石油化工裝置管道設(shè)計(jì)中的安全問題

李蓉蓉

（武漢金中石化工程有限公司，湖北武漢 430223）

石油為易燃易爆物品，運(yùn)輸過程中要特別注意，而確保石油在運(yùn)輸過程中不出問題的方法之一就是確保管道的安全性。當(dāng)前，國內(nèi)石油化工裝置管道設(shè)計(jì)雖然也是密閉的，但因受很多因素的影響，很容易出現(xiàn)意外情況，比如漏油、破裂等，這些都有可能造成爆炸、有毒物體泄漏，給周圍的人造成傷害。為避免這種情況，本文對(duì)其進(jìn)行了解，找到有效解決方法，希望能提高管道設(shè)計(jì)的安全。

1 石油化工裝置管道設(shè)計(jì)的重要性

作為輸送設(shè)備，石油化工裝置管道內(nèi)的介質(zhì)形式一般有兩種：即液體和氣體。這兩種狀態(tài)的工藝介質(zhì)一旦泄漏，將會(huì)給周圍的環(huán)境、人造成極大的威脅，甚至可能導(dǎo)致數(shù)年寸草不生。因此，在輸送過程中要特別注意，而在設(shè)計(jì)管道之時(shí)也要注意其安全性。不僅如此，管道安全設(shè)計(jì)達(dá)標(biāo)，不僅能提高社會(huì)資源利用率，同時(shí)對(duì)保護(hù)環(huán)境、防止財(cái)產(chǎn)和人身安全受損都有很大的幫助。目前，國內(nèi)的管道設(shè)計(jì)在安全性能方面存在一定的問題，隱藏著極大的安全隱患，必須通過一些方法來解決，這樣才能確保運(yùn)輸安全，才能避免出現(xiàn)意外情況。

2 石油化工裝置的危險(xiǎn)因素

2.1 火災(zāi)爆炸

石油化工類介質(zhì)多為易燃易爆危害品，需要妥善保存和運(yùn)輸，一旦遇到特殊因子就可能出現(xiàn)爆炸火災(zāi)等情況。而相對(duì)于其他爆炸物品的危害，石油化工裝置中運(yùn)輸?shù)奈矬w對(duì)周圍環(huán)境以及人員的危害性可能更大，更容易帶來巨大損失和傷亡。

2.2 中毒

石油化工產(chǎn)品多為有毒物質(zhì)，它能從肌膚或口鼻中進(jìn)入人體，產(chǎn)生對(duì)人體有危害的物質(zhì)，繼而對(duì)人體健康造成損害，所以，管道設(shè)計(jì)的安全是確保周圍工作和居住人員人身安全的重要保障之一。

2.3 反應(yīng)性危險(xiǎn)

在實(shí)際生產(chǎn)中，石油化工有兩種反應(yīng)性危險(xiǎn)，一種是吸熱，一種是放熱，放熱的危險(xiǎn)性要遠(yuǎn)超過吸熱，尤其是鹵素原子鹵化反應(yīng)，一旦發(fā)生，后果不堪設(shè)想。另外，石油化工產(chǎn)品的部分原料反應(yīng)活性大，不重視很可能造成安全事故。

3 石油化工裝置管道防護(hù)失敗的原因分析

3.1 機(jī)械對(duì)管道的破壞

機(jī)械破壞管道的原因有很多，比如管道所處地的溫度過低，造成材料溫度低于脆性轉(zhuǎn)變溫度，導(dǎo)致其失去韌性，繼而產(chǎn)生脆性斷裂，最終破損，產(chǎn)生氣體或者是液體的泄漏。另外，管道長期處于不穩(wěn)定的環(huán)境中也容易產(chǎn)生一些問題，所以，機(jī)械破壞對(duì)管道安全的威脅性非常大，值得注意。

3.2 腐蝕帶來的管道破壞

腐蝕對(duì)管道防護(hù)的影響很大，損害性也很強(qiáng)。當(dāng)管道內(nèi)的液體或者是氣體具有一定腐蝕性時(shí)，長期在管道內(nèi)流動(dòng)會(huì)對(duì)其造成腐蝕破壞。亦或者是管道長年累月埋于地下，環(huán)境作用也會(huì)影響其防護(hù)，最終造成一定程度的腐蝕。另外，管道材料本身特性不同，也可能產(chǎn)生腐蝕。一般而言，腐蝕很難預(yù)料，只能盡量去預(yù)防。

