化工装置中夹套管管道的配管设置

2020-01-12胡承诚

化工设计通讯 2020年8期

胡承诚

（国家能源集团神华工程技术有限公司安徽分公司，安徽合肥 230009)

化工行业包含着多个领域，其中最为看重管道设计的领域是石油运输领域。在石油运输领域中，管道一般是来运输石油的，而石油属于高危性液体，因此对于运输石油的管道设计格外的看重。一般来讲，运输石油的管道通常是双层的，一方面是为了避免一层管道不结实导致石油泄漏，另一方面是管道能对所运输的介质起到一定程度的保温作用，使被运输的介质在运输过程中不会因为周围温度过低而导致介质凝结的现象，既保护了管道的坚韧性也保证了介质不泄漏的安全性。细化来讲，在石油化工产业中，利用管道来运输某种介质时，常常会出现由于介质本身具有特殊性而导致在运输的过程中不可避免地有一些介质攀附在管道壁上，这时如果管道的设计和材质没有按照介质的特性而建造的话，极有可能会发生行业失误，除去介质有可能具有黏性攀附在管道壁上这一因素，影响介质输送的原因还有可能是由于管道建设时没有充分考虑到管道的保温功能，对于一些在温度高的情况下才能顺利运输的介质来说，夹套管管道的设计不能满足随时调控温度的要求，极有可能会因为管道质量和功能的不合格而造成的运输失误以及最终石油或者其他液体介质质量的不合格。在普通的化工装置中，除了管道设置以外还有其他的工艺设置，即使管道设置很普通，但是在化工行业运输的过程中还是起着不能代替的重要作用。化工设置分许多种，其中夹套管的设置在化工设置中是比较特殊的装置，夹套管管道的特殊性源于它本身的设计以及运送介质的特殊性，它和普通的管道大体上是一致的但是又有所区别，在夹套管管道的设计中，只有真正地了解了夹套管的重要性以及特殊表现，才能从根本上提高设计技术。

1 对化工装置夹套管管道的发展概述

夹套管之所以能够一直在化工行业中保持着被持续应用的地位，主要是得益于夹套管自身强大的优势，在运输行业中，这种优势无疑会最大限度体现出来。一般的管道体作为普通管道运输平常的没有特性的液体或者气体时，管道自身并不需要有多么突出的优势，但是在石油运输中，一般的普通管道并不能满足石油运输的条件，相反还会因为管道质量的低下而造成一系列的失误，这时运用夹套管运输的好处则显而易见。夹套管是由两个管子组成的，并且这两个管子都是空心的，由于两个管子半径相同并可以把两个管子套在一起，这样一来，不仅解决了运输物质泄漏的问题，因为管道共有双层所以保温功能相比于其他普通管道的作用要好。运输的液体一般来说都是对化工行业的发展十分重要的物质，在运输过程中，如果管道是普通管道的话，则会一边流动一边散热，这样不仅大大降低了液体的质量，同时也会冲击化工工业的生产，使其生产稳定性遭到破坏。并且由于夹套管是由双层管道组成的，因此在设计时会有一定的难度和复杂性。正因为夹套管本身极具特殊性，因此在设计的过程中为了能够使夹套管发挥相应的作用还需要注意多方面技术的配合，兼顾夹套管多重功能的发挥。在夹套管的设计过程中，由于夹套管主要作用是运输介质，因此要考虑到对介质的保温作用，并且由于输送的介质大部分为液体，所以在设计时应该最大程度保证管道能够正常的通行，保证其流畅性，除了对夹套管管道技术有所要求之外，对于夹套管管道材料的选择也应该有所侧重，尽量选择具有保温功能的材料，最大限度地保证液体在运输过程中不会因温度低而造成凝结的现象，另外管道自身要具备受热均匀的能力，只有保证管道受热均匀，液体才不会因为温度骤降而发生形态的改变。如果管道的选材没有经过特殊质检，那么当管道受热不均匀时，根据热胀冷缩原理来看，管道的某一部位也会因为温度的变化导致管道的承压能力有所改变，这一现象不利用管道的长期使用，而夹套管的设计就是为了弥补这一空缺，使得被运输的液体能够因中间介质的保护而不受影响的运输，最终不影响化工行业的工程进度。

