化工工艺管道的安装与维护研究

2022-12-01王崇

化工设计通讯 2022年10期

王崇

（吉林梦溪工程管理有限公司，吉林省吉林市 132000）

化工行业是我国国民经济中的重要构成，每年生产了大量生产生活所需的化工产品。化工生产具有高危性、复杂性，生产要素较多，工艺管道是其中的一个方面。根据化工企业的生产经验，工艺管道关乎生产安全、产量与效益，为促进生产现代化、标准化，保障产量提升效益，化工企业开展工艺管道安装与维护极为重要。一些化工企业在化工工艺管道安装与维护方面存在诸多问题，严重干扰了生产活动，未来为实现高效、安全生产，需创新化工工艺管道的安装、维护。

1 化工工艺管道设计

1.1 管道参数设计

参数设计是工艺管道设计中的关键任务，设计效果与生产安全息息相关，通过科学的参数设计能提升工艺管道的运行安全性。管道参数设计中，需考虑诸多因素以保障每个参数的合理性，避免任何一个参数设计不当引发的生产事故。温度、压力是比较常见的管道参数，一些化工企业经常因为温度或者压力参数设置不合理影响生产，为减少参数问题引发的事故，应重视工艺管道参数设计。

1.2 管道材料及等级设计

化工企业的生产中依据管道内部的承压大小，有高压管道和低压管道两种，两种管道在温度、压力等方面不同，在工艺管道设计中需考虑这些差异，以保障在不同情况下合理选择管材与连接方式。如压力等级相同、材质不同的情况下，针对螺栓与阀门一般应选高材质材料，法兰和垫片可根据具体情况选择材质相对较低的材料；材质相同、压力等级不同的情况下，阀门、螺栓、法兰和垫片等各类配件应选择高材质材料，以保障管道运行的安全性与稳定性；材质、压力均不相同时，阀门、螺栓最好在高压一侧选用高质材料，法兰、垫片最好在低压一侧选择低质材料[1]。

1.3 管道安全性设计

化工工艺管道的安全性设计就是要严格遵循安全设计标准，从安全角度优化设计，设计人员需根据化工生产的具体特征，选择合适的管道材料，一般应选用抗腐蚀、耐摩擦管材；在管道有关位置加设警报系统，后续工艺管道运行出现问题时该系统发送警报提醒有关人员注意处理，避免问题进一步扩大；管道系统内设置联动闭锁装置，当管道某一位置有泄漏情况时，该装置起隔离作用，控制事故影响范围。

1.4 塔与容器管线的设计

化工生产中的工艺管道在工艺设备间起连接作用，各类工艺管道与各类塔、容器都有紧密联系，为提高工艺管道设计水平，在设计时也需关注塔与容器管线的设计，严格遵循有关的设计规定。塔与容器管线设计包含分馏塔与回流罐之间的管线设计、分馏塔与汽提塔之间的管线设计。前一个设计需把握调节阀位置，因为分馏塔运行中控制塔顶压力借助热旁路，在调节阀位置确定时需考虑热旁路不足的现象；后一个管线设计任务中的调节阀以调节阀组形式存在，一般设置于临近汽提塔附近，通过科学控制调节阀组可保障管线介质的高效运输[2]。

1.5 泵的管线设计

化工工艺管道设计中，泵入口管线的设计也是需要引起注意的地方，一旦设计不合理将导致泵入口管道路段的气体聚集，长此以往增大了生产的安全隐患。因此，泵管线的设计中，应考虑诸多设计要求：所采用的入口支架应为可调节式，后续管道运行中自动根据实际情况调节入口高度与角度；入口管道与阀门装置设计在泵的前端偏侧一方，设计时考虑管道内气体阻塞问题，采取顶平安装预防气阻问题；主要管道选用柔韧管道。

2 化工工艺管道安装要点

2.1 安装准备

化工工艺管道安装的专业性强，安装工作中有诸多交叉环节，为提高安装的质量水平应做好充分的前期准备，为后续安装作业创造良好的条件。安装准备阶段的工作主要为：①材料准备。确保工艺管道安装时的材料符合质量规定，严禁使用劣质材料，安排有关人员检查和验收材料，不仅要保障材料的质量，还需提前根据各个环节的安装要求制定材料配备计划。②人员准备。开展岗前培训，保障参与安装工作的相关人员掌握焊接操作规范、安装技术标准等，提高人员专业素质，避免后续出现安装失误等现象，对有特殊规定的岗位人员应采取准入原则，如焊接人员要取得焊接资格证，熟知各种焊接工艺并有丰富的焊接经验。③技术与组织准备。制定工艺管道安装的技术方案、组织管理机制，保障技术措施与组织措施的全面对接，由专业管理部门统一执行技术与组织管理，协调各项任务。

