石油化工装置中衬里管道的工程设计探究

高国社

（陕西建工安装集团有限公司，陕西西安 710000）

0 引言

伴随我国化工技术水平的逐步提升，此时石油化工领域产生了诸多的工艺原料以及新型化产品，这就不可避免地要处理诸多具备腐蚀性或含固体颗粒较多的中间杂质，比如酸、碱、腐蚀性气体等等。传统意义上的碳钢金属管道已经很难契合输送的标准，而特殊的高合金钢又会不可避免地增加工程费用。如今，我国广泛采取衬里管道，把碳素钢管当作重要的基体，在钢管的两侧联结法兰，又在钢管内壁以及法兰端面放置塑料。由于衬里管道的费用支出较少，同时又具备较佳的抗腐蚀性，以及流体阻力相对较小等优势。于此，本文将详尽地阐述石油化工装置中衬里管道的工程设计要点，希望能够给同行带来一定的参考价值。

1 合理选择衬里管道材料

某催化剂生产设施的尾气内，包含HCl、NH3、颗粒物等重要组成部分，若污染物内的部分含量超标，那就要为其提供专业化的废气处理方法。这一尾气处理技术及相关的工作人员运用循环浆液以及补充水，仔细地对烟气予以湿式洗涤，将氨气溶解于补充水内，进一步产出碱性氨水溶液，接着再将25%的稀硫酸溶液当作脱氨吸收剂，促使浆液以及稀硫酸完成酸碱中和反应。在这一项目中，酸、碱会进行化学反应，而酸、碱都具备相应的腐蚀性。不仅如此，废气内的细微颗粒物同样会进行持续浓缩，进而被洗涤下来变成浆液，浆液内的颗粒物很容易磨损到金属管道内壁。这一浆液内还包括一定的Cl－，具备较强的渗透属性，所以很容易导致金属应力受到腐蚀。而这个时候碳钢衬里管道的优点就会被显现出来，不过相关的工作人员也要依据项目关乎化工介质属性，实操情况以及材料组成部分等因素，最终确定实用性最高的衬里材质。因为这一项目内的H2SO4、浆液都是比较普遍的化工介质，其操作温度以及都较低，所以可以达到要求的衬里材质比较多，例如衬PP 管道以及衬PO 管道等等。出于成本等方面的考量，优先选取费用支出最低的衬PO 管道。

2 工程设计要点分析

2.1 布置衬里管道的要求分析

在设计衬里管道的过程中，不仅要契合流程方面的需求，同时还要依据传输介质的压力、温度、流体属性外，同时还要进行整体的统筹规划，达到施工、操作、养护等方面的需求标准，具体要求如下。

（1）相关的工作人员要确保衬里管道沿着地面或者架空进行铺设，在条件允许的情况下，还可以铺设在坡度不低于2‰的管沟之中。在布局管线的过程中务必要设置一定坡度，防止介质在管道中聚集，管道也要这尽可能实现“步步高”或“步步低”无袋型布局，不然就要依据相关的操作及检修需求设置放空。

（2）针对衬里管道内的法兰，最好不要放置于装置、机泵的上端，防止对人身或者设备带来不利的威胁，必要时还要在法兰连接位置加设一定的安全防护设施。

（3）衬里管道需充分地考量支承点的实际方位，最好安置于法兰接头以及阀门周边，同时还要尽可能采取卡箍型支吊架。如必须采取焊接型，那就可以在衬里施工前进行施焊。

（4）若要在多层管廊上传导腐蚀物质，那么就需要将非金属衬里管道设置在下端。

（5）尽量不要让衬里管道和高温管道靠在一起，同时也不应设置于高温管道上端产生热影响的地方。衬里管道不可贴近无保温的热介质传输通道，减少对衬里的磨损。

2.2 合理设置衬里管段长度

较之于普通钢质管道，衬里管道具备一定的特殊性。在设计前，相关的工作人员需要提前与管线供应商展开合理对接，由此明确管线的最大直径及最小直径。除此之外，还要预先给设置管线朝向以及制作三维模型奠定基础，在实际操作时，不允许任意地切分或者焊接衬里管线。由于衬里管道的均是交由都是专业的制造厂制作完成的，其管道和管道间、管道和管件间，乃至于管道和仪表间均是利用法兰予以联结的，所以，为了防止后续出现频频维修的问题，在设计的过程中就要充分考量活动管段，即又称作调节段，利用上述调节段能够有效地减少施工期间产生的误差，值得注意的是，该调节段要在完成施工现场的测量后方可加工安装。在设计阶段，安置调节段也具有一定的要求，通常条件下管线的方向变化会影响调节段的数量，而调节段的直径以及具体方位就要根据管道情况而设定。具体如下：

