探究石油化工装置管道设计的安全问题

常昊

【摘 要】石油化工装置管道的安全运行是基于化工装置管道的本质安全设计，包括工艺过程的安全设计、防止发生运行中的事故的安全设计以及防止事故灾害扩大的安全设计。文章主要针对石油化工装置管道设计的安全问题进行了探讨。

【关键词】石油化工;装置;管道;安全设计

石油化工企业管道内输送的物质主要为易燃易爆、有毒有害的危险物质，虽然管道是密闭的，但是管道包含各类管道阀门、控制仪表等薄弱环节，在日常频繁的启闭过程中，难免会发生磨损、老化，从而出现跑冒滴漏现象，甚至可能会发生破裂，导致易燃易爆、有毒有害物流泄漏，引起作业人员发生慢性或急性中毒，大量泄漏还可能会引起火灾爆炸事故。以下简要探讨石油化工装置管道设计存在的安全问题以及安全策略。

1石油化工装置管道设计中存在的危险性因素和主要问题

1.1存在有毒物质的危险可能性

石油化工装置的管道设计大多是密封完好的，通常情况下，管道内流通的物质不会发生泄漏现象，但经过长时间的使用，或因为工作人员的不正确操作，往往会发生意想不到的泄漏现象。泄漏物质中包含石油化工的原料、半成品、加工品等等，不缺乏有毒性物质，在长时间与工作人员的接触过程中，会由其口、鼻、皮肤吸收并进入体内，对工作人员的身体健康产生影响，削弱人体的生理机能，严重的甚至危及到工作人员的生命安全。

1.2存在腐蚀性物质的危险可能性

石油化工装置中的管道设备将承担运输各种化工原料、能源的任务，而各种化工原料本身就具有酸碱性，这部分物质本身就对管道具有一定的腐蚀损害。另外在运输过程中会在管道内壁中残留，与其他物质会产生化学反应，常常会产生具有更加高强度腐蚀性的反应物质，这会对管道造成更加严重的损害。除了管道内部环境复杂，外部环境同样会对管道造成破坏，工作人员的操作不当，高硬度物质的打磨与敲打都会对管道造成一定程度的损害。再加上管道本身制造材质的缺陷，往往存在不合理性，不能应对各种腐蚀现象和破坏行为产生的影响，便会损坏管道，降低其运行的安全性。

1.3存在应力破坏的危险可能性

由于石油化工装置的复杂性，管道设备常常会遭受外部条件的破坏，又因自身材质的缺陷，产生“应力破坏”现象。例如低温脆性断裂，指的是某一处管道的工作温度处于温度低的位置，而此工作温度又较管道材料的脆性转变温度低，长此以往管道韧性下降，这一位置的管道会发生脆性断裂。再比如管道在经过焊接等机械加工后，管道的基体组织存在应力残留，这将会影响管道的安全性，金属材料往往容易随着周围环境的变化发生变质现象，出现疲劳、变形和断裂的可能性大，这种情况同样也会破坏管道的内部环境，具有很强的危险性，影响管道的安全性。

2石油化工装置中管道设计的安全策略与有效措施

2.1减少腐蚀破坏现象

腐蚀破坏现象无非是管道内部化学物质之间发生化学反应，或是物质与管道材质发生反应的结果。不论是化学反应还是电解反应，在所有的腐蚀现象之中，都包含了多种可能存在的反应机理。由此导致管道内壁厚度减薄所引起的均匀腐蚀现象占管道腐蚀现象的比率高达百分之三十。对于此种现象的产生，需要改良管道设计的使用材质，提高管道的耐受性是最佳解决策略，以及采用抗腐蚀性强的管道材料或耐受性高的壁内材料，增加管道的壁厚，同时监控管道内部腐蚀的程度和范围，采取有效修护措施和防范政策，降低腐蚀现象产生的可能性。

2.2减少应力破坏的可能性

石油化工装置管道的应力破坏现象时有发生，降低危险产生的可能性，将应力破坏现象发生率降到最低，是有效提高管道安全性的有力措施。应力破坏对管道造成破坏，不同于管道内壁厚度减薄的发生时间长，应力破坏往往会造成管道开裂，并且应力破坏之前不会有任何征兆，一旦发生应力破坏，管道将无法正常运转，危险系数极高。因此，要制定有效应对应力破坏的管道设计方案，根据管道的脆性性质和硬度性质，以及管道内部产生应力腐蚀的原因，增强管道抗腐蚀性，并加强日常监管和维护，减少开裂现象。

对于低温脆性断裂现象，首先要根据低温条件和环境因素，设计、选择适应低温的安全性的管道材质。保证管道低温脆性断裂现象的产生率减小，提高管道运行安全性。另外，因为金属材料在高温环境下会产生变质现象，要尽量避免金属材质发生蠕变失效的状况，减少其断裂、变形的可能性，加强管道材料使用的监控和把握，控制温度的变化，选择更加合适、合理的材质，寻找问题的来源并积极处理和解决，提高管道安全性。

2.3防止密封失效，减少有毒物质的泄漏

石油化工装置中的管道密封材料要求严格，具有高度的密封性，为的是减少有毒物质的泄漏。但不少工廠为偷工减料，采用不配套的管道密封材料进行组装，对工人的操作要求也不严格，往往提高了有毒化学物质泄漏的可能性，出现密封失效现象。因此管道设计应要求采用配套合理的管道密封材料，并按要求处理管道分界处，注意密封过程中的操作与实施，考虑材质间的相互匹配性，保证密封效果达到最佳状态。有效提高管道的使用寿命，确保管道处于良好的密封状态，减少有毒物质的外泄，不仅为工作人员的生命健康提供保障，还能促进管道正常运转，在带来经济效益的同时，产生社会效益。

结语：

石油化工装置中的管道设计是装置安全运转不可或缺的组成部分之一，管道运行中会存在不少安全隐患和安全问题。不论是密封性差导致有毒物质的泄漏，还是高强度腐蚀性导致的危险性或者应力破坏产生的危险性，都应该具体问题具体分析，找出事故发生原因，探寻解决问题的关键点，设计出合理的管道设施。社会与大众都应高度重视管道设计的安全问题，提高对其的重视程度，并采取积极的态度制定应对措施，将安全隐患发生率降到最低，为石油化工行业的发展献策献力。

参考文献：

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（作者单位：中油辽河工程有限公司）