關(guān)于石油化工裝置管道設(shè)計(jì)安全的若干思考與研究

張玉鑫　李文磊

摘 要：近年來，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，石油化工裝置的規(guī)模不斷的擴(kuò)大。而在石油化工裝置中管道是生產(chǎn)順利展開的最重要組成部分之一，其除了肩負(fù)著連接職責(zé)以外，還是流體輸送工作的主要安全保障。只有切實(shí)做好管道設(shè)計(jì)工作，才可以有效防止意外災(zāi)害的出現(xiàn)。并在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)資源的有效節(jié)約，為石油化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供更為強(qiáng)有力的支持和保障。鑒于這種情況，文章首先簡單介紹了石油化工裝置中蘊(yùn)含的幾點(diǎn)危險(xiǎn)因素，然后提出了幾點(diǎn)保障石油化工裝置管道設(shè)計(jì)安全的建議，希望可以為石油化工生產(chǎn)工作的順利展開起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：石油化工裝置;管道設(shè)計(jì)安全;若干思考與研究

石油化工裝置中介質(zhì)多為有毒、易燃易爆物品，輸送過程中要特別注意，而確保介質(zhì)在輸送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)石油化工裝置管道系統(tǒng)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，比如泄露、破裂等，這些都有可能造成火災(zāi)、爆炸、有毒物體泄露，給周圍的人造成傷害。為避免這種情況，本文特意對其進(jìn)行了解，提出一些有效解決方法，希望能真正提高管道設(shè)計(jì)的安全。

1 石油化工裝置管道安全設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

石油化工裝置管道設(shè)計(jì)，應(yīng)建立在系統(tǒng)的科學(xué)分析的基礎(chǔ)之上，符合法律法規(guī)、滿足國家和行業(yè)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)借鑒行業(yè)積累的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。對管道及其中介質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行定性定量分析，根據(jù)管道中的介質(zhì)環(huán)境，結(jié)合腐蝕機(jī)理等，選取合適的管道元器件材質(zhì)、壁厚、類型;對高溫管道、敏感設(shè)備管口連接的管道進(jìn)行應(yīng)力分析，對往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)出管道、兩相流管道進(jìn)行振動(dòng)分析等，優(yōu)化管道走向，布置合理的支吊架，以減小外荷載及溫度荷載產(chǎn)生的應(yīng)力和設(shè)備管口受力，校核法蘭泄露情況，避免共振的產(chǎn)生。

2 石油化工裝置中的危險(xiǎn)因素分析

2.1 中毒危險(xiǎn)因素分析

進(jìn)行石油化工生產(chǎn)的很多原材料，還有生產(chǎn)得到的成品、半成品以及雜質(zhì)等，很多都蘊(yùn)含著一定的毒性，屬于職業(yè)性接觸毒物，工作人員在進(jìn)行生產(chǎn)工作的時(shí)候，這些毒物會(huì)從皮膚以及口鼻等器官進(jìn)入到他們的身體里面，影響到他們的身體機(jī)能，使他們的身體健康遭到破壞，甚至?xí)苯佑绊懙缴a(chǎn)操作人員的生命安全。

2.2 火災(zāi)爆炸因素分析

在進(jìn)行石油化工生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)大量的粉塵、油氣以及可燃?xì)怏w，當(dāng)它們在空氣中的濃度達(dá)到極限以后，只要出現(xiàn)一點(diǎn)火花就有可能引發(fā)火災(zāi)爆炸;而可燃液體在遇到明火，抑或超過自燃點(diǎn)的可燃液體泄露到空氣當(dāng)中，都可能引發(fā)火災(zāi)。這種情況會(huì)對周邊建筑物、生產(chǎn)設(shè)備以及工人安全產(chǎn)生造成極大的威脅，導(dǎo)致比較大的財(cái)產(chǎn)損失，甚至?xí)?dǎo)致毀滅性的災(zāi)害產(chǎn)生。

2.3 反應(yīng)性危險(xiǎn)因素分析

在石油化工生產(chǎn)時(shí)，一般會(huì)出現(xiàn)各種化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)總的來說主要分為吸熱以及放熱兩種類型。放熱反應(yīng)的危險(xiǎn)性要強(qiáng)于吸熱反應(yīng)，特別是像部分鹵化反應(yīng)和硝化反應(yīng)這些有強(qiáng)氧化劑應(yīng)用的生產(chǎn)更是極度危險(xiǎn)，只要有一點(diǎn)偏差的出現(xiàn)所造成的后果可能都是無法預(yù)料的。此外，在進(jìn)行石油化工生產(chǎn)時(shí)，如果使用的原材料擁有極強(qiáng)的反應(yīng)活性，那么就會(huì)有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的意外事故產(chǎn)生，影響到工作人員的人身安全。

