石油化工裝置管道設(shè)計中的安全問題分析

金球峰 王心彤

摘要：科技的進(jìn)步，促進(jìn)人們對能源需求的增多。石油化工原料多具有有易燃易爆等危險特性，所以在其運(yùn)輸?shù)倪^程之中，安全性是一個非常重要的問題。石油化工裝置的管道設(shè)計直接影響裝置的運(yùn)行效率與安全性。為此，優(yōu)化管道設(shè)計顯得尤為重要。本文就石油化工裝置管道設(shè)計中的安全問題展開探討。

關(guān)鍵詞：石油化工裝置;管道設(shè)計;安全問題

引言

當(dāng)前，國內(nèi)石油化工裝置管道設(shè)計雖然也是密閉的，但因受很多因素的影響，很容易出現(xiàn)意外情況，比如受腐蝕、老化以及管道內(nèi)、外應(yīng)力突然增加等原因造成破裂泄露，泄漏的易燃、可燃化工原料一旦遇明火、靜電等點(diǎn)火源都有可能造成爆炸，有毒物化工原料泄露，也會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，找到有效解決方法，希望能提高管道設(shè)計的安全。

1石油化工裝置工藝管道設(shè)計原則

在石油化工裝置工藝管道設(shè)計中要全面遵循安全性原則，能有效滿足高效化分解傳輸油化產(chǎn)品應(yīng)用需求，做好管道維護(hù)檢修，便于相關(guān)管理人員展開各項操作，對各設(shè)備之間產(chǎn)生的干擾問題進(jìn)行控制。技術(shù)人員首先要做好管廊設(shè)定，對管廊附加余量進(jìn)行控制，設(shè)計余量能促使化工廠穩(wěn)定運(yùn)行。此外，還要對安全閥合理設(shè)定，借助安全閥對管道進(jìn)行針對性控制。泵入口在設(shè)定中要綜合反應(yīng)泵的具體變化情況，提高泵的穩(wěn)定性。工藝管理安全設(shè)計方面要針對性分析地域要素，全面突出工藝管道具體價值。在石油化工裝置工藝管道設(shè)計中要參照全面性原則，要對影響管道應(yīng)用的各項要素綜合分析，在判定管道今后應(yīng)用需求基礎(chǔ)上擬定可行度較高的設(shè)計方案。當(dāng)前要對管道進(jìn)行合理設(shè)計，滿足石油化工裝置工藝流程的要求，在設(shè)計階段要綜合分析各項設(shè)計方案，對各項可行性方案合理論證。在設(shè)計階段要全面滿足各項法律法規(guī)要求。做好管道設(shè)計組織工作，依照行業(yè)具體發(fā)展現(xiàn)狀設(shè)定對應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，各個部門之間相互協(xié)作，提高管道設(shè)計規(guī)范性。

2石油化工裝置的危險因素

2.1池火與爆炸事故危險因素

易燃易爆是石油化工原料及產(chǎn)品最為顯著的特征。如果按照致因及危害程度，可將石油化工存在的危險分為池火事故和爆炸事故這兩種，其中池火事故指的是可燃性液體泄漏，在遇到明火后發(fā)生的爆炸事故;爆炸事故則是易燃易爆材料泄漏或過分堆積，在與助燃物質(zhì)混合處于其其爆炸濃度后遇點(diǎn)火源產(chǎn)生的劇烈膨脹，同時對周圍介質(zhì)做機(jī)械功，并伴隨有強(qiáng)烈放熱、發(fā)光和聲響的效應(yīng)。當(dāng)然，無論是池火事故，還是爆炸事故，都會造成無法挽回的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡，甚至影響社會關(guān)系穩(wěn)定。

2.2中毒因素

石油化工產(chǎn)品多為有毒物質(zhì)，它能從人體肌膚和口、鼻中進(jìn)入人體，產(chǎn)生對人體有危害的物質(zhì)，這些物質(zhì)可能對人體健康造成損害甚至產(chǎn)生急性中毒事故。所以，管道設(shè)計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。

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露。另外，管道還可能因外力撞擊、架空承重柱體地基不穩(wěn)定等原因產(chǎn)生外應(yīng)力導(dǎo)致管道破裂泄露造成事故。

3.2腐蝕損壞

石油化工裝置管道腐蝕會在很大程度上破壞管道的安全性。石油化工裝置管道所處的環(huán)境因周邊工藝環(huán)境、大氣環(huán)境等原因多具有腐蝕性特征，這時如果因管道材料防腐性能不達(dá)標(biāo)，長期腐蝕環(huán)境下導(dǎo)致管道發(fā)生腐蝕損壞，均可能造成化工原料泄露。導(dǎo)致石油化工裝置管道出現(xiàn)腐蝕的因素較為復(fù)雜，腐蝕大致可分為干、濕腐蝕兩類。濕腐蝕指金屬在有水存在下的腐蝕，干腐蝕則指在無液態(tài)水存在下的干氣體中的腐蝕。由于大氣中普遍含有水，化工生產(chǎn)中也經(jīng)常處理各種水溶液，因此濕腐蝕是最常見的，但高溫操作時干腐蝕造成的危害也不容忽視。

