化工管道设计安装中存在的问题探析

刘小娟 姚文 王锴楠（浙江天成工程设计有限公司，浙江 杭州310000）

随着我国社会经济不断发展和科学技术的日益进步，化工行业发展空间也越来越大，而管道工程作为化工行业中一个重要的领域，管道的设计和安装直接影响化工工程质量。本文简要分析设计或安装现场存在的常见问题，针对这些问题，提出了相应的措施。

1 化工管道设计与安装环节存在的问题分析

1.1 管道设计环节存在的问题

在管道设计阶段，若设计压力偏低，可能造成实际生产时管道承受压力较大进而导致管道破损。若材料选型不合理，可能导致管道被输送介质腐蚀而发生泄漏，若设计温度不合理，可能导致管道脆性或韧性发生变化而断裂。设计阶段如果没有考虑特殊工况（如停车检修），也有可能导致管道内介质因环境变化而使管道内介质相态、温度或压力发生变化，造成管道两端阀门承压损坏。

1.2 管道安装环节存在的问题

管道安装不合理，不但可能造成生产困难，严重时可能造成安全事故。若管道安装在疏散通道，可能造成操作工人在紧急情况下的逃生失败；若上部管道安装过低或下部管道安装过高，可能造成操作工人碰头或拌脚；若阀门安装过高或过低，可造成生产工人操作困难；若安全阀的根部阀门未设铅封，可能被操作工误关使安全阀失去保护作用；若过滤器安装过低，可能导致过滤网无法及时更换进而导致输送泵损坏，若调节阀组立面安装时，调节阀组被安装在旁路阀上方或调节阀被安装在垂直管道上，可能导致阀组内管道焊缝开裂，物料泄漏；若高温介质管道未做热补偿，可能导致管架变形或管道从管架上滑落断裂。

2 化工工艺管道设计要点研究

2.1 注重化工管道材料的选用及等级要求

化工管道设计阶段前，应先明确各管道的输送介质的物料特性、生产工况和管道安装环境，再根据实际情况进行相关设计选型。

（1）选择合格的管道设计压力。如果管道的设计压力偏低，实际生产时管道承受压力较大而造成管道破损；如果设计压力偏高，可能造成管材采购成本和维护成本增加。

（2）应明确输送介质的物料特性。如果输送介质温度较高，就应该使用耐高温的材料，并对管道进行柔性分析；若管道输送介质具有腐蚀性或者生产阶段需经常使用腐蚀性物料清洗管道时，应根据腐蚀特性选择相应的耐腐蚀材料；当管道输送高度危害或极度危害介质时，即便生产工况为常压或真空，金属管道或钢衬管道的设计压力也应不低于2.0MPa。

（3）选择合适的管径。管径可由管道体积流量和流速确定，输送可燃有毒介质的物料，应适当放大管径使介质在安全流速范围内输送。

（4）注意环境对管道的影响。例如，经常受阳光照射的液体输送管道上设计一个小口径的安全阀，防止管道受热膨胀产生的高压使用管道两端的阀门发生内漏；又如，布置室外的工艺水管增设绝热层防止管道在冬季结冰。

2.2 塔与容器管线的设计安装

(1)塔顶油气管道内的介质一般为气相，管径较大，管道尽可能短，要“步步低”，不得出现袋形管，且具有一定的柔性；

（2）分馏塔顶油气管道一般不隔热，只防烫，该管道至多台并联的冷换设备时，宜对称布置避免偏流；

（3）塔顶为两级冷凝时，其管道布置应使冷凝液逐级自流，油气总管与冷凝器入口支管应对称布置，使流量均匀；

（4）当塔顶压力用热旁路控制时，热旁路管应保温并保证管道尽量短，其调节阀安装在回流罐上部，且管道避免出现“袋形”；

（5）特殊要求的管道（比如减压塔顶油气管道）与塔开口直接焊而不采用法兰连接，以减少泄漏。

（6）塔顶放空管道一般安装在塔顶油气管道最高处的水平管段的顶部，并应符合防火规范的要求；

（7）塔体侧面管道一般有进料管、回流管、侧线采出管、再沸器抽出和返回管等。为使阀门关闭后无积液，阀门宜直接与塔体管口相接；

（8）进（出）料管道在同一角度有两个以上的进（出）料开口时，管道应进行柔性分析；

（9）分馏塔侧线到汽提塔的管道上如有调节阀，其安装位置应靠近汽提塔，以保证调节阀前有一段液柱，其液柱的高度应满足工艺要求；

（10）精馏塔塔底温度一般较高，因此管道应当进行应力分析并满足相关标准的要求，塔底与泵相连的管道应短且少拐弯，减少阻力防止泵气蚀；

（11）卧式容器上的进料管和出料管口应尽量远离，管道布置应满足设备轴向位移的要求；管道低点排净放净口距地面或楼面的净距不应小于150mm；

（12）立式釜式反应器的管道应避开搅拌器的安装与检测区域。

2.3 泵的管线设计安装

（1）泵的进口管道应尽可能短、少拐弯，不应存在“气袋”，管道应满足泵的“汽蚀余量”的要求；

（2）泵前安装有过滤器的，过滤器应有滤芯抽出的空间；

（3）对于水平吸入的离心式输送泵，当泵入口处有变径时，应采用偏心异径管。当管道从下向上进泵时，异径管应顶平安装，当管道从上向下进泵时，异径管应顶平安装，并在低点设置排净，但当输送介质含有固体或浆料时，偏心管应底平安装；

