关于石油化工装置管道设计安全的若干思考与研究

张玉鑫　李文磊

摘 要：近年来，我国的经济发展迅速，石油化工装置的规模不断的扩大。而在石油化工装置中管道是生产顺利展开的最重要组成部分之一，其除了肩负着连接职责以外，还是流体输送工作的主要安全保障。只有切实做好管道设计工作，才可以有效防止意外灾害的出现。并在保护环境的同时，实现资源的有效节约，为石油化工行业的可持续发展提供更为强有力的支持和保障。鉴于这种情况，文章首先简单介绍了石油化工装置中蕴含的几点危险因素，然后提出了几点保障石油化工装置管道设计安全的建议，希望可以为石油化工生产工作的顺利展开起到一定的借鉴作用。

关键词：石油化工装置;管道设计安全;若干思考与研究

石油化工装置中介质多为有毒、易燃易爆物品，输送过程中要特别注意，而确保介质在输送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系统虽然也是密闭的，但因受很多因素的影响，很容易出现意外情况，比如泄露、破裂等，这些都有可能造成火灾、爆炸、有毒物体泄露，给周围的人造成伤害。为避免这种情况，本文特意对其进行了解，提出一些有效解决方法，希望能真正提高管道设计的安全。

1 石油化工装置管道安全设计的基础

石油化工装置管道设计，应建立在系统的科学分析的基础之上，符合法律法规、满足国家和行业的规范标准，同时借鉴行业积累的经验教训。对管道及其中介质的性质进行定性定量分析，根据管道中的介质环境，结合腐蚀机理等，选取合适的管道元器件材质、壁厚、类型;对高温管道、敏感设备管口连接的管道进行应力分析，对往复式压缩机进出管道、两相流管道进行振动分析等，优化管道走向，布置合理的支吊架，以减小外荷载及温度荷载产生的应力和设备管口受力，校核法兰泄露情况，避免共振的产生。

2 石油化工装置中的危险因素分析

2.1 中毒危险因素分析

进行石油化工生产的很多原材料，还有生产得到的成品、半成品以及杂质等，很多都蕴含着一定的毒性，属于职业性接触毒物，工作人员在进行生产工作的时候，这些毒物会从皮肤以及口鼻等器官进入到他们的身体里面，影响到他们的身体机能，使他们的身体健康遭到破坏，甚至会直接影响到生产操作人员的生命安全。

2.2 火灾爆炸因素分析

在进行石油化工生产过程中会出现大量的粉尘、油气以及可燃气体，当它们在空气中的浓度达到极限以后，只要出现一点火花就有可能引发火灾爆炸;而可燃液体在遇到明火，抑或超过自燃点的可燃液体泄露到空气当中，都可能引发火灾。这种情况会对周边建筑物、生产设备以及工人安全产生造成极大的威胁，导致比较大的财产损失，甚至会导致毁灭性的灾害产生。

2.3 反应性危险因素分析

在石油化工生产时，一般会出现各种化学反应，这些化学反应总的来说主要分为吸热以及放热两种类型。放热反应的危险性要强于吸热反应，特别是像部分卤化反应和硝化反应这些有强氧化剂应用的生产更是极度危险，只要有一点偏差的出现所造成的后果可能都是无法预料的。此外，在进行石油化工生产时，如果使用的原材料拥有极强的反应活性，那么就会有可能导致严重的意外事故产生，影响到工作人员的人身安全。

3 优化措施分析

3.1 预防管道密封失效

防止密封失效对于石油化工安全生產具有实际意义，具体内容如下所述：第一，选用配套的法兰、垫片和紧固件。加强法兰与阀门、设备管口等的配套性，避免材料性能差异破坏密封效果。管道等级分界位置使用的金属垫片，应以硬度法兰为主，并注重其完整性，以免降低密封效果。另外，法兰的选用要与密封要求相匹配，最大程度的加强密封处理效果。第二，防止阀门泄漏。结合实际介质情况和设计工况，选择适宜的阀门内件及填料。高压管线上使用的小阀门，要求阀门两端出厂自带短管，可以避免现场焊接产生的热量对密封面造成损伤，以防管道内可燃介质泄漏，维护生产安全。

3.2 防止机械破坏

①根据管道所处环境选择合适的材料。选择耐低温材料，在低温条件下能减少脆性破裂，还能提高其耐用性。另外，根据地形和环境选择材料时，设计人员最好对材料进行测试，模拟同样的环境，然后对其进行作业，查看在同样的环境下所产生的效果，通过这种模拟实验来确定管道安全，解决存在的问题。根据管道中介质最苛刻工况选择合适的管道材料，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。金属材料在温度达到一定程度之后，就会产生蠕变，从而产生断裂，这样一来，必然会出现介质泄漏的情况。所以，在设计管道之时，要对这方面进行预防，根据具体工况、环境来选取适宜的材料，这样才不会出现安全问题;②防止疲劳破裂。金属材质的管道如果长时间负荷超载或者是在温度波动严重的环境下下作业，极易发生疲劳，严重的会直接断裂，造成泄漏。所以，在使用管道之时，机械破坏对管道安全运行有很大影响，要加以预防避免。

3.3 预防管道腐蚀损害

管道腐蚀问题较为复杂，需要结合实际情况，采取特异性处理措施。其一，均匀腐蚀。在管道设计中，可通过耐腐蚀性材料的选用或增加管道腐蚀余量的方式，检测管道的管壁厚度，全面监控均匀腐蚀问题，并采取整改处理措施。根据具体情况选用超低碳、双相不锈钢等材质，亦可有效降低腐蚀问题。其二，应力腐蚀。应力腐蚀是石油化工装置管道较为常见的问题。在管道设计时，应当进一步明确热处理的基本要求，最大限度的削弱参与应力。其三，局部腐蚀。局部腐蚀也会造成严重的生产安全事故，需要引起高度重视。在管道设计过程中，要尽可能的避开螺纹连接和承插焊连接。对于材料等级有差异的管道，需保证焊接钢材的质量安全，提升生产安全指标。

3.4 减少应力破坏的情况

石油化工装置管道中经常会出现应力破坏的情况，想要降低出现危险的情况，就应该要降低出现应力破坏的情况，更好的提高管道设计的安全性。应力的破坏会造成管道的破坏，而与管道内壁厚度出现问题的情况相比，通常情况下应力产生的破坏会对管道造成开裂的情况，而且通常在出现这种情况之前不会有相应征兆，即一旦出现这种情况，管道就不能够正常运行，大大的提高了危险性。所以，要制定更加有效的管道设计，减小持续应力和热应力的影响，提高对应力破坏的应对能力，同时对管道进行的维护工作进行加强。而对于因为低温出现的断裂的情况，首先就要根据不同的温度情况和环境，来进行管道的设计和材料的选择，避免因为低温条件而造成的管道的断裂情况，提高管道的运行安全。除此之外，金属材料在高温的条件下会出现蠕变，防止材料因为高温蠕变而失效，降低其出现断裂的可能性，应对管道设计材料的使用情况进行监督和掌握，对温度的变化进行控制，选择更合理的材料，对于发生问题的源头进行寻找并进行解决。

4 结语

综上所述，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、可燃介质泄露，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，同时管理层也要加强重视，这样才能真正确保其安全和规范，避免安全事故发生。

参考文献：

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