浅析石油化工管道设计的影响因素及对策

冯嘉恩

黎明化工研究设计院有限责任公司，河南洛阳，471000

0 引言

近年来，国内石油化工业不断进步，相应的石油运输量也不断增加，在这个过程中，运输管道是关键，对管道的质量有了更高的要求。国内的石油化工产品输送管道质量有了很大的改善，但是管道设计还需进一步完善，石油化工的生产过程中，管道施工作业是相当重要的，要根据施工条件改进完善装置设施，不断优化装置的功效，以便更好地完成物料的输送工作。石油化工工艺管道是其生产体系中的关键环节，要持续把设备和工艺技术结合起来，增强生产成效[1]。

1 石油化工管道设计的基本概况

1.1 石油化工管道设计的相关内容

石油化工管道是指石油化工领域开展相关的石油及化工等需求能源的开发，再经过生产加工处理后，把加工后的能源输送到需要的地方所用的管道。近年来，国内的管道输送得到了很好的发展，大部分管道经过不断改进，能很好地完成各项程序及结合相对应的工艺技术，但是，因为石油化工产品大多是易燃、易爆及易腐蚀等的物品，在输送过程中，若出现管道泄漏，会对周边环境造成很大的污染，如果引发爆炸事故，还会危害管道输送经过地区人们的生命及财产安全[2]。这就要求设计管道的工作要更慎重、用心，技术要更高。设计前，要挑选管道材料，挑选防腐性能好的金属或合成材料，参与管道设计的所有从业人员在实施管道的建设时，要结合管道所处地理位置情况，例如，高度关注管道处在水路、高温及低温等环境特殊的区域或必经之地是冻土、深水区及情况不明的恶劣地势地貌，管道设计建设时，不能忽视这些环境因素，要根据具体情况因地施策。另外，管道设计人员要高度重视管道分布与管道设备安置中各环节的工作流程与方法，确保管道建设不出任何问题。同时，石油管道设计相关人员也要考虑整个管道建设的投入成本问题，科学合理地做好石油管道建设工程，促进其更好发展。

1.2 影响石油化工管道设计的因素分析

在开展石油化工管道建设工作中，首先，参与工作的人员要认真研究输送产品的特殊情况，如果是腐蚀强的危险物品，对应的设计师要不断加强管道的抗腐蚀性能，采用专门的抗腐蚀材料[3]。同时，管道设计工作者在开展管道设计时，务必要做好管道设计的密封性事宜，当下密封性的管道设计是关于阀门的处理与法兰设计，其中法兰设计要运用专门的设备。在管道设计过程中，要仔细检查管道建设所使用设备的密封性。同时还要考虑其自身在特殊环境中可能发生热胀冷缩的现象，所以，在设计处理中，要测量预留出管道变化空间，另外，管道长时间在温度特别高的条件下较容易出现弯曲变形与管道移位的情况；在温度特别低的条件下，管道易碎易断裂。因此，管道设计师要根据管道所处的环境特征，不断改进完善管道的设计。

1.2.1 密封效果

要不断改进增强管道的密封性能，不断减少管道渗漏事故发生。管道的法兰密封与阀门密封是两个很好的完成密封的特别关键的操作方法。法兰密封常用法兰、螺栓及垫片等方式。法兰的硬度与密封表面对密封效果有很大的影响，例如，若管道位置稍移动就会导致法兰密封效果不好的问题。为了管道能密封完好，防止阀门泄漏的问题，要熟练掌握阀门及法兰密封把控泄漏释放量。

1.2.2 进出装置

管道进出装置侧重在管道的分界点装切断阀，而且在装置侧设计8字盲板。目前，很大部分管道设计都存在误区，只是把8字盲板用在输送有毒或者可燃气体管道上，使得部分进出管道没有安装保护设施，这对管道有很大影响。所以，在设计进行中，要对8字盲板不断改进完善，这种做法可减少实际损伤中的误损伤，且不会给设计造成另外的损伤。

1.2.3 环境腐蚀情况

环境腐蚀也是影响管道安全操作的又一关键问题，主要因为自然环境的关系，使得管道周围的物质发生了一定的化学反应，从而对管道有一定的腐蚀现象。因为每个管道抗腐蚀性能不一样，所处的周边环境也不一样，因此管道腐蚀情况各不一样。倘若管道所处条件特别复杂，并且本身也有很多不足之处，那么本身抗腐蚀性能差，就更容易出现腐蚀问题。

2 石油化工装置工艺管道设计原则

2.1 全面性原则

石油化工装置工艺管道设计要坚持全面性原则，要整体注意到关系管道质量及运行使用的各种事项，还要考虑到管道以后的供求，进而改进做出改良的耐腐蚀性强的设计方法。第一，要按照石油化工装置的各环节程序思考工艺管道的建设，确保工艺管道是按照石油化工装置的规定完成作业的，在设计进行时不仅要积极借鉴原来好的设计方法，还要不断考察本设计的实际问题，不断考证分析方案，改进完善，做出适合的可靠设计方案。第二，在工艺管道设计中不能违背国家的法律法规，积极落实要求的相关规定政策，符合工艺管道的管理要求。

2.2 经济性原则

管道设计需要遵循经济性原则。首先，在石油化工装置管道设计中要遵守成排成组的原则，这样既可达到管道整齐美观的效果，还可减少管道施工中的花费，节省成本。其次，还要在石油化工管道连接的地方遵循短、直原则，特别是在合金钢管连接时，接头连接处的长度要尽可能短，增强管道设计连接的有效性。最后，要挑选可靠的管道材料，有针对性地挑选，更好地满足各管道之间的配置，以节约管道成本。