3 優(yōu)化措施分析

3.1 預(yù)防管道密封失效

防止密封失效對于石油化工安全生產(chǎn)具有實(shí)際意義，具體內(nèi)容如下所述：第一，選用配套的法蘭、墊片和緊固件。加強(qiáng)法蘭與閥門、設(shè)備管口等的配套性，避免材料性能差異破壞密封效果。管道等級分界位置使用的金屬墊片，應(yīng)以硬度法蘭為主，并注重其完整性，以免降低密封效果。另外，法蘭的選用要與密封要求相匹配，最大程度的加強(qiáng)密封處理效果。第二，防止閥門泄漏。結(jié)合實(shí)際介質(zhì)情況和設(shè)計(jì)工況，選擇適宜的閥門內(nèi)件及填料。高壓管線上使用的小閥門，要求閥門兩端出廠自帶短管，可以避免現(xiàn)場焊接產(chǎn)生的熱量對密封面造成損傷，以防管道內(nèi)可燃介質(zhì)泄漏，維護(hù)生產(chǎn)安全。

3.2 防止機(jī)械破壞

①根據(jù)管道所處環(huán)境選擇合適的材料。選擇耐低溫材料，在低溫條件下能減少脆性破裂，還能提高其耐用性。另外，根據(jù)地形和環(huán)境選擇材料時(shí)，設(shè)計(jì)人員最好對材料進(jìn)行測試，模擬同樣的環(huán)境，然后對其進(jìn)行作業(yè)，查看在同樣的環(huán)境下所產(chǎn)生的效果，通過這種模擬實(shí)驗(yàn)來確定管道安全，解決存在的問題。根據(jù)管道中介質(zhì)最苛刻工況選擇合適的管道材料，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，高溫對管道的破壞力也非常強(qiáng)。金屬材料在溫度達(dá)到一定程度之后，就會(huì)產(chǎn)生蠕變，從而產(chǎn)生斷裂，這樣一來，必然會(huì)出現(xiàn)介質(zhì)泄漏的情況。所以，在設(shè)計(jì)管道之時(shí)，要對這方面進(jìn)行預(yù)防，根據(jù)具體工況、環(huán)境來選取適宜的材料，這樣才不會(huì)出現(xiàn)安全問題;②防止疲勞破裂。金屬材質(zhì)的管道如果長時(shí)間負(fù)荷超載或者是在溫度波動(dòng)嚴(yán)重的環(huán)境下下作業(yè)，極易發(fā)生疲勞，嚴(yán)重的會(huì)直接斷裂，造成泄漏。所以，在使用管道之時(shí)，機(jī)械破壞對管道安全運(yùn)行有很大影響，要加以預(yù)防避免。

3.3 預(yù)防管道腐蝕損害

管道腐蝕問題較為復(fù)雜，需要結(jié)合實(shí)際情況，采取特異性處理措施。其一，均勻腐蝕。在管道設(shè)計(jì)中，可通過耐腐蝕性材料的選用或增加管道腐蝕余量的方式，檢測管道的管壁厚度，全面監(jiān)控均勻腐蝕問題，并采取整改處理措施。根據(jù)具體情況選用超低碳、雙相不銹鋼等材質(zhì)，亦可有效降低腐蝕問題。其二，應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕是石油化工裝置管道較為常見的問題。在管道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步明確熱處理的基本要求，最大限度的削弱參與應(yīng)力。其三，局部腐蝕。局部腐蝕也會(huì)造成嚴(yán)重的生產(chǎn)安全事故，需要引起高度重視。在管道設(shè)計(jì)過程中，要盡可能的避開螺紋連接和承插焊連接。對于材料等級有差異的管道，需保證焊接鋼材的質(zhì)量安全，提升生產(chǎn)安全指標(biāo)。

3.4 減少應(yīng)力破壞的情況

石油化工裝置管道中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力破壞的情況，想要降低出現(xiàn)危險(xiǎn)的情況，就應(yīng)該要降低出現(xiàn)應(yīng)力破壞的情況，更好的提高管道設(shè)計(jì)的安全性。應(yīng)力的破壞會(huì)造成管道的破壞，而與管道內(nèi)壁厚度出現(xiàn)問題的情況相比，通常情況下應(yīng)力產(chǎn)生的破壞會(huì)對管道造成開裂的情況，而且通常在出現(xiàn)這種情況之前不會(huì)有相應(yīng)征兆，即一旦出現(xiàn)這種情況，管道就不能夠正常運(yùn)行，大大的提高了危險(xiǎn)性。所以，要制定更加有效的管道設(shè)計(jì)，減小持續(xù)應(yīng)力和熱應(yīng)力的影響，提高對應(yīng)力破壞的應(yīng)對能力，同時(shí)對管道進(jìn)行的維護(hù)工作進(jìn)行加強(qiáng)。而對于因?yàn)榈蜏爻霈F(xiàn)的斷裂的情況，首先就要根據(jù)不同的溫度情況和環(huán)境，來進(jìn)行管道的設(shè)計(jì)和材料的選擇，避免因?yàn)榈蜏貤l件而造成的管道的斷裂情況，提高管道的運(yùn)行安全。除此之外，金屬材料在高溫的條件下會(huì)出現(xiàn)蠕變，防止材料因?yàn)楦邷厝渥兌?，降低其出現(xiàn)斷裂的可能性，應(yīng)對管道設(shè)計(jì)材料的使用情況進(jìn)行監(jiān)督和掌握，對溫度的變化進(jìn)行控制，選擇更合理的材料，對于發(fā)生問題的源頭進(jìn)行尋找并進(jìn)行解決。

4 結(jié)語

綜上所述，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、可燃介質(zhì)泄露，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)管理層也要加強(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。

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