淺析石油化工管道設(shè)計的影響因素及對策

馮嘉恩

黎明化工研究設(shè)計院有限責(zé)任公司，河南洛陽，471000

0 引言

近年來，國內(nèi)石油化工業(yè)不斷進步，相應(yīng)的石油運輸量也不斷增加，在這個過程中，運輸管道是關(guān)鍵，對管道的質(zhì)量有了更高的要求。國內(nèi)的石油化工產(chǎn)品輸送管道質(zhì)量有了很大的改善，但是管道設(shè)計還需進一步完善，石油化工的生產(chǎn)過程中，管道施工作業(yè)是相當(dāng)重要的，要根據(jù)施工條件改進完善裝置設(shè)施，不斷優(yōu)化裝置的功效，以便更好地完成物料的輸送工作。石油化工工藝管道是其生產(chǎn)體系中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要持續(xù)把設(shè)備和工藝技術(shù)結(jié)合起來，增強生產(chǎn)成效[1]。

1 石油化工管道設(shè)計的基本概況

1.1 石油化工管道設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容

石油化工管道是指石油化工領(lǐng)域開展相關(guān)的石油及化工等需求能源的開發(fā)，再經(jīng)過生產(chǎn)加工處理后，把加工后的能源輸送到需要的地方所用的管道。近年來，國內(nèi)的管道輸送得到了很好的發(fā)展，大部分管道經(jīng)過不斷改進，能很好地完成各項程序及結(jié)合相對應(yīng)的工藝技術(shù)，但是，因為石油化工產(chǎn)品大多是易燃、易爆及易腐蝕等的物品，在輸送過程中，若出現(xiàn)管道泄漏，會對周邊環(huán)境造成很大的污染，如果引發(fā)爆炸事故，還會危害管道輸送經(jīng)過地區(qū)人們的生命及財產(chǎn)安全[2]。這就要求設(shè)計管道的工作要更慎重、用心，技術(shù)要更高。設(shè)計前，要挑選管道材料，挑選防腐性能好的金屬或合成材料，參與管道設(shè)計的所有從業(yè)人員在實施管道的建設(shè)時，要結(jié)合管道所處地理位置情況，例如，高度關(guān)注管道處在水路、高溫及低溫等環(huán)境特殊的區(qū)域或必經(jīng)之地是凍土、深水區(qū)及情況不明的惡劣地勢地貌，管道設(shè)計建設(shè)時，不能忽視這些環(huán)境因素，要根據(jù)具體情況因地施策。另外，管道設(shè)計人員要高度重視管道分布與管道設(shè)備安置中各環(huán)節(jié)的工作流程與方法，確保管道建設(shè)不出任何問題。同時，石油管道設(shè)計相關(guān)人員也要考慮整個管道建設(shè)的投入成本問題，科學(xué)合理地做好石油管道建設(shè)工程，促進其更好發(fā)展。

1.2 影響石油化工管道設(shè)計的因素分析

在開展石油化工管道建設(shè)工作中，首先，參與工作的人員要認真研究輸送產(chǎn)品的特殊情況，如果是腐蝕強的危險物品，對應(yīng)的設(shè)計師要不斷加強管道的抗腐蝕性能，采用專門的抗腐蝕材料[3]。同時，管道設(shè)計工作者在開展管道設(shè)計時，務(wù)必要做好管道設(shè)計的密封性事宜，當(dāng)下密封性的管道設(shè)計是關(guān)于閥門的處理與法蘭設(shè)計，其中法蘭設(shè)計要運用專門的設(shè)備。在管道設(shè)計過程中，要仔細檢查管道建設(shè)所使用設(shè)備的密封性。同時還要考慮其自身在特殊環(huán)境中可能發(fā)生熱脹冷縮的現(xiàn)象，所以，在設(shè)計處理中，要測量預(yù)留出管道變化空間，另外，管道長時間在溫度特別高的條件下較容易出現(xiàn)彎曲變形與管道移位的情況；在溫度特別低的條件下，管道易碎易斷裂。因此，管道設(shè)計師要根據(jù)管道所處的環(huán)境特征，不斷改進完善管道的設(shè)計。

1.2.1 密封效果

要不斷改進增強管道的密封性能，不斷減少管道滲漏事故發(fā)生。管道的法蘭密封與閥門密封是兩個很好的完成密封的特別關(guān)鍵的操作方法。法蘭密封常用法蘭、螺栓及墊片等方式。法蘭的硬度與密封表面對密封效果有很大的影響，例如，若管道位置稍移動就會導(dǎo)致法蘭密封效果不好的問題。為了管道能密封完好，防止閥門泄漏的問題，要熟練掌握閥門及法蘭密封把控泄漏釋放量。