3 设计优化对策

3.1 完善管道的布置

管道布置是石油化工管道设计的根本，在管道摆放布置中要结合管道和化工装置整体，确保管道能正常开展工作[4]。第一，在管道布置工程中要最先想到管廊附加余量，管廊设计一般余量在百分之十到百分之二十之间，近年来，对管道建设技能要求越来越高，而且其对应的情况也越来越复杂，导致管廊余量不断提高，尤其是在热应力管道设计中还要应用π形补偿器的方式，以此达到热应力管道应用要求。第二，在管道安全阀出口设计中要确保管道上部顺流45°角接入总管，这样才能避免倒入支管现象。若安全阀出口比泄压总管低，要在低的地方装配手动阀门，方便随时清理废液。第三，夹套管要用无缝的，或者用无缝的焊接管件，内管连接缝之间的距离要大于2米，泵入口管道要特别短，要注重管道与泵相互适应。

3.2 数字化工艺管道设计

数字化管道技术在石油化工装置设计行业是比较先进的技术，采用数字化的方法增强管道设计工作，能更有效地完成管道建设和管道工程管理工作。其一，借助互联网技术可在石油化工装置工艺管道设计领域进行数据信息的全方位监测及定位追溯，另外，还可制定智能化的设计方案，可用专业化的数据信息来提升工艺管道设计的效果，增强管道设计的自动化运行操作。其二，可借助三维管道设计方法，即用PSMS等三维技术设计管道模型，不断改进石油化工装置工艺管道的设计。根据不同的输送类型模拟管道保温、防腐及快速降温程序，尽量让管道处在恒温条件运作，不断提升管道的安全性能。

3.3 采用防渗沟方案

在石油化工装置运行过程中，为了减少石油化工企业在生产及输送中，由于产品泄漏对所处区域环境的污染，尤其要在各个设计环节注重保护地下水的清洁，积极采取措施，防止地下水的污染。常见的污染源有含油污水管道及轻污油管道，由于管道是被埋在地下，检测难度大，长期存在污染介质。因此，可采用防渗沟、防渗膜或防渗套管的方法，做好埋地污水管道的防渗设计与施工建设。

3.4 加强现代技术在石油化工管道设计中的运用

每一次管道设计工程工作都是一次挑战，因为每次遇到的很多问题都是不可预测的，要用到大量数据信息，要先分析研究，逐渐推导结果，再应用到设计建设中。因此，在开展石油管道的设计工作中，可借助GIS等高科技，开展管道运行地区周围环境的检测，利用其输出的数据，更好地了解管道运行环境，还可借助数字的模拟技能，模拟管道运行情景，再根据模拟数据对石油管道运行最大限度地实现还原，这样可以提前预知有可能在实际的石油化工输送中遇到的各种新情况，从而提前对管道进行改善。要高度注重管道建设质量，在管道设计时，可借助相关的智能设备，来检测产品的参数，对管道的内壁及应力做检测，用数据检测的方法获取管道运行情况，此技术还能很快地检测到管道的抗腐蚀性能，方便排查管道运输问题，及时处理解决问题。

3.5 提高相关人员的综合素质

在开展管道设计工作中，设计人员要加强专业化学习，不断加强管道的防腐蚀性能和封闭性能理论知识的学习，要创新发展新思维，尝试用新技术改良管道设计水平，同时，要在探索中运用不同种类的管道设计材料。另外，因为管道设计从业人员有时要在环境恶劣的条件下开展管道设计工作，要考察所处环境的自然地质、气候状况，因此从事管道设计的人员要懂得各方面的知识，要不断加强学习所涉及的地理与物理等方面欠缺的知识。与此同时，在开展石油化工管道设计过程中，相应的设计人员要高度注意安全，学习安全防护知识，从细节做起，严格落实工作事项，最大限度地避免存在的安全隐患。

3.6 加强有关人员对管道设计的重视程度

管道运输领域在开展管道的施工建设过程中，涉及的相关负责人要高度重视这项工作，不能把重视度只停留在管道的施工及修建当中，要从管道设计开始做好每项工作，有些管道输送的问题在管道设计开展时就要注意防范。相关的管理人员要严格招聘，管道设计人员在选拔任用时，要专业对口，有合格的资格证书。同时，要明确管道设计责任，规范设计细节。针对石油化工产业的特殊性，尽可能地分级设计，这样有利于在特殊条件下的设计管理，也有利于各学科人才相互合作共同实施工作，提高管道运行质量，具体实施管道设计时，要严格按照各环节流程开展工作，先分级再汇总，再不断检查审核，明确工作分工，实行奖罚政策，加强设计人员的责任意识，促进管道设计的高质量发展。

4 结语

综上所述，石油化工管道设计与石油化工项目安全生产、经济效益有直接的关系，由于管道的特殊性质，在进行管道设计时，只有充分考虑到管道的环境适应性和安全稳定性问题，才能在合理布置的基础上严格控制好管道设计标准，确保管道在合乎规范标准下发挥作用，这就需要相关的专业人员创新突破，在学习成熟技术的基础上不断探索新技术，不断完善管道设计，从源头上防止一些可能出现的安全隐患，使管道运输能够安全、有效地运行，推动石油化工领域的不断进步。