报，2010（31）：3-7.

［2］ 彭嘉一，蔡文婷.石油化工装置中塔的管道设计要点［J］.价值工程，2011（3）：292.

［3］ 陈永亮.石油化工装置中低压大口径管道设计探讨［J］.炼油技术与工程，2010，40（7）：29-33.

［4］ 陈让曲，张爱显，张煜.石油化工装置管道设计安全［J］.炼油技术与工程，2010，5（2）：58-59.

［5］ 黄爱霞.石油化工装置管道工艺设计探讨［J］.山西化工，2010，7（3）：26-28.