1.2.2 進出裝置

管道進出裝置側(cè)重在管道的分界點裝切斷閥，而且在裝置側(cè)設(shè)計8字盲板。目前，很大部分管道設(shè)計都存在誤區(qū)，只是把8字盲板用在輸送有毒或者可燃氣體管道上，使得部分進出管道沒有安裝保護設(shè)施，這對管道有很大影響。所以，在設(shè)計進行中，要對8字盲板不斷改進完善，這種做法可減少實際損傷中的誤損傷，且不會給設(shè)計造成另外的損傷。

1.2.3 環(huán)境腐蝕情況

環(huán)境腐蝕也是影響管道安全操作的又一關(guān)鍵問題，主要因為自然環(huán)境的關(guān)系，使得管道周圍的物質(zhì)發(fā)生了一定的化學(xué)反應(yīng)，從而對管道有一定的腐蝕現(xiàn)象。因為每個管道抗腐蝕性能不一樣，所處的周邊環(huán)境也不一樣，因此管道腐蝕情況各不一樣。倘若管道所處條件特別復(fù)雜，并且本身也有很多不足之處，那么本身抗腐蝕性能差，就更容易出現(xiàn)腐蝕問題。

2 石油化工裝置工藝管道設(shè)計原則

2.1 全面性原則

石油化工裝置工藝管道設(shè)計要堅持全面性原則，要整體注意到關(guān)系管道質(zhì)量及運行使用的各種事項，還要考慮到管道以后的供求，進而改進做出改良的耐腐蝕性強的設(shè)計方法。第一，要按照石油化工裝置的各環(huán)節(jié)程序思考工藝管道的建設(shè)，確保工藝管道是按照石油化工裝置的規(guī)定完成作業(yè)的，在設(shè)計進行時不僅要積極借鑒原來好的設(shè)計方法，還要不斷考察本設(shè)計的實際問題，不斷考證分析方案，改進完善，做出適合的可靠設(shè)計方案。第二，在工藝管道設(shè)計中不能違背國家的法律法規(guī)，積極落實要求的相關(guān)規(guī)定政策，符合工藝管道的管理要求。

2.2 經(jīng)濟性原則

管道設(shè)計需要遵循經(jīng)濟性原則。首先，在石油化工裝置管道設(shè)計中要遵守成排成組的原則，這樣既可達到管道整齊美觀的效果，還可減少管道施工中的花費，節(jié)省成本。其次，還要在石油化工管道連接的地方遵循短、直原則，特別是在合金鋼管連接時，接頭連接處的長度要盡可能短，增強管道設(shè)計連接的有效性。最后，要挑選可靠的管道材料，有針對性地挑選，更好地滿足各管道之間的配置，以節(jié)約管道成本。

3 設(shè)計優(yōu)化對策

3.1 完善管道的布置

管道布置是石油化工管道設(shè)計的根本，在管道擺放布置中要結(jié)合管道和化工裝置整體，確保管道能正常開展工作[4]。第一，在管道布置工程中要最先想到管廊附加余量，管廊設(shè)計一般余量在百分之十到百分之二十之間，近年來，對管道建設(shè)技能要求越來越高，而且其對應(yīng)的情況也越來越復(fù)雜，導(dǎo)致管廊余量不斷提高，尤其是在熱應(yīng)力管道設(shè)計中還要應(yīng)用π形補償器的方式，以此達到熱應(yīng)力管道應(yīng)用要求。第二，在管道安全閥出口設(shè)計中要確保管道上部順流45°角接入總管，這樣才能避免倒入支管現(xiàn)象。若安全閥出口比泄壓總管低，要在低的地方裝配手動閥門，方便隨時清理廢液。第三，夾套管要用無縫的，或者用無縫的焊接管件，內(nèi)管連接縫之間的距離要大于2米，泵入口管道要特別短，要注重管道與泵相互適應(yīng)。

3.2 數(shù)字化工藝管道設(shè)計

數(shù)字化管道技術(shù)在石油化工裝置設(shè)計行業(yè)是比較先進的技術(shù)，采用數(shù)字化的方法增強管道設(shè)計工作，能更有效地完成管道建設(shè)和管道工程管理工作。其一，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可在石油化工裝置工藝管道設(shè)計領(lǐng)域進行數(shù)據(jù)信息的全方位監(jiān)測及定位追溯，另外，還可制定智能化的設(shè)計方案，可用專業(yè)化的數(shù)據(jù)信息來提升工藝管道設(shè)計的效果，增強管道設(shè)計的自動化運行操作。其二，可借助三維管道設(shè)計方法，即用PSMS等三維技術(shù)設(shè)計管道模型，不斷改進石油化工裝置工藝管道的設(shè)計。根據(jù)不同的輸送類型模擬管道保溫、防腐及快速降溫程序，盡量讓管道處在恒溫條件運作，不斷提升管道的安全性能。

