淺析化工管道設(shè)計中的自然補(bǔ)償

潘恒 沈顯超

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國的化工工業(yè)也得到了蓬勃的發(fā)展。在這一過程中，化工管道的設(shè)計尤為重要，特別是化工管道設(shè)計中常用的自然補(bǔ)償方法。隨著人們生活水平的提高，人們對于化工管道設(shè)計的安全性以及環(huán)保性能有了更高的要求。為了更好地滿足社會發(fā)展的需求，化工管道設(shè)計研究人員就要對如何獲取更高的熱補(bǔ)償這一問題進(jìn)行更深入的研究，并制定出科學(xué)、高效的方法來解決化工管道設(shè)計中的熱補(bǔ)償問題，以此來確保系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性與安全性，并在最大程度上降低管道壓力損失、減少材料使用、占地等，避免資源浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：化工;管道;設(shè)計;自然補(bǔ)償

在我國現(xiàn)階段，隨著我國城市化建設(shè)的不斷加快，我國的工業(yè)化水平也在不斷的提高?；ぎa(chǎn)業(yè)是工業(yè)發(fā)展領(lǐng)域中重要的組成部分，也是一個十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在我國工業(yè)長期發(fā)展的過程中，各行各業(yè)的能量供應(yīng)以及燃料資源等都需要通過管道進(jìn)行輸送，管道輸送是當(dāng)前最為方便、快捷、高效的輸送方式。

1 化工管道設(shè)計中的自然補(bǔ)償法概述

化工管道在使用時，如果不對其進(jìn)行支撐和限制，隨著環(huán)境溫度的升高，化工管道就會發(fā)生熱脹冷縮的現(xiàn)象，進(jìn)而發(fā)生嚴(yán)重的變形。而當(dāng)化工管道進(jìn)行自然收縮時，設(shè)備或者是其他的部件造成熱應(yīng)力不受影響。在設(shè)計時，對管道施加合理的約束限制，選取合理的支架形式，能夠有效的控制管道的自然收縮對管道安全性和穩(wěn)定性造成的影響。能起到支撐和限制作用的主要為支撐框架、相連接的設(shè)施以及其他部件等。因此當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生較大的變化時，熱應(yīng)力也會隨之產(chǎn)生，并影響支撐和限制化工管道的框架以及設(shè)備，從而使得化工管道以及相連接的設(shè)施發(fā)生故障而不能進(jìn)行正常的運(yùn)作，甚至還會引發(fā)非常嚴(yán)重的安全事故。因此為了避免熱應(yīng)力的出現(xiàn)，就必須將化工管道的柔性進(jìn)一步增強(qiáng)，從而避免由于環(huán)境溫度變化使得化工管道形成熱應(yīng)力，進(jìn)而對化工管道、支撐框架以及相連接的設(shè)施造成不良的影響。在化工管道設(shè)計的過程中，首先要將其設(shè)備的布置流程進(jìn)行優(yōu)化，再優(yōu)化化工管道的布局。只有當(dāng)布置流程設(shè)計完成后才能對化工管道進(jìn)行安裝，然后根據(jù)管路的走向來分析應(yīng)力。補(bǔ)償設(shè)計一般有兩種方法，一種是使用補(bǔ)償設(shè)備，一種是自然補(bǔ)償法。后者由于具有結(jié)構(gòu)簡單、補(bǔ)償效果好、成本低以及使用可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此在進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計時優(yōu)先采用這種方法。

2 自然補(bǔ)償法在化工管道設(shè)計中的應(yīng)用對象

2.1 對于公稱管徑在100mm以上的化工管道

通常來說物料輸送過程中溫度超過120℃，或者是溫度低于20℃，就應(yīng)該考慮設(shè)置合理的管道柔性補(bǔ)償。自然補(bǔ)償法的應(yīng)用必然也就能夠表現(xiàn)出較為理想的作用效果，能夠有效規(guī)避該類管道運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題。因?yàn)樵擃惢す艿罍囟葢?yīng)力是比較突出的，進(jìn)而也就必然容易導(dǎo)致其熱脹冷縮問題的發(fā)生，由此帶來的影響也就需要進(jìn)行控制。

2.2 對于一些化工管道連接到壓力容器的現(xiàn)象

或者是相應(yīng)管廊公稱直徑在150mm以上的管道，同樣也需要借助于自然補(bǔ)償法進(jìn)行處理。尤其是與其他壓力容器相連接的管道，如管道柔性不足，支架設(shè)置不當(dāng)，出現(xiàn)熱脹冷縮，應(yīng)力集中而致使其產(chǎn)生管口受力過大，會造成法蘭泄露，管道無法進(jìn)行無應(yīng)力組對等問題，必然也就需要加強(qiáng)詳細(xì)分析和控制，在自然補(bǔ)償法的應(yīng)用中進(jìn)行合理設(shè)計，降低可能產(chǎn)生的各類危險問題，保證機(jī)械、設(shè)備的安全。

3 化工管道設(shè)計中自然補(bǔ)償法的應(yīng)用要點(diǎn)