（4）为防止泵出口液体倒流引起泵的叶轮倒转，泵出口宜装有止回阀；

（5）泵出口管道一般都需要变径，当泵出口在泵体上部时，出口管道上应安装同心异径管；当泵出口在泵体侧面时，可参照泵进口偏心异径管的设置形式；

（6）泵出口压力表应安装在泵出口与第一个切断阀之间的管道上，压头朝向操作面便于观察；

（7）输送介质温度大于200℃时，应在泵的出口阀（组）前后设置小流量回流的暖泵管道，

（8）输送液化烃、液氨、液氯或处于泡点状态的液体，应设置平衡线防止进泵液体产生蒸气或气泡造成泵汽蚀；

（9）环境温度低于输送物料的凝点时，其备用泵的进出口应设置防凝旁通管，防凝管道设置伴热保温；

（10）输送泵设有冷媒时，泵的各路冷媒管道应并联连接，不应串联。

2.4 阀门及管道附件的安装

（1）极度危害介质、强腐蚀介质的管道和设备上的阀门不应布置在人的头部高度范围；

（2）垂直管道上阀门手轮中心距操作面的距离宜为1.2米，最大距离不应超过2米，当超过2米时，应设置手轮或将阀门集安装并增设操作平台；

（3）水平管道上的阀门的阀杆方向不得垂直向下；

（4）安全阀应垂直安装并尽可能靠近被保护的设备或管道，当安全阀出口管道排向大气时，出口不能朝向设备、平台、电缆等，安全阀出口下端弯头的最低处开一个泪孔，必要时将凝液接入收集罐，当安全阀（DN≥50）出口管道排向密闭系统时,应顺介质流向45°斜接在排放总管的顶部；

（5）呼吸阀应安装在储罐气相空间的最高点，当储罐设有惰性气体保护系统时，惰性气体进气口应远离呼吸阀；

（6）止回阀有升降式和旋启式两种，升降式应安装水平管道上，旋启式优先安装在水平管上，当立式升降式或旋启式安装在垂直管道上时，应保证管内介质由下而上流动；

（7）疏水阀安装位置不宜高于疏水点；浮球式疏水阀、热动力型疏水阀、倒吊桶式疏水阀应水平安装，脉冲式疏水阀宜安装在水平管道上，双金属片式疏水阀可水平或直立安装；多个疏水阀同时安装时必须并联；

（8）调节阀组立面安装时，调节阀应安装在旁路下方，调节阀进口侧与上游切断阀之间的管道的低点应设排净阀；

（9）输送可燃介质的尾气总管进出生产装置处均应设置阻火器；可燃物料储罐用阻火器应直接安装在储罐顶的管口上，也可直接安装阻火式呼吸阀；

（10）过滤器形式不同，安装要求也不同：角式T 型应安装在管道90 度拐弯的场合，直通式T 型必须安装在管道的直管上，Y型安装在水平管道上时滤芯抽出方向应向下，反流式Y型安装在介质自下而上的垂直管道上；

（11）在设计条件和输送介质允许时，优先选用∏型补偿器，∏型补偿器最好设置在两固定点中部，当施工现场受限时可适当调节，但不应小于两固定点间距的三分之一；

（12）输送可燃或有毒介质的管道进出界区处均应装设切断阀和盲板。

2.5 其他注意事项

（1）根据工艺需要设置温度、压力、流量等检测仪表，适时监测管道运行状态；

（2）根据物料温度和安装环境，合理设置绝热材料；

（3）根据设计条件对高温管道进行柔性设计，并根据柔性分析结果设置相补偿器、导向架、滑动架和固定架等；

（4）根据管道直径、输送介质、管道及其绝热材料最大跨距，结合施工现场情况确设置相应的管道支吊架；厂外输送管道还应保证消防救援、应急检修车辆的通行；

（5）管道安装完毕应按要求对管道焊缝检测、吹扫和压力试验、防腐处理，压力管道还应报当地质检部门备案。

3 结语

化工管道的设计与安装的质量对化工安全有着重要影响。本文从塔与容器管线设计安装、泵的管线设计安装、阀门及管道附件安装等方面进行了探讨，提高管道运行的安全性，降低安全事故出现的几率。