外管专业设计技术要点

邵 英

浙江工程设计有限公司 杭州 310002

外管专业设计技术要点

邵 英*

浙江工程设计有限公司 杭州 310002

本文介绍外管专业设计在石油化工企业中的作用，阐述外管专业在管道敷设、管道系统设置、阀门设置、材料选择及其它特殊要求等方面设计工作的技术要点，供设计人员参考。

外管 设计 技术要点

在石油化工设计中，外管专业设计主要是指石油化工园区内各个石油化工企业之间和石油化工企业内部各生产装置之间互连相接的外部工艺及供热管道设计，以及为敷设上述管道所需要的公用管廊管架提出设计条件的设计工作。

随着石油化工企业的生产规模及装置扩大，外管作为联接石油化工企业之间和石油化工企业各个装置之间生产原料管道、辅助生产原料管道及公用工程管道的载体，起到了往返穿梭的桥梁和纽带作用。

外管专业设计工作的好坏以及技术水平的高低，对于石油化工企业和企业内各个装置的相互之间需求的满足以及确保生产装置安全正常稳定地运行具有极其重要的影响。

1 设计技术要点

1.1 管道敷设的原则及方式

外部管道和管架布置设计时，应依据建设项目总平面布置图，本着整齐美观、合理用地的原则，在满足工艺系统走向和管道布置设计要求的前提下，尽可能缩短外部管道输送距离，节省工程投资和运行费用。同时还应考虑装置设备吊装、维修通道，室外地下管网，厂区道路、消防通道、安全疏散通道等因素的影响。

管廊形状应以一端式和直通式为主，同时可采用其他L形、T形、U形及组合管廊。管廊不应从三面或四面包围装置。

1.2 管道系统设置

(1)外部工艺物料管道系统：根据各拟建装置工艺系统条件，及总平面布置图进行设置。

(2)外部公用工程物料管道系统：先根据各拟建装置工艺系统条件设置公用工程物料支管管径，再结合总平面布置图计算出各种公用工程物料总管管径。

1.3 计量仪表的设置

(1)对进出建设项目界区的室外工艺物料管道及公用工程物料管道应设置总计量仪表，用于建设项目总消耗的考核计量。

(2)按照输送介质种类选用适宜的、能满足当地气候条件、地质条件的计量仪表，以满足计量的需要。

1.4 主要阀门的设置

1.4.1 室外管线切断阀

(1)对进出建设项目界区的室外工艺物料、辅助物料、公用工程物料管道设置切断阀。

(2)阀门选用时应考虑输送流体的性质、操作工况(温度和压力等条件)等因素的影响。室外管线切断阀以闸阀和截止阀为宜。当输送管径≥DN400的管道应设副线阀，副线阀管径按主线阀管径的10%计取。副线阀安装时，应避免副线阀停用关闭后副线管路内有物料存积。

1.4.2 室外蒸汽管线疏水阀

(1) 疏水阀型式分为机械型、热静力型和热动力型。通常在室外工程蒸汽管道上一般选用热静力型双金属式疏水阀。在高寒地区，室外工程蒸汽管道上宜选用热动力型圆盘式疏水阀。

(2)根据气候条件情况，蒸汽管线疏水阀安装设计需要考虑采取适当的防冻措施：① 疏水阀选型不宜过大；② 保持疏水阀排放管线尽可能短；③ 向下倾斜疏水阀排放管线，以加快重力排放的速度；④ 疏水阀排放管线和凝结水回水管线加保温；⑤ 当凝结水回水管线暴露在大气条件下时，应考虑加伴热管；⑥ 如果回水管升高，垂直排放管要与回水集管上部的排放管相邻，并把排放管和疏水阀排放管一起保温；⑦ 旁路管的安装高度不得低于蒸汽疏水阀，阀门宜水平安装；⑧ 蒸汽疏水阀进口和出口管路的介质流动方向应有4%的向下坡度，而且管路的公称通径不小于蒸汽疏水阀的公称通径。

(3) 蒸汽管线疏水阀出口管道的冷凝液应设冷凝液收集池，避免冷凝液直排，影响土壤特性。

1.5 管道及支架材料选择

1.5.1 管道材料选择

根据管道输送的物料介质、设计(操作)温度、压力及介质腐蚀情况等选择合适的材料。

1.5.2 管道支架材料选择

管道支架由管道附着件、生根构件和辅助钢结构件三部分组成：① 管道附着件材料：按照《化工装置管道机械设计技术规定 》HG/T 20645.5-1998 第11.2条管架计算温度要求，确定管道附着件的计算温度，选取合适的管道附着件材料；② 生根构件材料：对在建筑物、构筑物上生根的构件，其计算温度取当地环境温度；③ 辅助钢结构件材料：辅助钢结构的材料不受管道内介质温度的影响，只与环境温度有关。

生根构件和辅助钢结构件可采用Q235-B。但在高寒地区，室外在混凝土上生根的结构件材料应使用Q345E材料。

1.5.3 室外管架荷载

室外管架荷载除应考虑管道的工作荷载、试验荷载以及电缆桥架等常规荷载外，还需结合当地气候条件综合考虑台风、积雪、冰冻等极端天气因素对管架承载的影响。

1.6 管道的其它特殊要求

1.6.1管道防静电接地设计

依据《防止静电事故通用导则》GB 12158-2006规定，对输送易燃易爆介质的物料管道需进行静电接地。静电接地的具体做法，可以按照《化工企业静电接地设计规程》HG/T 20675-1990规定执行。对氢气等有专项设计规定的介质管道，还应满足专项设计规定的要求。