3.3 安防裝置失效

石油化工類管道在裝置設(shè)計(jì)過程中都會(huì)設(shè)置安防裝置，例如：安全閥、補(bǔ)償器、膨脹節(jié)等都是比較常見的安防裝置。在裝置運(yùn)行過程中，一旦出現(xiàn)安防裝置失效就會(huì)產(chǎn)生危害。比如安全閥失效，會(huì)導(dǎo)致管道或設(shè)備內(nèi)壓力過高，若壓力無法及時(shí)泄放，很容易造成管道或設(shè)備破裂。補(bǔ)償器松弛會(huì)造成管道泄漏，膨脹節(jié)拉伸、壓縮量等計(jì)算錯(cuò)誤，會(huì)造成其破壞，繼而導(dǎo)致物料泄漏。

4 石油化工裝置管道安全設(shè)計(jì)的原則

4.1 可實(shí)施性原則

設(shè)計(jì)人員在管道設(shè)計(jì)過程中，要注意其可行性，比如通過催化劑或者是改氣相進(jìn)料等方式來測試管道的安全、可行性，這樣既能緩解管道反應(yīng)強(qiáng)烈程度，同時(shí)對(duì)管道安全性強(qiáng)弱也有所了解。

4.2 避免復(fù)雜化

并不是越復(fù)雜的工藝越好，相反，越簡單的設(shè)計(jì)越利于管道運(yùn)輸。而且設(shè)計(jì)越復(fù)雜意味著設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)所需要的條件越多，受到的干擾越多，這不僅不利于施工，同時(shí)對(duì)將來的使用也會(huì)產(chǎn)生阻礙。因此，在設(shè)計(jì)管道時(shí)，要盡量優(yōu)化流程，各個(gè)設(shè)備最好獨(dú)立運(yùn)行，避免一臺(tái)設(shè)備多種功能的情況出現(xiàn)。

4.3 管道原料及分級(jí)

由于石油化工設(shè)備和管道種類眾多，類型各有不同，因此在不同的溫度、壓力等環(huán)境下的表現(xiàn)差異也很大。例如：在設(shè)計(jì)過程中，要注意材質(zhì)相同、壓力等級(jí)不同時(shí)，閥門、法蘭、墊片等要選擇高壓力等級(jí)的材料。

5 提高石油化工裝置管道安全設(shè)計(jì)的策略

5.1 防止機(jī)械破壞

（1）根據(jù)管道所處的環(huán)境選擇合適的材料，低溫條件下盡量選擇耐寒材料，這樣既能減少脆性破裂，又能提高其耐用性。另外，選擇材料時(shí)，根據(jù)地形和環(huán)境的不同，若有低溫現(xiàn)象發(fā)生，在選材方面就要更加慎重。

（2）防止高溫破壞。管道設(shè)計(jì)中，要確保其安全使用，還要注意高溫因素，高溫對(duì)管道的破壞力也非常強(qiáng)。比如某些金屬材料在溫度達(dá)到一定程度之后，就會(huì)自行分解。也就是說，在溫度達(dá)到熔點(diǎn)且持續(xù)不變之后，管道材料就可能因?yàn)槭芨邷赜绊懚冃位蛘呤侵苯臃纸?，這樣必然會(huì)出現(xiàn)破損和泄漏的情況。所以，在設(shè)計(jì)管道時(shí)，要對(duì)管材方面進(jìn)行充分考慮，正確選擇不同條件介質(zhì)應(yīng)使用的管道材料，這樣才不會(huì)出現(xiàn)安全問題。