（1）针对一个调节段的情况，管线只允许在单个方向上挪动，不允许出现弯头变更方向。

（2）针对两个调节段的情况，若管线存在一处弯头变更方向，那么就出现了两处方向的间隔，此时就要求设定两个调节段。除此之外，若管线在相同平面内存在两处弯头改变方向，此时就只要求安置两个调节段。如果管线在同一个平面中至少有三个弯头变更方向，那么也只要求设定两处调节段，相关的工作人员可以根据现实条件设置调节段方位。在选取调节段时，要率先选择可以和设备连接的地方，然后再选取和管件连接的位置。

（3）针对三个调节段的情况，若在传输管线的过程中，存在至少两处弯头变更管道方向，而且上述管线并非在相同平面上，此时就要设定三处调节段。总而言之，不管管线直径长或者短，抑或者无论管线内存在几处弯头，如果要在各个方向设置管线，那么就观察其存在几处方向，此时就能够进一步明确调节段的设置数量。

2.3 合理处置衬里管线内的垫片

相关的工作人员在设计聚四氟乙烯衬内管线的过程中，考虑到一些连接位置不要求提供垫片，所以在其法兰密封一侧内附着一定的衬里层，操作人员可以增设充足的紧固力，如此一来就可替代垫片进行密封处理，不过在连接衬里管线以及其他管线或装置时，为了提升密封的程度，可以安装一定的垫片。不仅如此，若在衬里管线内要求在时常拆除仪表，那么为了确保衬里层不遭到磨损，此时就要装配一定数量的垫片。主要包括如下几种情况，具体如下：

首先，在联结聚四氟乙烯的衬里管线以及搪玻璃衬里装置的情况下，要求相关的工作人员采用一定数量的垫片，且该垫片要求由设施生产厂或者管线厂商供应。其次，在联结衬里管线和石墨衬里装置的过程中，同样要求采用一定数量的垫片。最后，在联结衬里管线与仪表的过程中，为了有助于后续的检查养护，在如下几种情形下要采取焊接支架的方法：①若竖直管线支架属于承重架，那么为了增强实际的承重效果，相关的工作人员最好要采取假腿式样的焊接管架，且需要根据管径尺寸以及支架受力状况来决定最终假腿的数量。通常条件下，如果受力过大，就要使用两个假腿作为主要的支撑，如果受力偏小，那么只需要采用一个假腿；②若管架处在弯头位置，那么不管管径尺寸如何，都需要采取假腿式焊接管架作为主要的支撑；③若水平管线上要求固定支架，为了增强固定管线的效果，也优先采取假腿式焊接管架作为主要的支撑。除此之外，若管线携带任一处焊接支架时，此时都要将管线单管图交由专业厂家，且要详细绘制单管图管架图，仔细标明管架大小，方位以及样式，如此一来有助于材料厂商尽快预焊好支架。

3 其他问题分析

首先，由于衬里管线通常都是转移部分腐蚀性较强的流体，而考虑到衬里层具备一定的渗透性，如果管线内附着大量具有腐蚀性以及渗透性的介质，那么这些物质很快就会下渗至衬里层外层，进而在短时间内损坏外层的碳钢管道，长期以来，就会引发严重的管线渗漏问题。为了防止外层碳钢管道遭到侵蚀，此时管材厂商通常会在金属外侧打开一个放空口，如此一来，就能够定期释放出渗透介质，进而避免腐蚀性介质在其中大量聚集，缓解管线受腐蚀的程度。除此之外，在设置放空口的过程中，往往需要依据管段直径予以操作，若管段直径小于457mm，那么只要提供一处放空口，且要将放空口设置于管线中间，若管段直径超出457mm，此时就要求设置两处放空口，而放空口的位置需贴近两端的法兰。值得注意的是，在平日里该放空口需用丝封堵着。除此之外，为了避免非金属管道在传输流体的过程中引发一定数量的静电，而在长年累积下就会留下火灾的隐患。在制作衬里管道三维模型的过程中，其放空口以及接地极不会在模型中呈现处理，是不体现在模型中的，所以相关的工作人员务必要合理设置支架方位，尽可能绕开放空口和接地极。

其次，在设计衬里管线期间，还要求仔细布局夹式蝶阀，为了便于操作蝶阀蝶板，此时要确保夹式蝶阀不要和弯头进行连接，由于弯头位置的壁厚相对较厚，因此在贴近弯头一侧时要仔细注意直管。最后，在联结衬里管道以及搪玻璃装置管口的过程中，若管口存在阀门或要求时常拆卸仪表件，此时尽可能不要让这一阀门或仪表件和装置管口进行联结，而是要在管口位置增设一定长度的短管，接着再联结阀门或者仪表。如此一来，就能够合理维护设备管口的衬里层。

4 结束语

综上所述，本文对配管设计过程中部分经验进行简要总结，希望能够给有关人员提供一定借鉴价值。相比普通的金属管线，设计衬里管线的难度系数相对较高，在设计的后续环节，不但要谨慎地与材料厂商进行总材料上的确认，同时还要保证各个单管图材料的使用可靠。同时要在各个设计环节中，充分考量各种影响因素以及基本技术条件，由此确保后续管道安装的顺利以及管道投入运作的科学高效。