1.6.2 管道防雷接地设计

依据《石油化工装置防雷设计规范》GB 50650-2011的相关要求，结合工程建设项目的特点，室外管道可考虑将管道防静电接地和管道防雷接地合为一体进行设计。

1.6.3 管道伴热设计

(1)管道伴热方式有内管热管伴热、外管热管伴热、夹套伴热、电伴热等四种。常用的伴热介质有热水、蒸汽、热载体和电热等四种。

(2) 在厂区室外管道设计时，常用管道伴热方式有外管热管伴热和夹套伴热二种，常用的伴热介质有热水和蒸汽二种。室外管道伴热方式的选用原则、伴热方式的确定以及伴热介质温度、压力确定，按照《石油化工管道伴管及夹套管设计规范》SH/T 3040-2012规定的要求进行设计。

1.6.4 管道热补偿设计

在厂区室外管道热补偿设计时，首先应考虑采用自然补偿、“Π”型补偿器。当采用自然补偿、“Π”型补偿器有困难时，也可用波纹补偿器。

但值得注意的是抗震设防烈度在6度及以上地区的管道补偿器不宜采用填料函式补偿器，尤其是对于在有毒及可燃介质管道中严禁采用填料函式补偿器。

1.6.5 管道抗震设计

(1) 对抗震设防烈度在6度及以上地区的管道，必须进行抗震设计。

(2) 抗震设防烈度必须按国家规定的权限审批、颁发的文件(图件)确定。

(3) 管道、阀门等管道组成件宜采用钢质制品。

(4) 自力跨越道路的拱形管道应有防止倾倒的措施。抗震设防烈度为8度、9度时，不应采用自力跨越道路的拱形管道。

(5) 管架上应设有防止管道侧向滑落的措施。

(6) 管道应合理设置导向支架。

(7) 对抗震设防烈度为8度、9度的设计管道应进行抗震验算，管道抗震验算条件和详细要求按《石油化工非埋地管道抗震设计通则》SH/T 3039-2003规定进行。

1.6.6 管道防风设计

在高海拔或沿海地区，室外管道应设置导向支架，进行防风设计。设计时，管道防风设计导向支架设置可与管道抗震设计导向支架统一考虑。

1.7 管道绝热

1.7.1 管道保温

具有下列工况之一的设备和管道应进行保温:① 外表面温度大于50℃以及外表面温度小于或等于50℃但工艺需要保温的设备和管道；② 介质凝固点或冰点高于环境温度(系指年平均温度)的设备和管道。

(2)不保温设备和管道的表面防烫温度为60℃，在下列范围内的设备和管道应设防烫保温：① 距离地面或操作平台高度小于2.1m；② 距离操作平台边缘间距小于0.75m。

1.7.2 管道保冷

(1) 具有下列工况之一的设备和管道应进行保冷：① 外表面温度低于环境温度且需减少冷介质在生产和输送过程中冷损失量者；② 需减少冷介质在生产和输送过程中温度升高或气化者；③ 为防止常温以下、0℃以上设备和管道外壁表面凝露；④ 与保冷设备或管道相连的仪表及其附件。

1.7.3 管道绝热设计

管道绝热、防潮层、保护层材料的性能以及厚度的计算应满足《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB 50264-2013和《石油化工设备和管道绝热工程设计规范》SH/T 3010-2013规定的要求。

1.8 管道防腐

管道防腐涂漆设计要求、常用防腐蚀涂料配套方案按照《石油化工设备和管道涂料防腐设计规范》和《化工设备、管道外防腐设计规定》的规定执行。

1.9 管道施工及验收要求

(1)管道施工按照《工业金属管道工程施工规范》、《施工现场设备、工业管道焊接工程施工规范》、《工业设备及管道防腐蚀工程施工规范》和《工业设备及管道绝热工程施工规范》等规定执行。

(2)管道施工验收按照《现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范》、《工业金属管道工程施工质量验收规范》、《工业设备及管道防腐蚀工程施工规范》和《工业设备及管道绝热工程施工质量验收规范》等规定进行。

2 结语

石油化工企业外管专业的设计是一项较为复杂，也是系统性比较强的工作，在设计过程中，除了要把握好上述各个相关的设计技术要点外，还要进行全面、综合的考虑，并结合项目具体情况，因地制宜，精雕细琢，满足各个方面的需要，同时要对设计中可能出现问题的环节加以重视，对设计技术要点进行细化。只有这样，才能使外管专业设计更加经济合理、安全可靠，从而有助于其桥梁纽带作用的充分发挥。

1 HG/T20645-1998，化工装置管道机械设计技术规定[S].

2 SH/T3039-2003，石油化工非埋地管道抗震设计通则[S].

3 国家质量监督检验检疫总局特种设备安全监察局，全国压力管道设计审批人员培训教材(第二版)[M]. 北京，中国石化出版社，2012:339-340.

2017-02-22)

*邵 英：工程师，全国注册化工工程师。1984年毕业于浙江省衢州化工厂职工大学无机化工工艺专业。长期从事化工工艺及供热管道设计。联系电话：(0571)89219622，E-mail：hzshy1234@163.com 。