2 夹套管的优势以及被应用的领域中的问题

2.1 夹套管自身具有良好的保温功能

在化工生产中，最常用的推动化工行业发展的一种物质是石油，可以说化工行业的生产和发展与石油是息息相关的，虽然石油资源目前在我国还有一定的储备量，但是由于石油本身的特性使得石油运输行业在不断地想尽办法，以便于石油的运输能够又多又高效。关于石油的运输方式，最常见也是最通用的就是管道运输，石油具有流动性但石油也是易燃易爆的液体，因此在石油的运输过程中要时刻注意运输的安全问题，以免无意中的失误带来不可估量的损失。在化工行业的运输过程中，最常见的运输装置则是夹套管，夹套管由于是由两层管道组成的因此较普通管道的保温作用更加明显。石油在运输的过程中难免会因为外界的影响而产生受热不均的现象，在石油发生这一现象的同时，如果不及时采取措施避免这一现象的发生，那么极有可能会因为热度发生改变而导致最终运输的失败，或者是大大降低了石油的使用效益，延误了化工行业开展工作，当产生受热不均现象时，夹套管的作用就显而易见了，由于夹套管的中间部位是空心的，因此可以在中间部位上填充一定量的介质，从而防止因受热不均而导致管道的承压能力发生变化。用最高的效率来保障石油热损耗的降低，使得管道能够一直处于恒温状态，不被外界的温度变化所影响。尤其是在高温领域的应用，对于调节温度变化十分有效。但是夹套管也有相应的缺点，例如当石油在运输过程中发生泄漏时，由于管道有双层密封性，处理泄漏的液体并不十分容易。

2.2 夹套管中介质的填充成本比较高

即使夹套管能够在运输石油的过程中保证石油一直处于恒温状态，但正因为保持恒温状态因此在夹套管中填充的介质比较特殊，因此填充的成本相对来说也比较高。通常来讲，在夹套管中填充介质一般为热媒以及蒸汽，然而这两种介质都属于成本较高的介质，因此为了满足与其介质能够匹配的管道设备，需要付出更多的精力。热媒和蒸汽与夹套管是一种互为代替的状态，但由于目前替换技术要求比较高，因此需要付出极大的成本才能完成替换，同时也正因为二者可以替换的特殊性，不能找到其他相匹配的设备，所以当管道出现一些问题时，很难找到另外的替代物。由于管道运输的物质的特殊性，因此对于管道的制备材料也有很高的要求，必须要有高品质的材料来制备管道，才能保证管道的质量。

3 夹套管管道的构造

3.1 夹套管管道的设计

在夹套管管道的设计中，其中尤为看重管道的尺寸大小。在化工行业的石油运输过程中，管道的尺寸不仅会影响石油的运输效率，也会影响石油在运输过程中受到高温压力的作用，因此在夹套管的管道设置中，为了避免石油在运输过程中发生不必要的失误，对于管道的尺寸大小设计标准极为严格。夹套管的尺寸对石油运输的具体影响在于管道尺寸不同会改变运输物质的特性，在运输过程中由于高压发生变化，因此被运输的物质特性受到高压压迫之后的自身特性也会相应地发生改变。并且物质容易受到热胀冷缩现象的影响，尤其是对于化工行业的运输物来说，物质特性一旦发生改变，最终会影响化工产品的质量，更有甚者还会因为物质特性完全发生改变而不能用于化工工业的建设。夹套管的尺寸和设计位置稍微的发生一些偏差就可能导致一系列的后果。除此之外，夹套管的长度和宽度如果设计不标准也会增大或者减小管道自身的压力，假如管道自身的压力受管道长度的影响而不断增大，那么运输物的热损耗也会逐渐扩大，届时夹套管的保温作用跟不上热损耗的增大，最终导致运输物热量的丧失。按照以上的问题通过实践最终得出管道的尺寸应该始终控制在十五分米之内，才能保证夹套管作用的发挥。