2.2 阀门安装

化工工艺管道的安装任务艰巨，存在许多安装工作，阀门安装是其中的一种。化工企业的生产中，阀门安装的工作量大，需投入较大的人力与物力资源，为提高安装效率与水平，相关部门应保障不同安装环节的高度衔接。阀门安装时应考虑后续的管理与维护便捷性，通常情况下需将阀门安装于显眼位置，手轮间隔距离为100mm。阀门多为水平安装，为避免阀杆朝下的现象，应严格遵循水平安装的规定。市场上的部分阀门重量偏大，利用人工无法完成安装作业，配备专业机械将阀门吊起再安装。综合来看，阀门安装中应注意以下方面：安装时应错开处理，严禁多个阀门同时安装，科学控制管道间距；阀门存在功能差异，安装中考虑这些差异，对于运输有毒或者易燃易爆物质的工艺管道，采用管口直连方式；消防阀安装应考虑现场情况，从安全性、便捷性角度选用分化安装方法，尽量将其安装于控制室后面；如果未有明确的安装规定，智能阀门应选择水平安装；调节阀应安装在便于操作的地方，不得随意变更位置。

2.3 泵的安装

化工生产中泵的功能突出，工艺管道安装中不可忽视泵的安装，此安装环节为一个循序渐进的过程，为达到最佳的安装效果需综合考虑各种要求。由于泵的特殊性，不论何种类型的泵在安装时都要远离火源，泵口中心线处于中间位置且两端线口要对齐；泵与泵之间的距离需控制，一般此间距需在0.7m以上，如果现场为双排布置的方式，2个排泵上的端口应处于水平条件，且泵口之间应预留恰当的通行距离；化工生产作业中所采用的泵，一些为室内安装，室内泵安装时双排泵的距离不得小于2m，离地距离大约为100mm；化工企业的生产作业中泵处于高强度运转条件，为避免泵故障影响生产作业，应多配备几个备用泵，这些备用泵不得安装在主泵之间；泵的进口位置安装切断网，关键情况下切断网发挥阻隔与缓冲作用；吸入管长度也是泵安装时需关注的一个指标，吸入管长度不能过大也不能过小，应将其控制在合理范围内[3]。

2.4 压缩机的布置

化工工艺管道安装作业中，也需注意压缩机的布置，需保障布置位置的合理性，以从根本上减少弯头数量。压缩机布置时提前做好准备工作，在不影响后续检修工作的前提下组织安装作业。由于化工生产的特殊性，压缩机安装时一些为独立安装，一些为并排安装，不同的安装方式下有对应的安装要求，如并排安装多个压缩机时，需将管道设备安装于管道的上部区域，以方便后续工作。如果现场管道操作平面的距离过高，一般需增设一个操作平台，无特殊要求的情况下使用可燃气体压缩机，将其安装于露天环境。压缩机原理如图1所示。

图1 压缩机原理示意图

2.5 穿越型管道预留预埋

化工企业中的工艺管道许多为地下铺设，现场环境相对复杂且恶劣，地下铺设涉及穿越安装，安装工作中需按照有关的技术规定实施预处理，实现管道防护，主要包含以下两种方式：①管道接头处为钢制套管时，应选择恰当的材料实施填充处理，但一些安装环境的湿度较大，应设置环缝，除使用水腻子开展填充处理外还需开展防水作业。当有特殊的防火要求时，选用防火材料封堵环缝。②管道安装属于预留预埋情况时，安装工作中的装置套管与管道之间一般不采用焊接连接工艺，因为焊接时易损坏管道，因此应利用咬口方式完成连接，使用钢筋固定管道。

