项目施工现场发现的管道设计问题

孟庆祥

(中海油山东化学工程有限责任公司，山东 济南 250101)

生产与应用

项目施工现场发现的管道设计问题

孟庆祥

(中海油山东化学工程有限责任公司，山东 济南 250101)

石油化工企业中管道设计与现场施工是密切联系的，本文作者结合自己参与的项目设计和现场施工技术服务，总结了管道设计过程中常见的几个问题，希望引起管道工程师的重视，在以后的工作中避免犯此类错误。

现场施工；管道设计；问题

管道设计是化工装置设计中的主体工作，设计水平对装置的投资、外观、操作、检修和安全等有着重大影响。管道设计又是一项繁琐复杂的工作，除了要完成装置内设备、建筑物的布置设计和工艺及公用工程的管道设计等工作，还需要向仪表、设备、建筑、结构、电气、电信、暖通和给排水等专业提供设计条件。这不仅需要设计人员掌握足够的专业知识，更要求设计人员注重细节。现实中，管道工程师往往因为一些细节没把握好而造成现场施工返工，增加了投资费用，耽误了工程工期。

本人在珠海某聚氨酯项目(该项目管道采用PDS进行设计)现场施工技术服务三个多月，很好地处理了现场出现的各种问题，包括施工方施工技术问题、业主现场变更和设计问题等。本文仅针对项目施工现场发现的几个常见管道设计问题进行探讨。

1 管道碰撞

现场施工发现，管道碰撞是设计中最常出现的问题，主要包括以下三种碰撞。

(1)管道间发生碰撞。管道设计时没有留足管道间距，而且现场施工存在误差，导致管道发生碰撞。管墩或管廊上管道的净距不应小于50 mm，法兰外缘与相邻管道的净距不得小于25 mm；管沟内管廊的净距不应小于80 mm，法兰外缘与相邻管道的净距不得小于50 mm；管道上装有外形尺寸较大的管件、小型设备、仪表测量元件或有侧向位移的管道应加大管道间距的净距[1]。

(2)管道和结构框架发生碰撞。为了支撑方便，管道一般会靠近柱子布置，而结构可能会在柱子和梁交叉处增加加强板(起减震作用)。但结构专业因为加强板是小部件，反馈的三维模型没有体现，导致管道专业检查模型时没能发现碰撞。对于这种问题，可以仔细核对结构二维条件，或者要求结构专业三维建模完整。管道和结构梁斜撑(见图1)、设备支撑梁发生的碰撞，管道设计时要注意管道距管廊或构架的立柱、建筑物墙壁或管沟壁的净距不应小于100 mm。

图1 管道碰结构梁斜撑

(3)管道和桥架碰撞。管道在进出界区处和桥架发生碰撞，如图2。桥架在外管廊上一般放置在最上层，在装置内也应尽量放置在最上层管廊上，放中间层会和管道交叉，容易发生碰撞。管道设计人应与仪表、电气和电信专业核对桥架位置，尤其注意界区处的管道和桥架是否相碰。

图2 管道和桥架发生碰撞

2 管架问题

(1)缺少导向架。管道设计时根据管道基本跨距设置了承重架，但是忽略了导向架的设置。除了考虑承重的因素外，还应注意到当管道需要约束，限制风载、地震、温差变形等引起的横向位移，或要避免因不平衡内压、热胀推力以及支承点摩擦力造成管道轴向失稳时，应适当的设置些必要的导向架，特别是在管道很长的情况下，更不能避免[2]。导向架最大间距的要求可以参见《压力管道设计及工程实例》。

(2)管架没有生根点。多层装置中，管架直接放置在钢格板上，下面缺少梁支撑。对于管道公称直径大于2寸或集中荷载大于100kg的支架不能放置在平台的钢格板上，必须落在梁上。这要求管道设计师在支架设计时要将支架荷载和位置提给结构专业，让其确定梁的类型和尺寸。图3为现场增加支撑梁后的施工情况。

图3 管架下增加支架支撑梁

(3)管托预留距离不够。由于距离不够，现场施工人员切短了管托长度，采用单螺栓管夹支撑管道，见图4。管架标准图(HG/T 21629-1999)上保温管托的长度是300 mm或450 mm，保冷管托是450 mm。另外，支吊架边缘与管道焊缝的间距不应小于50 mm，需要热处理的管道焊缝与支吊架的距离应不小于焊缝宽度的5倍，且不得小于100 mm。这要求设计人员在配管研究阶段就应该考虑到支架设置，提前预留出安装空间，合理布管。

图4 管托预留距离不足

(4)设备上生根的管架缺少预焊件。在需整体热处理的设备上焊接支架的，应向设备专业提出预焊件条件(包括预焊件位置，荷载和尺寸等)，让设备厂家在制造设备时即焊上预焊件。对于不需热处理的设备或者现场施工的储罐上的支架预焊件，可以现场焊接，但是要提报预焊件材料，并要求施工时躲开设备本体的焊缝。

另外，施工现场还发现的支架问题有：大管(液体管公称直径大于或等于500 mm，气体管公称直径大于或等于600 mm)做支架时，缺少管托；地面上的管架预埋件因为管线移位出现了闲置和支架下面没有预埋件只能打膨胀螺栓等问题。

3 仪表安装问题

(1) 温度计抽出空间不足。自控专业提出的仪表条件中要求温度计抽出方向自法兰口留有一定净距离，如600 mm。但是管道设计时没有引起注意，导致某些设备管口的温度计碰梁，无法抽出。现场只能割梁，对于不能割梁的，业主只好重新采购其它类型温度计。这种问题，只要设计时加以注意，可以通过调整管口的位置或角度，修改梁的位置等多种方式轻松解决。