對于化工管道后續(xù)運(yùn)行中產(chǎn)生的熱應(yīng)力現(xiàn)象，其如果超出了管道材料的承受極限，很可能會出現(xiàn)較為明顯的管道變形問題，進(jìn)而也就必然會對于管道的安全性產(chǎn)生威脅，最終帶來較為明顯的損失或者是安全事故損害。自然補(bǔ)償法的應(yīng)用能夠較好借助于管道工程項(xiàng)目中的拐彎處形成Z型或者是L型，進(jìn)而也就能夠促使其在一定程度上表現(xiàn)為較為理想的彎曲或者是扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，最終確保其能夠在管道后續(xù)熱脹冷縮方面進(jìn)行有效防控，避免其可能受到的損壞問題，并且對于管道體系的位移形成較為明顯的控制。在當(dāng)前化工管道設(shè)計中自然補(bǔ)償法的應(yīng)用過程中，為了提升其最終落實(shí)效果，重點(diǎn)采用加設(shè)彎頭或者是改變管道走向的方式進(jìn)行處理是比較重要的手段和方法，在當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛。此外，在一些特殊化工管道設(shè)計對象中，還可以通過改變設(shè)備布置或者是有效設(shè)置相關(guān)約束條件來提升其補(bǔ)償效果，為化工管道體系的有效運(yùn)行服務(wù)。結(jié)合現(xiàn)階段化工管道設(shè)計中自然補(bǔ)償法的實(shí)際應(yīng)用，其需要重點(diǎn)圍繞著相應(yīng)化工管道的具體分布狀況以及運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，了解具體化工管道設(shè)計的自然補(bǔ)償法應(yīng)用需求和強(qiáng)度，進(jìn)而也就能夠保障相應(yīng)化工管道設(shè)計中自然補(bǔ)償法的運(yùn)行較為可靠。當(dāng)前自然補(bǔ)償法在化工管道設(shè)計中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在L形直角彎自然補(bǔ)償以及Z形折角彎自然補(bǔ)償。

4 提高化工管道自然補(bǔ)償能力的主要方法

4.1 提高管道柔性

管道柔性同管道在面對溫度變化時所產(chǎn)生溫度應(yīng)力的大小有關(guān)，柔性大的管道溫度應(yīng)力影響小，柔性大的管道溫度應(yīng)力影響大，因此提高管道柔性是改善管道系統(tǒng)性能的關(guān)鍵工作，而自然補(bǔ)償法設(shè)計的核心就是通過增加管道彎曲度來提高管道的柔性。另外，在平面管道系統(tǒng)中，設(shè)計人員也可以通過使用沒有熱膨脹或熱膨脹系數(shù)小的管道來增加系統(tǒng)的柔性。

4.2增強(qiáng)管道自身的彈性程度

化工管道壁的彈性大小在一定程度上影響著化學(xué)管道的自然補(bǔ)償能力。要想從根本上提高化工管道的自然補(bǔ)償能力，其中最為關(guān)鍵一部分就是要確保管道的變形具有一定的彈性，當(dāng)化工管道在受到外界的作用力時，能夠進(jìn)行變形后的管道進(jìn)行自我修復(fù)。影響化工管道彈性大小的因素有很多，其中最主要的就是管道的形狀、長度、尺寸以及彈性模量。因此，在化工管道實(shí)際的施工期間，要進(jìn)行全面的勘測與實(shí)驗(yàn)，通過計劃管道的走向來提高管道自身的彈性，同時也要對管道的材質(zhì)實(shí)施實(shí)驗(yàn)與勘探，構(gòu)建管道受力模型，以此來避免返工，減少浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生。

4.3 強(qiáng)化對施工過程的技術(shù)管理

實(shí)際施工過程中，施工隊(duì)?wèi)?yīng)該根據(jù)各分項(xiàng)工程的施工質(zhì)量，形成一定的自檢制度，待自檢合格后才能向現(xiàn)場負(fù)責(zé)人員報審，之后現(xiàn)場負(fù)責(zé)人員需要與質(zhì)量檢查人員一起全面檢查施工質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上做好記錄工作，待檢查合格以后才能繼續(xù)進(jìn)行施工。工程在施工過程中始終不變的話題便是安全，為此在實(shí)際進(jìn)行施工技術(shù)管理當(dāng)中，需要提高對安全技術(shù)管理的重視程度，從實(shí)際出發(fā)制定一系列切實(shí)可行的安全管理措施，完成相關(guān)安全教育手冊的編寫，在施工人員當(dāng)中定期不定期的開展安全教育，全面檢查施工現(xiàn)場的安全，避免出現(xiàn)這樣或那樣的安全事故，確保能夠安全且有序地進(jìn)行工程施工。另外，在施工始終都秉持著以人為本、安全環(huán)保、文明施工以及嚴(yán)守法規(guī)的安全方針，避免出現(xiàn)重要的事故，如火災(zāi)、機(jī)械和設(shè)備安全故障等，從而可以有效的保護(hù)人員的人身安全，實(shí)現(xiàn)安全事故“零”目標(biāo)。

5 結(jié)束語

總的來講，管道是化工企業(yè)主要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，對于保證生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)的安全性具有十分重要的意義。為減少管道運(yùn)行過程中溫度應(yīng)力對系統(tǒng)的不利影響，管道設(shè)計中需要引入自然補(bǔ)償法的思想，借助于簡單的結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)管道柔性的提高，分散溫度應(yīng)力，提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保護(hù)管線和設(shè)備安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭曉瑩，王慶，翟俊紅.化工管道設(shè)計中的自然補(bǔ)償法研究[J].化工管理，2017（17）：144.

[2]吳小琴.化工管道設(shè)計中的自然補(bǔ)償法研究[J].化工管理，2016（21）：88.

[3]王一.化工管道設(shè)計中常用的自然補(bǔ)償法研究[J].化工管理，2016（02）：24.

作者簡介：

潘恒（1988- ），男，漢族，湖北省武漢市人，碩士研究生，工程師，研究方向：化學(xué)工程（石油與天然氣）。

沈顯超（1982- ），男，漢族，湖北省武漢市人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：油氣管道輸送。