石油化工管道设计的影响因素及注意事项分析

董阳阳

洛阳石化工程设计有限公司

石油化工管道设计的影响因素及注意事项分析

董阳阳

洛阳石化工程设计有限公司

石油作为现代经济社会中的主要能源之一，石油开采和运输、加工一直以来备受关注。石油化工管道设计的合理性和科学性，往往影响着石油的输送效率，关系到石油运输成本。石油化工管道设计要考虑多方面因素，既要保证合理性，同时也要突出安全性和稳定性。在有效设计基础上，石油化工管道也要实现科学安置，进而才能实现全过程的高效管理和控制。本文就对石油化工管道设计的影响因素及注意事项进行分析和探讨。

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1 石油化工管道设计的影响因素

石油化工管道运行的安全性，这是对管道设计最基本的要求。但在管道实际设计过程中，不可避免的还存在一些安全影响因素，给管道运行埋下了一定的安全隐患。主要有以下几种因素：

1.1 周围环境腐蚀的影响

环境腐蚀是影响管道安全运行的关键因素。主要是通过化学反应造成应力腐蚀﹑大气腐蚀或局部腐蚀等。由于管道本身抗腐蚀性能不同，加之所处的周围环境的不同，很容易产生腐蚀破坏。如：有的管道周围环境较为复杂，管材自身有着缺陷和不足，就极易造成腐蚀。

1.2 管道密封效果的影响

石油化工管道主要是阀门与法兰密封装置。其中法兰密封装置由螺栓﹑法兰和垫片组成，其密封效果主要由法兰刚度﹑密封面型式与垫片性法兰决定，直接影响着管道安全性能。阀门密封装置有内漏与外漏，而且阀门泄漏量较大，一旦发生泄漏将直接影响管道运行。

1.3 管道物理损伤的影响

高温破坏和低温脆性断裂是石油化工管道物理损伤的两种形式。当管道所处低温环境时，管材温度小于材料脆性转变温度，就会发生管道脆性断裂。当管道所处高温环境时，管材可能会发生蠕变﹑回火脆化﹑碳钢等恶性破坏，直接出现管道材料脆性断裂。此外，在遇到温度出现周期变化时，管道金属材料容易出现疲劳损坏，直接造成金属断裂，甚至出现更加严重的后果。

1.4 进出装置设置的影响

在管道设计中，对进出装置的管道必须设计切断阀，并在装置侧设计“8字盲板”。但在管道实际设计中，有的只是在有毒和可燃气体的管道设计时，应用“8字盲板”，造成这类进出装置的管道缺乏保护。如果操作人员违规操作，就会造成人身伤害。因此，“8字盲板”的设计必须要注意和不缺。

2 石油化工管道设计的注意事项

2.1 应注意管道的布置

一是管廊附加余量的控制。管廊附加余量必须符合管道设计施工的基本要求，确保管道施工到位率。二是管道安全阀设置达标。管道中布置安全阀要结合施工实际情况和后期安全管理的具体要求，突出合理和科学性。三是夹套管布置要标准化。在实际施工的管段中，对接焊缝距离大小都有实际的要求，管件弯头等控制量也有标准，在夹套管施工前，要按照标准和要求做好前期检测，确保材料合格和施工工艺合理后才能展开实际施工，进而确保施工质量的达标。

2.2 管架设计稳定

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。

2.3 材料选择恰当以及采购

2.3.1 石油化工管道材料选择。其一是合理设计选材。如在石油化工管道法兰相连接处螺栓及垫片设计中，由于高压力规格法兰要求的密封比压相对高，因此垫片硬度要低于法兰核定硬度要求。之所以在材料选材方面采取这种方式，主要是因为差异性规格管道在法兰连接处会分开，如果螺栓﹑垫片等辅材无法满足于硬度要求，后期容易产生隐患。其二是设备之间要确保匹配度。随着石油化工管道应用要求的不断提高，现阶段在管道施工过程中，应用到进口设备﹑材料的机率有所增加，进口设备与国产设备是否能够匹配成为关键。其三是突出环境因素。在石油化工管道设计时，要充分考虑到后期管道运行的环境。尤其是注意隔热温度设计，要将隔热温度控制在工程允许的范围之内，进而才能确保管道具备良好的隔热效果，避免因选材不当导致后期管道运行时出现管道过热等负面问题。

2.3.2 石油化工管道材料采购。其一是采购总量的科学控制。在实际工程材料采购工作中，材料采购量往往要多于实际预期量，这一差别区间在20%以内。在施工过程中原材料的损耗率已经较低，因此有效控制采购总量，减少实际采购量已经成为一个关键点。其二是科学掌握材料参数数据。施工方采购原材料后，应要求材料供应商提供必要的材料参数数据。只有将这些参数数据加以掌握，才能更好地了解材料特性，从而在实际施工时可以更好发挥材料作用，提升施工效率。其三是做好采购验收和抽检。在工程材料采购工作中，要进一步做好材料的验收和抽检，避免不达标材料投放到施工建设中，对不达标材料，采购部门要坚决予以回退，同时也要与材料批量检验存在超标不合格情况的供应商进行约谈。

2.4 注重材料检测及低温损害的处理

管道材料送到现场后应该先对材料进行检验，确保材料的数量和质量。金属管道材料都要进行水压和气密试验，按安全级别的不同对阀门进行水压测试和调试抽检。当石油管道的工作环境温度过低时，由于低温导致管道所能承受的压力和冲击力限度极大的降低，很容易就出现破损的现象。所以，在实际操作过程中，当操作温度等于或低于零下20℃时，就必须要根据实际要求选用低温材料。但在设计过程中应注意当地环境温度的影响，或如液化气体急剧气化时，应考虑到管道金属温度值，并按相关规定设计最低温度做冲击试验。

[1]丰晨琛，童寅.石油化工管道设计注意事项探讨[J].化工管理，2013，22：188.

[2]穆柯，张博.石油化工装置工艺管道设计探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2013，23：31-32.