石油化工装置管道设计中的安全问题

李蓉蓉

（武汉金中石化工程有限公司，湖北武汉 430223）

石油为易燃易爆物品，运输过程中要特别注意，而确保石油在运输过程中不出问题的方法之一就是确保管道的安全性。当前，国内石油化工装置管道设计虽然也是密闭的，但因受很多因素的影响，很容易出现意外情况，比如漏油、破裂等，这些都有可能造成爆炸、有毒物体泄漏，给周围的人造成伤害。为避免这种情况，本文对其进行了解，找到有效解决方法，希望能提高管道设计的安全。

1 石油化工装置管道设计的重要性

作为输送设备，石油化工装置管道内的介质形式一般有两种：即液体和气体。这两种状态的工艺介质一旦泄漏，将会给周围的环境、人造成极大的威胁，甚至可能导致数年寸草不生。因此，在输送过程中要特别注意，而在设计管道之时也要注意其安全性。不仅如此，管道安全设计达标，不仅能提高社会资源利用率，同时对保护环境、防止财产和人身安全受损都有很大的帮助。目前，国内的管道设计在安全性能方面存在一定的问题，隐藏着极大的安全隐患，必须通过一些方法来解决，这样才能确保运输安全，才能避免出现意外情况。

2 石油化工装置的危险因素

2.1 火灾爆炸

石油化工类介质多为易燃易爆危害品，需要妥善保存和运输，一旦遇到特殊因子就可能出现爆炸火灾等情况。而相对于其他爆炸物品的危害，石油化工装置中运输的物体对周围环境以及人员的危害性可能更大，更容易带来巨大损失和伤亡。

2.2 中毒

石油化工产品多为有毒物质，它能从肌肤或口鼻中进入人体，产生对人体有危害的物质，继而对人体健康造成损害，所以，管道设计的安全是确保周围工作和居住人员人身安全的重要保障之一。

2.3 反应性危险

在实际生产中，石油化工有两种反应性危险，一种是吸热，一种是放热，放热的危险性要远超过吸热，尤其是卤素原子卤化反应，一旦发生，后果不堪设想。另外，石油化工产品的部分原料反应活性大，不重视很可能造成安全事故。

3 石油化工装置管道防护失败的原因分析

3.1 机械对管道的破坏

机械破坏管道的原因有很多，比如管道所处地的温度过低，造成材料温度低于脆性转变温度，导致其失去韧性，继而产生脆性断裂，最终破损，产生气体或者是液体的泄漏。另外，管道长期处于不稳定的环境中也容易产生一些问题，所以，机械破坏对管道安全的威胁性非常大，值得注意。

3.2 腐蚀带来的管道破坏

腐蚀对管道防护的影响很大，损害性也很强。当管道内的液体或者是气体具有一定腐蚀性时，长期在管道内流动会对其造成腐蚀破坏。亦或者是管道长年累月埋于地下，环境作用也会影响其防护，最终造成一定程度的腐蚀。另外，管道材料本身特性不同，也可能产生腐蚀。一般而言，腐蚀很难预料，只能尽量去预防。

3.3 安防装置失效

石油化工类管道在装置设计过程中都会设置安防装置，例如：安全阀、补偿器、膨胀节等都是比较常见的安防装置。在装置运行过程中，一旦出现安防装置失效就会产生危害。比如安全阀失效，会导致管道或设备内压力过高，若压力无法及时泄放，很容易造成管道或设备破裂。补偿器松弛会造成管道泄漏，膨胀节拉伸、压缩量等计算错误，会造成其破坏，继而导致物料泄漏。

4 石油化工装置管道安全设计的原则

4.1 可实施性原则

设计人员在管道设计过程中，要注意其可行性，比如通过催化剂或者是改气相进料等方式来测试管道的安全、可行性，这样既能缓解管道反应强烈程度，同时对管道安全性强弱也有所了解。

4.2 避免复杂化

并不是越复杂的工艺越好，相反，越简单的设计越利于管道运输。而且设计越复杂意味着设备正常运行时所需要的条件越多，受到的干扰越多，这不仅不利于施工，同时对将来的使用也会产生阻碍。因此，在设计管道时，要尽量优化流程，各个设备最好独立运行，避免一台设备多种功能的情况出现。

