石油化工管道的设计要点分析

　　[摘 要]在石油化工装置中，管道作为物料输送的一种特种设备在装置中起着非常重要的作用。管道布置是石油化工管道设计的关键内容之一，因此实际设计阶段，设计人员应重点参考管道施工、检修、生产工艺和装置运行要求。 　　[关键词]石油化工管道；设计要点；分析 　　中图分类号：TQ055.81 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0351-01 　　1 概述 　　石油化工管道作为物料运输的特殊设备，起到连接各种设备和相关系统设施的作用，以使石化装置成为一个有机的整体，也为各种流体的运输安全提供重要保障。但在实际的管道设计工作中，管道种类和使用工况不同等多方面因素，极大影响到管道设计的安全。因此管道设计者要设计一个符合要求的管道，需要考虑到多方面的因素，特别需留意管道设计中的注意事项，采取有效的措施保证管道设计的安全耐用。 　　2 石油化工管道的设计要点 　　2.1 石油化工管道材料选择 　　项目的管道等级表、阀门规格书等是根据管道安全级别（GC1/GC2/GC3）、操作工况及所采用的标准体系等综合确定的。材料特别是金属材料的选择是否恰当，对装置的生产、安全、维修和技术改造等有很大影响。据文献报道，在装置发生爆炸或其它安全事故中，由管道系统选材不当引起的大�s占14%。由此可见选材的重要性。 　　（1）管道等级分界处金属垫片及螺栓的选用。在选材中经常会碰到不同等级管道在法兰连接处分界。高压力等级法兰往往采用金属垫片以承受较高的密封比压，而金属垫硬度应比法兰密封面硬度至少低HB30。因此，不同材料法兰连接，垫片应按低硬度法兰选用。否则，低硬度法兰密封面容易受到损伤，导致密封失效。而对应的螺栓应采用高等级。 　　（2）引进设备配对法兰。国外引进的设备往往不配对应的法兰。国外的设备材料与国内材料机械性能不尽相同，温度-压力值亦存在差异。 　　（3）环境温度对管道隔热的影响。管道的设计温度是在操作温度的情况下增加或降低一定的温度而来的，它是确定管道材料的依据，但它不是确定管道是否隔热的依据，管道是否隔热取决于操作温度与环境温度差及生产、工艺对介质的要求。 　　（4）法兰连接的管道，至少一端应为活套法兰。否则，施工时会出现螺栓孔无法对正问题。 　　（5）流体温度　　（6）输送易燃、易爆介质隔热管道上，如选用软密封球阀应选用防静电、防火结构，而且阀杆也需要加长。 　　（7）设计温度>300℃的保温不锈钢管道，不允许用镀锌铁皮或铝皮作外保护层。 　　2.2 石油化工管道的安全因素分析 　　首先管道进出装置界区边界需要安装切断阀，并在装置侧设置一定尺寸的盲板，这样可以避免阀门误操作导致介质泄漏问题。其次对于一些易泄漏的管道位置需要布设监视报警装置，这样可以对有毒、易燃、易爆气体浓度进行实时监测。再次石油化工管道运输介质为自燃临界温度较低的气体时，管道接管法兰应使用环状蒸汽筛孔管，其可有效抑制介质自燃问题。接下来对于石油化工管道来说，法兰、仪表以及接头等位置易破裂或泄漏，其需要根据不同位置设计专门保护罩对管道部件实施合理保护。最后设计人员应在石油化工管道适当位置装设静电接地装置，这样可以有效降低静电危害。 　　2.3 石油化工管道的腐蚀影响因素分析 　　腐蚀是影响管道设计质量的重要因素，因为管道所处运行环境比较特殊，加之运载物料具有腐蚀性，所以会对管道产生应力腐蚀、均匀腐蚀、局部腐蚀以及大气腐蚀等不同腐蚀现象。所处环境不同，腐蚀程度不同，所以抗腐蚀是石油化工管道设计中应该注意的重要环节 　　2.4 石油化工管道的密封效果因素分析 　　目前石油化工管道密封主要采用管法兰密封和阀门密封两种方式，以防止管道腐蚀和泄漏，保证管道安全。法兰密封由法兰、螺栓、垫片（圈）三部分共同作用，法兰的刚度及密封面型式、垫片性法兰对密封效果都有直接影响，如果管道产生位移也会影响法兰密封效果，进而影响管道安全。阀门泄露分内漏和外漏两种，据统计阀门和法兰泄露的释放量约为2/3，发生泄露直接影响到管道安全，甚至产生更严重的后果。 　　2.5 石油化工管道的管架设计 　　管架是管道设计中的重要组成部分，对管道起到固定和保护的作用。在管道运行的过程中，会产生一定的振动和移位，如果不加以固定，会损害到设备，所以要在管道上安装管架，保证管道的稳定性。在管架设计时，要尽量减少弹簧架的使用，因为一旦弹簧失效，将会影响到管道的稳定性，同时定位销不要随意拔掉。在理论上讲，在沿塔的管线只设计一个管架，如果承受的荷载力较大的情况下，可以增设承重弹簧吊架，且每隔一段距离设置一个导向支架。吊架的稳定性不强，所以在距离较长的管道中尽量不要使用太多的吊架，以免影响到管道的稳定性。 　　2.6 石油化工管道的布置 　　在安排石油化工管道的布置时一定要综合考虑各方面的因素，把握管廊的附加余量，管廊的设计余量应根据装置运行的情况确定数值，廊的余量设计应为20%至30%左右为佳，一般布置在热应力管道规划时两边，在管道布置过程中在安全阀出口接往泄压总管时，在安装安全阀时，需要角度以45°角的设计，避免总管内的介质倒人支管造成麻烦，如果安全阀出口低于泄压总管，应在低处设置手动放液阀，注意定期排放积液，夹套管应使用无缝或无缝对焊的管件，应经过检测合格后才能装配外管，泵人口管道应尽量短且直，保证没有气袋或液袋。 　　3 结论 　　石油化工管道的设计水平直接关系到石油化工企业的经济效益以及运行的安全性，由于管道所输送物质具有特殊的性质，并且受到运行环境的限制，会对管道运行的安全性和稳定性产生不同程度的影响。在石油化工管道设计时，根据生产所需，合理布置管道，做好管架的设置，严格控制管材的质量和数量，加强对材料的检测和低温损害处理，确保管道设计符合规范标准的要求，为石油化工企业的高效运行创造有利的条件。 　　参考文献 　　[1] 邓晨旭，马勇.强化石油化工管道设计水平的方法[J].化工管理，2014. 　　[2] 李波.浅谈石油化工装置管道支吊架的设计[J].化工管理，2013. 　　[3] 郑廷秀.浅谈工艺管道设计与安装中应注意的几个问题[J].黑龙江科技信息，2010. 　　[4] 宋渊.石油化工装置管道设计安全问题探析[J].中国石油和化工标准与质量，2012. 　　[5] 王巍.石油化工装置管道工艺设计探讨[J].黑龙江科技信息，2011. 　　[6] 黄婉露.石油化工装置管道工艺设计探讨[J].北学工程与装备，2010. 　　作者简介 　　聂旭阳，男，1986年3月出生，工程师，大学学历，现工作于辽宁省石油化工规划设计院有限公司，主要从事石油化工工艺设计、管道设计、规划项目。