5.2 防止腐蝕破壞

造成管道腐蝕破壞的條件比較復(fù)雜，原因也很多，要想解決這一問題，就要在選材上下功夫。一方面，要確保材料的耐用性和抗腐蝕能力，另一方面，也要對(duì)管道的情況實(shí)時(shí)監(jiān)督，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要及時(shí)解決并上報(bào)，這樣才能將損失降低到最低點(diǎn)。比如當(dāng)管道出現(xiàn)均勻腐蝕現(xiàn)象時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)腐蝕速度計(jì)算出管道的使用時(shí)間，在下次選材時(shí)可以選擇耐用性更強(qiáng)或添加抗腐蝕化學(xué)藥物的材料，這樣能延長管道的使用期限，也能幫助設(shè)計(jì)人員更好地監(jiān)督管道的使用狀況。再比如環(huán)境帶來的腐蝕，雖然時(shí)間較長且變化緩慢，但依然不可小覷。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際情況、結(jié)合多方因素的影響，選擇合適的材料，以減少管道腐蝕的速度。另外，還要綜合考慮外界因素，并注意局部腐蝕，減少腐蝕對(duì)管道的影響，這樣才能保證管道安全。

5.3 防止密封失效，避免有毒物質(zhì)泄漏

石化裝置的管道需要非常好的密封效果，才能確保不出意外狀況。然而，不少廠家為了經(jīng)濟(jì)效益，在管道材料的使用上不嚴(yán)謹(jǐn)，且生產(chǎn)操作上存在一定的不規(guī)范性，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。這樣的管道投入使用，不僅存在安全隱患，同時(shí)也會(huì)增加介質(zhì)泄漏的可能性。所以，在管道設(shè)計(jì)時(shí)，在根據(jù)介質(zhì)條件正確選材的前題下，也要充分考慮管道材料的合格率，同時(shí)加強(qiáng)密封，確保產(chǎn)品安全。

5.4 優(yōu)化管道設(shè)計(jì)

當(dāng)前，國家在石油化工裝置管道設(shè)計(jì)方面有一套完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，設(shè)計(jì)人員可依據(jù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。不過，管道設(shè)計(jì)本身就存在設(shè)計(jì)周期短、任務(wù)量大的特點(diǎn)，因此對(duì)組織協(xié)調(diào)性要求非常高。另外，各設(shè)計(jì)人員之間溝通配合的不到位也可能造成設(shè)計(jì)缺乏合理性、管道失去安全性。所以，要根據(jù)更科學(xué)合理的方案進(jìn)行管道設(shè)計(jì)，同時(shí)也可利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)進(jìn)行模擬，確保其合格和完善性，及時(shí)調(diào)整發(fā)現(xiàn)的問題，提高管道設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)度。

5.5 提高管道設(shè)計(jì)者的綜合素質(zhì)

缺乏創(chuàng)新意識(shí)，受以往工作習(xí)慣、自身思維的影響，很多管道設(shè)計(jì)者都會(huì)表現(xiàn)出無法主動(dòng)思考的情況。在這種情況下設(shè)計(jì)管道，不僅無法保證其安全，同時(shí)還可能出現(xiàn)不嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致管道設(shè)計(jì)不合理的情況。對(duì)于這一點(diǎn)，建議管道設(shè)計(jì)者要加強(qiáng)自身對(duì)工藝設(shè)計(jì)的理解、加強(qiáng)安全設(shè)計(jì)意識(shí)、認(rèn)真研究并選用合適的管道用支吊架、提高自身的責(zé)任感和使命感，從而在設(shè)計(jì)中周全考慮、保證管道的安全穩(wěn)定性。

同時(shí)，還可以學(xué)習(xí)和借鑒國內(nèi)外優(yōu)秀的設(shè)計(jì)理念和手段，提升自己的設(shè)計(jì)理念和專業(yè)知識(shí)水平，為石油化工裝置管道設(shè)計(jì)提供合理有效的建議和成品。

6 結(jié)束語

總的來說，石油化工管道設(shè)計(jì)時(shí)，要保證其安全性，提高其穩(wěn)定性，避免有毒物質(zhì)泄漏，就一定要從根本處考慮，盡量做到全面周到，這樣能避免這種危險(xiǎn)情況發(fā)生。另外，管道安全設(shè)計(jì)對(duì)化工裝置的影響非常大，不僅需要與實(shí)際要求、生產(chǎn)條件、所處環(huán)境相結(jié)合，同時(shí)領(lǐng)導(dǎo)也要加強(qiáng)重視，這樣才能真正確保其安全和規(guī)范，避免安全事故發(fā)生。