4.3 管道原料及分级

由于石油化工设备和管道种类众多，类型各有不同，因此在不同的温度、压力等环境下的表现差异也很大。例如：在设计过程中，要注意材质相同、压力等级不同时，阀门、法兰、垫片等要选择高压力等级的材料。

5 提高石油化工装置管道安全设计的策略

5.1 防止机械破坏

（1）根据管道所处的环境选择合适的材料，低温条件下尽量选择耐寒材料，这样既能减少脆性破裂，又能提高其耐用性。另外，选择材料时，根据地形和环境的不同，若有低温现象发生，在选材方面就要更加慎重。

（2）防止高温破坏。管道设计中，要确保其安全使用，还要注意高温因素，高温对管道的破坏力也非常强。比如某些金属材料在温度达到一定程度之后，就会自行分解。也就是说，在温度达到熔点且持续不变之后，管道材料就可能因为受高温影响而变形或者是直接分解，这样必然会出现破损和泄漏的情况。所以，在设计管道时，要对管材方面进行充分考虑，正确选择不同条件介质应使用的管道材料，这样才不会出现安全问题。

5.2 防止腐蚀破坏

造成管道腐蚀破坏的条件比较复杂，原因也很多，要想解决这一问题，就要在选材上下功夫。一方面，要确保材料的耐用性和抗腐蚀能力，另一方面，也要对管道的情况实时监督，一旦发现问题，要及时解决并上报，这样才能将损失降低到最低点。比如当管道出现均匀腐蚀现象时，设计人员可以根据腐蚀速度计算出管道的使用时间，在下次选材时可以选择耐用性更强或添加抗腐蚀化学药物的材料，这样能延长管道的使用期限，也能帮助设计人员更好地监督管道的使用状况。再比如环境带来的腐蚀，虽然时间较长且变化缓慢，但依然不可小觑。设计人员要根据实际情况、结合多方因素的影响，选择合适的材料，以减少管道腐蚀的速度。另外，还要综合考虑外界因素，并注意局部腐蚀，减少腐蚀对管道的影响，这样才能保证管道安全。

5.3 防止密封失效，避免有毒物质泄漏

石化装置的管道需要非常好的密封效果，才能确保不出意外状况。然而，不少厂家为了经济效益，在管道材料的使用上不严谨，且生产操作上存在一定的不规范性，导致产品不合格。这样的管道投入使用，不仅存在安全隐患，同时也会增加介质泄漏的可能性。所以，在管道设计时，在根据介质条件正确选材的前题下，也要充分考虑管道材料的合格率，同时加强密封，确保产品安全。

5.4 优化管道设计

当前，国家在石油化工装置管道设计方面有一套完善的标准体系，设计人员可依据相关内容进行设计。不过，管道设计本身就存在设计周期短、任务量大的特点，因此对组织协调性要求非常高。另外，各设计人员之间沟通配合的不到位也可能造成设计缺乏合理性、管道失去安全性。所以，要根据更科学合理的方案进行管道设计，同时也可利用计算机模拟技术进行模拟，确保其合格和完善性，及时调整发现的问题，提高管道设计的精准度。

5.5 提高管道设计者的综合素质

缺乏创新意识，受以往工作习惯、自身思维的影响，很多管道设计者都会表现出无法主动思考的情况。在这种情况下设计管道，不仅无法保证其安全，同时还可能出现不严谨，导致管道设计不合理的情况。对于这一点，建议管道设计者要加强自身对工艺设计的理解、加强安全设计意识、认真研究并选用合适的管道用支吊架、提高自身的责任感和使命感，从而在设计中周全考虑、保证管道的安全稳定性。

同时，还可以学习和借鉴国内外优秀的设计理念和手段，提升自己的设计理念和专业知识水平，为石油化工装置管道设计提供合理有效的建议和成品。

6 结束语

总的来说，石油化工管道设计时，要保证其安全性，提高其稳定性，避免有毒物质泄漏，就一定要从根本处考虑，尽量做到全面周到，这样能避免这种危险情况发生。另外，管道安全设计对化工装置的影响非常大，不仅需要与实际要求、生产条件、所处环境相结合，同时领导也要加强重视，这样才能真正确保其安全和规范，避免安全事故发生。