(2)流量计前后直管段距离不足。平衡流量计前后直管段距离要求大于等于2D，放置在水平管道上；质量流量计宜安装在水平管道上，当在垂直管道上安装时，流体应自下向上流动，且出口侧应留有适当的直管段；转子流量计直管段距离要求前5D且不应小于300 mm，后3D，放置在流体流向由下而上的竖直管道上；涡街流量计前后直管段距离要求前15D后10D，可安装在水平或竖直管道上，当安装在竖直管道上时，如果测量的是气体，流体可取任意流向，如果测量液体，流体应自下向上流动。对于直管段距离要求不明确的，应该在配管时咨询仪表厂家。另外，要注意流量计口径和管径是否相同，如果需要设置异径，应该为同心异径。

(3)仪表阀门安装问题。现场出现一些仪表阀门相撞，导致无法安装(图5)。管道设计时只考虑了阀门法兰间的距离，忽略了仪表阀门控制器上气缸和手轮的安装空间要求。现场只好错开安装阀门，或者按照空间要求拉大管子间距。对于调节阀，应正立垂直安装于水平管道上，特殊情况下方可水平或倾斜安装，必要时需要设置支撑。另外，要注意仪表条件中阀门大小和管径是否一致，如要增加异径，则应选择偏心底平异径。

图5 仪表阀门碰撞

4 过滤器抽芯空间不足

为了滤除流体中的杂质，减少对泵的损伤，常在泵的入口设置过滤器。直通式T型过滤器安装在立管上时，应便于滤网的抽出；安装在水平管时，滤网抽出方向应向下或水平。Y型过滤器安装在水平管道上时，滤网抽出方向应向下。由于设计人员的疏忽，过滤器周围没有预留出滤网的抽出空间，见图6，现场只好调整过滤器的位置或角度。如果泵的入口安装临时过滤器，应在入口管道上设置一段法兰短节，其长度至少比临时过滤器的长度大0.1 m，并且配备一个与临时过滤器厚度相同的垫环[3]。

图6 过滤器抽芯空间不足

5 管道材料等级变换问题

管道材料等级的变换是管道设计过程中经常遇到的问题，特别是阀门处压力等级和材质的变换，具体做法分为三种：①同压力等级不同材质,应在法兰处变换；②同材质不同压力等级，应在法兰处变换，在低压力等级材质里选择高压力等级法兰，以保持壁厚相同；③不同压力等级不同材质，应在法兰处变换，法兰材质与管道相同，在低压力等级材质里选择高压力等级法兰[4]。要注意紧固件和垫片的选材，一般做法是压力等级和材料都从高。总之，管道材料等级变换应避免在焊点处分界，因为不同材质或者不同压力等级的管件之间壁厚的差距可能会很大，这样会增加施工难度。现场有些管道的材质在法兰后变换，施工时只能按照《石油化工异种钢焊接规程》选用合适的异种钢焊材进行焊接；而压力等级在法兰后变换的，因为法兰和管道壁厚的差异，按照《压力管道规范 工业管道》“第4部分：制作与安装”中的“不等壁厚对接焊件的端部加工“进行施工。

6 平台设置问题

(1)联合平台到罐顶平台缺少踏步。为了储罐间操作方便，在两排储罐间的管廊顶部设置了联合平台，但是忽略了联合平台和罐顶平台间存在的高差，没有设置踏步。两个平台高差小于或等于300 mm时，不需设中间踏步；但高度差大于300 mm时，需增设中间踏步[5]。对于需要增设踏步的，管道设计师应向结构专业或设备专业提出条件。

(2)取样口没有设置平台。管道设计人本想让业主在此处使用移动平台，但是该反应釜取样口离地面有4 m多高(见图7)，业主采购的移动平台只有1.8 m。最后，现场只好补充设计了取样平台，而且为方便操作人员上下，采用斜爬梯。

图7 取样口没有平台

另外，项目施工现场还发现了因为管道轴测图中管线流向错误或缺失导致阀门安装方向错误，离心泵入口管上的偏心异径没有顶平安装等问题。

其实，在从事繁琐复杂的石油化工管道设计过程中，难免会出现各种各样的失误和过错，我们管道设计师要从这些失误和过错中总结经验教训，并分析产生问题的原因，给出解决方案和预防措施，不断总结和完善，才能逐步提升设计水平，才能为项目顺利施工和业主按期开车提供保障。

[1] 中国石油化工集团公司配管设计技术中心站.SH 3012-2011 石油化工金属管道布置设计规范[S].北京:中国石化出版社,2011.

[2] 徐宝东,齐福海.化工管路设计手册[M].北京:化学工业出版社,2011:822.

[3] 李铁军.泵类设备的管道设计及常见问题分析[J].当代化工,2014,43(8):1532-1535.

[4] 王玉春.浅议配管设计中的常见问题[J].石油化工设计,2013,30(4):47-49.

[5] 中国石油和化工勘察设计协会.HG/T 20546-2009 化工装置设备布置设计规定[S].北京: 中国计划出版社,2010.

(本文文献格式：孟庆祥.项目施工现场发现的管道设计问题[J].山东化工,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

孟庆祥(1989—)，男，山东济南人，硕士研究生学历，助理工程师，从事化工管道设计工作。

TQ055.8

B

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