3.2 夹套管管道包含的种类数目

夹套管管道的设计并不是由一种管道类型组成的，而是根据不同运输物或者化工行业的需求不同分为多种类型。由于常见的夹套管的填充物为热媒，那么则根据热媒的种类，可以将夹套管大致的划分为三种类型，这三种类型分别是热媒、热油和蒸汽，利用这三种热媒作为填充物，既可以保障夹套管管道的保温功能一直发挥作用，并且由于这三种类型的原理大体上是一致的，因此也可以将这三种热媒类型互为代替，但是在利用过程中要注意化工产业的环节是否相同，不同的环节之间利用夹套管保温的介质是不同的。

3.3 夹套管的热应力

导致夹套管热应力数值出现变化的主要因素还是因为管道的内管和外管所接触到的介质不同，因此内管道和外管道都会有不同程度的受热不均，当内外管道彼此的受热均匀程度不同时，内管道和外管道承受的压力就不尽相同，在这种情况下，为了能够保证液体的安全运输，就要分别对内管道和外管道的热应力的数值进行测量，不能因为直径相同就默认为内外管道的热应力数值相同。当计算出的内管道和外管道的热应力数值不相同时，相应的一些局部区域则会因为误差而发生膨胀的现象，而夹套管内的膨胀可随着压力进行位移，因此为了避免发生这一现象，就要尽可能地缩小外管道的直径，缩小内管道和外管道二者之间的差距，以此来预防受热不均现象的出现。

3.4 在夹套管管道相互连接处应用的材料

由于夹套管管道的特殊性，不仅要对管道内产生的压力有足够的承受能力，还要及时地调整保温作用，因此对于夹套管管道建设材料的选择也需要十分的慎重。在对夹套管进行焊接的同时还要注意到夹套管的材质特性，材质特性决定了其焊接方式，夹套管对于材料的选择并不是完全相同的，由于内管道和外管道的接触物不同，因此内管道和外管道的材料选择也是不同的，内管道一般直接接触到需要运输的物质，因此在选材时要注重对腐蚀性的抵抗并且还要选择有较强抗压能力的材料。但无论是内外管道，在选材时都要注重对厚度的选择，尽量选择较厚的材料，避免被腐蚀，除此之外，对内外管道的配件的焊接一般都是运用对焊的方式，这样才能保证配件之间的坚韧度。

3.5 夹套管连接时对坡度和跨度的要求

一般来说，在夹套管的铺设过程中，难免会遇到一些有坡度的铺设方式，对于习惯了平铺的夹套管来说，铺设有坡度的夹套管也是一项难题，首先平铺时不必考虑管内运输物质的流速或者流向问题，但是在遇见有坡度的铺设时，这些问题要逐一考虑到，要保证夹套管内的介质和遇到的坡度的方向始终是相同的，并且还需要单独设置疏水阀，以便于每个夹套管都能够及时地疏散聚集的水汽。由于每节夹套管的内外受压力度不同，内管道与外管道有膨胀误差，因此夹套管的长度需要根据管道的布置来进行决定，通常来说，一节夹套管的长度都会小于6m，夹套的阀门也要经由跨接管串接，而跨接管的连接要使用法兰，对于水平的夹套管来说，通常有三种办法来进行跨接管的连接。

4 夹套管中配件的选择原则

在进行夹套管配件的选择时，要观察到不同连接管之间的不同连接方式，一般情况下，选择三通是基于夹套管中支管的直径大小，并且三通的剖面一般都是由横剖和纵剖方式为主，因此在选择三通时还需要结合夹套管的使用情况进行合理的选择。夹套管的内管使用的弯头通常都会选择标准弯头，在没有特殊情况下，标准弯头的半径应完全符合内管的弯道处的大小标准，但在选择弯头或者安装弯头的过程中还需要注意一点，那就是内管道和外管道要有一定的间隔，并且符合计算出的热应力数值。另外在内管道的设计过程中，必须要有相应的以普通标准为40mm的定位板对其管道进行定位，并且定位板的选择材质一定要和内管道材质是一样的，这一举措是为了预防内管道与外管道的偏心，以上则是夹套管配件的选择原则。