3.3密封失敗導(dǎo)致管道受損

要保障石油運(yùn)輸沒有泄露，必須要保證管道銜接的密封性良好。而在作業(yè)過程中，工作人員操作不規(guī)范或者是粗心，極有可能造成密封不徹底，導(dǎo)致其安全性降低。另外，管道在移動過程中會對密封效果產(chǎn)生影響，造成自身安全性降低。所以，在管道安全設(shè)計中，加強(qiáng)其密封性是確保管道設(shè)計安全的重要方法之一。

4提高石油化工裝置管道安全設(shè)計的策略

4.1合理設(shè)置管道支架

對于管道支架的設(shè)置，可以說是整個管道設(shè)計之中非常重要的靈魂所在。如果管道支架的設(shè)置不夠合理，或者是沒有考慮全面，在管道投入使用的過程之中，極容易出現(xiàn)事故。在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計的時候，設(shè)計人員需要注意以下幾個方面的問題。第一是整個管道支架設(shè)置的承重性，一定要對于管道支架設(shè)置的承重性進(jìn)行考量，確保在整個石油管道投入使用過程之中，管道可能運(yùn)行的最大承重，在相應(yīng)管道之下所能承受的范圍之內(nèi)。第二，在進(jìn)行管道支架設(shè)置時，也要注意承重支柱施工地區(qū)地基承載力以及與常用運(yùn)輸通道的防撞擊安全間距問題。第三管道支架也要盡量減少對于吊架的使用，要因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場的情況進(jìn)行最科學(xué)合理的設(shè)計。

4.2管道線路設(shè)計及管材選用

在石油化工工藝管道設(shè)計中要注重做好管道線路設(shè)計，當(dāng)前為了使得工藝管道設(shè)計能最大程度滿足應(yīng)用要求，要對石油化工裝置管道設(shè)計中存有的環(huán)境問題進(jìn)行分析。管道線路的走向在滿足工藝流程和安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，要考慮經(jīng)濟(jì)性（節(jié)約管件管材，較大管徑和較貴重管道盡量短）、美觀性（管道改變標(biāo)高或走向時，盡量做到“步步高”或“步步低”，避免形成“氣袋”、“液袋”或“盲腸”）、還要符合膨脹和柔性設(shè)計要求，便于維修（考慮到管道和設(shè)備的組裝、拆卸和支承）。管道材料應(yīng)根據(jù)管道級別、設(shè)計溫度、設(shè)計壓力和介質(zhì)特殊要求等設(shè)計條件，以及材料的耐腐蝕性能、加工工藝性能、焊接性能和經(jīng)濟(jì)合理性等選用。選用的材料應(yīng)具有足夠的穩(wěn)定性，包括化學(xué)性能、物理性能、耐腐蝕性和抗疲勞性。管道材料應(yīng)符合工藝條件和專利商的要求。壓力管道組成件所用材料選用國際標(biāo)準(zhǔn)或國外標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)符合國外壓力管道規(guī)范允許使用并已有使用實例的材料，并且該材料性能不得低于國內(nèi)類似材料的有關(guān)安全技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求。在線路設(shè)計中要優(yōu)選針對性的設(shè)計模式，在設(shè)計中突出性價比要求，當(dāng)管道應(yīng)用性能不合理，安全指數(shù)較低，將會導(dǎo)致裝置應(yīng)用周期縮短，對管道應(yīng)用效益具有較大負(fù)面影響。

4.3預(yù)防管道機(jī)械損壞

預(yù)防石油化工裝置管道機(jī)械損壞，優(yōu)化管道安全設(shè)計的策略如下：（1）避免低溫脆性裂變當(dāng)液化氣體的氣化反應(yīng)強(qiáng)烈，或者管道所處環(huán)境溫度低于20℃時，需優(yōu)選低溫高性能材料。（2）避免高溫?fù)p害管道設(shè)計中，要加大溫度管控力度，避免溫度過高導(dǎo)致管道材料的損害，產(chǎn)生蠕變失效的問題。為此，可選擇合適的管道材料，并增加膨脹節(jié)，確保管道的安全運(yùn)行。（3）管道布置應(yīng)考慮與主要運(yùn)輸通道的安全間距，確?？崭吣軌驖M足消防及日常運(yùn)輸車輛通過的要求，如設(shè)置管道支撐，應(yīng)考慮支撐柱體的承載能力及所處位置地基的地基承載力并在施工過程加以考慮（4）消除疲勞損害管道會隨著使用年限的增加，在高溫影響下出現(xiàn)斷裂問題。所以在管道設(shè)計時，要注重抗疲勞設(shè)計的效果，以延長管道使用壽命。同時，在管道投入使用過程中，定期檢查管道性能。

4.4預(yù)防管道腐蝕損害

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，也要對管道的情況實時監(jiān)督，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要及時解決并上報，這樣才能將損失降低到最低點(diǎn)。綜合考慮外界因素，減少腐蝕對管道的影響，并注意局部腐蝕，這樣能保證管道安全。

結(jié)語

綜上所述，優(yōu)化石油化工裝置管道設(shè)計，可以降低安全事故的發(fā)生率，增大化工生產(chǎn)的安全系數(shù)，最終維護(hù)公眾生命財產(chǎn)安全，具有極大的推廣應(yīng)用價值。

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