3.3 采用防滲溝方案

在石油化工裝置運行過程中，為了減少石油化工企業(yè)在生產(chǎn)及輸送中，由于產(chǎn)品泄漏對所處區(qū)域環(huán)境的污染，尤其要在各個設(shè)計環(huán)節(jié)注重保護地下水的清潔，積極采取措施，防止地下水的污染。常見的污染源有含油污水管道及輕污油管道，由于管道是被埋在地下，檢測難度大，長期存在污染介質(zhì)。因此，可采用防滲溝、防滲膜或防滲套管的方法，做好埋地污水管道的防滲設(shè)計與施工建設(shè)。

3.4 加強現(xiàn)代技術(shù)在石油化工管道設(shè)計中的運用

每一次管道設(shè)計工程工作都是一次挑戰(zhàn)，因為每次遇到的很多問題都是不可預(yù)測的，要用到大量數(shù)據(jù)信息，要先分析研究，逐漸推導(dǎo)結(jié)果，再應(yīng)用到設(shè)計建設(shè)中。因此，在開展石油管道的設(shè)計工作中，可借助GIS等高科技，開展管道運行地區(qū)周圍環(huán)境的檢測，利用其輸出的數(shù)據(jù)，更好地了解管道運行環(huán)境，還可借助數(shù)字的模擬技能，模擬管道運行情景，再根據(jù)模擬數(shù)據(jù)對石油管道運行最大限度地實現(xiàn)還原，這樣可以提前預(yù)知有可能在實際的石油化工輸送中遇到的各種新情況，從而提前對管道進行改善。要高度注重管道建設(shè)質(zhì)量，在管道設(shè)計時，可借助相關(guān)的智能設(shè)備，來檢測產(chǎn)品的參數(shù)，對管道的內(nèi)壁及應(yīng)力做檢測，用數(shù)據(jù)檢測的方法獲取管道運行情況，此技術(shù)還能很快地檢測到管道的抗腐蝕性能，方便排查管道運輸問題，及時處理解決問題。

3.5 提高相關(guān)人員的綜合素質(zhì)

在開展管道設(shè)計工作中，設(shè)計人員要加強專業(yè)化學(xué)習(xí)，不斷加強管道的防腐蝕性能和封閉性能理論知識的學(xué)習(xí)，要創(chuàng)新發(fā)展新思維，嘗試用新技術(shù)改良管道設(shè)計水平，同時，要在探索中運用不同種類的管道設(shè)計材料。另外，因為管道設(shè)計從業(yè)人員有時要在環(huán)境惡劣的條件下開展管道設(shè)計工作，要考察所處環(huán)境的自然地質(zhì)、氣候狀況，因此從事管道設(shè)計的人員要懂得各方面的知識，要不斷加強學(xué)習(xí)所涉及的地理與物理等方面欠缺的知識。與此同時，在開展石油化工管道設(shè)計過程中，相應(yīng)的設(shè)計人員要高度注意安全，學(xué)習(xí)安全防護知識，從細節(jié)做起，嚴格落實工作事項，最大限度地避免存在的安全隱患。

3.6 加強有關(guān)人員對管道設(shè)計的重視程度

管道運輸領(lǐng)域在開展管道的施工建設(shè)過程中，涉及的相關(guān)負責(zé)人要高度重視這項工作，不能把重視度只停留在管道的施工及修建當(dāng)中，要從管道設(shè)計開始做好每項工作，有些管道輸送的問題在管道設(shè)計開展時就要注意防范。相關(guān)的管理人員要嚴格招聘，管道設(shè)計人員在選拔任用時，要專業(yè)對口，有合格的資格證書。同時，要明確管道設(shè)計責(zé)任，規(guī)范設(shè)計細節(jié)。針對石油化工產(chǎn)業(yè)的特殊性，盡可能地分級設(shè)計，這樣有利于在特殊條件下的設(shè)計管理，也有利于各學(xué)科人才相互合作共同實施工作，提高管道運行質(zhì)量，具體實施管道設(shè)計時，要嚴格按照各環(huán)節(jié)流程開展工作，先分級再匯總，再不斷檢查審核，明確工作分工，實行獎罰政策，加強設(shè)計人員的責(zé)任意識，促進管道設(shè)計的高質(zhì)量發(fā)展。

4 結(jié)語

綜上所述，石油化工管道設(shè)計與石油化工項目安全生產(chǎn)、經(jīng)濟效益有直接的關(guān)系，由于管道的特殊性質(zhì)，在進行管道設(shè)計時，只有充分考慮到管道的環(huán)境適應(yīng)性和安全穩(wěn)定性問題，才能在合理布置的基礎(chǔ)上嚴格控制好管道設(shè)計標(biāo)準，確保管道在合乎規(guī)范標(biāo)準下發(fā)揮作用，這就需要相關(guān)的專業(yè)人員創(chuàng)新突破，在學(xué)習(xí)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷探索新技術(shù)，不斷完善管道設(shè)計，從源頭上防止一些可能出現(xiàn)的安全隱患，使管道運輸能夠安全、有效地運行，推動石油化工領(lǐng)域的不斷進步。