2.6 工艺管道安装连接

化工工艺管道的安装中，管道连接处理十分重要，连接处的处理效果关乎管道在生产中的作用，实际的处理中应选择先进的技术与工艺，以提高连接部位的整体质量。化工工艺管道的连接中主要有以下工艺：①法兰连接。化工工艺管道中法兰连接相对常用，利用这一连接工艺时应确保法兰与工艺管道中心线相垂直，使法兰与管道之间接触面的密封性达到要求。一些化工工艺管道采用法兰连接时，未保障法兰与管道中心线相垂直，在此情况下需使法兰与管道的接合缝隙更均匀，再开始焊接作业。②管道焊接。焊接是化工工艺管道中较为常用的连接方法，焊接质量与管道安全相关，焊接作业前需在管道接头部位加工出坡口，清理接口处的水、油、土等污染物，完全清理干净后进入焊接处理环节。焊接工作中除了要选择恰当的焊接工艺，还应根据焊接要求选择焊接材料、控制焊接参数，开展规范化焊接作业。焊接作业结束后打磨焊缝，采用无损探伤检验焊缝质量，一旦发现质量问题及时返工修复。

3 化工工艺管道的维护

3.1 加强设计及施工环节的安全意识

针对化工工艺管道的维护需开展全过程维护管理，设计作为工艺管道的前期环节，应严格遵循设计规定，把控设计的各个细节，组织多个部门审核设计方案，不合理的地方需及时调整与优化，得到最为安全、可行的设计方案。后续施工作业应严格根据前期设计方案展开，开展规范化施工作业，如选择管道材料时多方面考虑，综合介质特性、管道压力、温度变化来选择，从根本上把关管道材料，严禁使用质量不达标的管材，一旦化工工艺管道中使用了劣质管材，后续可能因为管道破损、可燃物泄漏出现火灾或者爆炸事故；管道口直径与管道弯曲度要合理，减少拐弯节点；管道内壁应平整和光滑，表层不得有凸起；少用网格形式的配件，因为此类配件不利于提高管道的运行效率；遇到管道穿墙情况时加设防护套装。

3.2 选用合适的防腐措施

化工企业的生产中，工艺管道所接触的物质具有易燃易爆、易腐蚀特性。为避免管道运行中腐蚀造成的事故，需将防腐作为工艺管道维护的常态性工作，在日常的工作中要密切监督管道的运行与使用情况，采取有效的防腐处理措施。化工工艺管道中涂层防腐工艺较为常用，其中涂料防腐的应用范围最广，就是在管道内部涂抹一层防腐隔膜，用隔膜阻隔传输介质对管道的腐蚀。

3.3 预防振动

化工工艺管道的振动问题也相对常见，当工艺管道出现振动问题后，管道无法维持正常的运行状态。因此，化工工艺管道的维护中也需重视管道振动的预防。当前市场上针对工艺管道振动预防有多种方法，增设减振装置最为常用，就是在恰当的位置安装减振装置，利用该装置减小振动。

3.4 操作规范

化工工艺管道投入运行后，运行过程中存在诸多不可控因素，这些因素都是管道维护中需重视的方面，如果缺乏对这些因素的把控，管道则无法正常运行，如温度和介质流动速度异常的情况下工艺管道的运行风险加大。化工工艺管道运输的物质具有特殊性，许多物质的危害较大，运输时的要求较高，如运输可燃性气体或者液体时，应严格控制管道温度，避免管道温度超出标准引发爆炸事故；输送冷却介质时应保障输送的连续性，冷却介质输送不能中断，必要情况下安装2条电气线路，即使温度波动异常也能及时采取控制措施。化工企业需定期清理管道上的污垢，避免污垢影响管道运行，清理时不仅需清理外部也需清理内部。总之，化工工艺管道投入使用后应制定操作规范，在工作中应严格执行操作规范与标准，避免操作不当引发的问题。

3.5 设置安全装置

化工工艺管道运行中易出现各类问题，其中管道爆炸问题比较常见，针对这一问题，日常的维护工作中需在易出现爆炸的部位安装安全阀，在易燃烧管段安装防火阀。设置安全装置是化工工艺管道维护中最为常见的方式，化工企业需根据其工艺管线的类型与特征，选择合适的安全装置，不同问题下选择的安全装置各有不同，需结合实际情况选择，通过安全装置减少安全事故，即使化工工艺管道运行中出现了安全问题，安全装置可立即切断阀与阀之间的连接点，避免相互作用。