石油化工管道设计要点分析

石油化工管道设计要点分析

聂威1,刘琪2,宁天一3,尹善哲4

内蒙古自治区产品质量检验研究院  内蒙古 呼和浩特 010010

摘要：影响化工工程管道项目质量好坏的因素众多，但从总体来看，主要分为设计及安装两个阶段。其中，设计作为工程启动的始端，直接决定工程能否顺利执行，设计过程中考虑因素的全面性决定着施工进度的快慢，若设计出现问题，不仅会花费时间修改耽误工程的进度，更会使得之前投入的人力、物力浪费；安装作为化工工程管道项目的后期实现和维护，安装质量的高低直接决定管道能否实际执行，即安装决定工程能否落到实地。因此，以化工工程管道项目的设计和安装两个阶段中存在的问题为研究对象，分析其出现问题的原因，并有针对性地提出改进建议，对于提升管道项目安全性，使得化工工程高质高量的完成具有十分重要的意义。

关键词：石油化工；管道设计；要点分析

一、石油化工管道的安置原则

1.1需要对管道的可操作性进行提升

在实际对石油化工管道进行安置的时候会出现一些问题，比如说会有泄压总管出口高于泄压阀的状况出现，在这时就需要相关工作人员对于放液的阀门进行合理的安置，进行过合理的安置之后会对之后的工作有很大帮助。

1.2管道设计中要因地制宜

在对石油化工管道进行安置的过程中要根据当地的气候温度等来进行工作，为避免液体在管道的温度较低的部位出现凝结的情况，要防止凝固的情况发生就需要做好防冻工作，倘若周边的环境温度过高，需要将石油化工管道内外侧的材质做到保持一致，这样才可以保证管道内外两侧的膨胀率相等，这样就不会有管道过度膨胀，所以在对管道进行设计的过程中要因地制宜。

1.3需要注意控制成本

无论是石油化工管道的设计还是安置都需要一定的成本，并且在安置的过程中肯定还会有一些突发情况发生，需要改变安置计划，在经过了合理的管道设计安置之后，相信可以有效地对于管道的安置成本进行控制，对一些不必要的成本也可以进行节省。

二、影响石油化工管道设计的主要因素

2.1腐蚀因素。

腐蚀是指管道内的物料及管道周围环境介质，通过化学反应对管道材料的破坏，在很大程度上影响到管道的安全。腐蚀破坏管道的表现形式有均匀腐蚀、局部腐蚀等。由于不同管道材料对物料介质的耐腐蚀性不同，管道材料的选用将根据物料介质的特性及其操作条件（温度、压力）来进行确定。

2.2密封因素。

目前石油化工管道密封主要采用管法兰密封和螺纹门密封二种方式，以防止管道腐蚀和泄漏，保证管道安全。法兰密封由法兰、螺栓、垫片(圈)三部分共同作用。法兰的刚度及密封面型式、垫片的材料及形式，对密封效果都有直接影响。同时由于管道冷、热膨胀而产生的应力，也会影响法兰的密封效果，进而影响管道安全。

2.3物理损伤因素。

石油化工管道的物理损伤主要表现在低温脆性断裂和高温破坏两个方面。在低温条件下，当管道材料的温度低于其脆性转变温度时，易导致其冲击韧性下降进而发生脆性断裂。在高温下管道材料的性能会发生恶性变化，例如蠕变失效、碳钢和碳相钢的石墨化和回火脆化等，都容易导致管道材料的弱化和脆化。同时管道金属材料处于交变荷载或温度周期变化的环境下容易出现疲劳，导致金属变形损伤甚至断裂，严重影响石油化工管道的安全性。

三、石油化工管道设计要点分析

3.1 冷换设备管线设计的合理性

冷换设备对于整个管道具有非常重要的意义和作用。他对于石油状态以及质量的保障都有一定的保护作用，所以要注意冷换设备管线设计的合理性。因为冷换设备管线的设计往往具有一定的复杂性，所以在具体的设计以及施工过程之中，存在着诸多问题，相应的设计人员主要需要注意以下几个方面。第一需要对于换水部位进行相应的合理设计，一般的管道都是在下方对冷换设备进行一定的换水工作，也有助于人工的操作。第二要注意冷化设备与其他相应设备以及管道的距离设计问题。因为冷化设备在运输的过程之中，可能需要进行多次的开口设计，所以要与其他设备以及管道保持一定的安全距离。第三，在设计的过程之中，还要注意冷换设备的热胀冷缩问题。因为冷化设备所面对的是温度改变较大的液体，所以热胀冷缩所产生的位移在所难免，要防止位移对其他部位产生影响。

3.2 管道支架的设计

管道支架的设计也是石油化工管道设计尤其是海洋石油化工设计中的重点内容。从整体上来看，管道支架的安装过程中主要是需要垂直位移的设置，如果在实践的过程中没有这方面的条件，那么就需要使用刚性的支架对其进行支撑，在应用的过程中如果管道垂直位移比较小的时候还可以使用可变吊架或者是弹簧吊架进行替代，如果管道垂直的位移相对较大时，可以考虑使用恒力吊架，如果在应用的过程中着重考量的是固定点的角位移和线位移指标，那么在固定点之外没有横向位移只有角位移时可以考虑使用导向性的支架。在具体的实践过程中，管道应力的分布情况也需要考虑在内，从而保证管道能够安全的进行。从管道的一次应力情况来看，设计人员可以通过增加支吊架的数量来保障管道受力的情况，但是在应用的过程中，二次应力数量太多，需要消除二次应力的时候，那么就需要根据实际情况来减少支架的数量，所以，通过上述的分析中可以清晰地看出，在应用过程中需要根据实际情况对支架的数量进行合理化的安排和设计。

3.3 管道材料的选取

为保证管道使用的安全性，应当合理选择施工材料。工作人员要重视材料的选取，充分考虑材料运行的安全性和企业实际情况，从而保证管道使用安全的同时提高管道工程经济效益和社会效益。在进行管道材料选择中，应当提高调研市场情况，对实际情况进行充分了解，加强对不同材料的对比，选择物美价廉的材料。这就需要工作人员按照规定的要求进行操作，确保管道材料达到规定的标准。在采购期间，工作人员要向厂家提供相应的文件，了解管道材料具体信息，并对搜集来的材料进行归档，这样不但有利于后期对材料的复查，而且能够对管道设计提供参考依据。由于管道材料不同，使得使用性能有着较大差异，工作人员需按清单上的要求进行采购，并对管道材料进行归类，这样施工人员在对管道进行安装时更为便利，还能充分发挥管道材料的使用性能，进而提高管道材料的安全性。

3.4 管道布置设计

对于管道布置进行设计是石油化工管道设计的重要步骤之一，相关设计人员需要对管道的施工检修和工艺过程进行全面了解，在对安全阀出口和泄压口总管道进行连接设计的时候，尤其在安全阀的定压超过了7Mpa时，泄压的总管需要以45°倾斜角沿着液体流向上侧进行相应的安装工作，这样可以相对有效地避免逆流情况出现，除此之外，还可以降低安全阀的背压情况。当泄压的总管道出口与泄压阀出口相比较高时，设计人员就需要在较低的部位设置手动放液阀，这样就会有效地避免积液出现。石油化工管道的使用区域需要加入一些伴热以及防冻装置，这样会有助于减少因石油化工管道中气温过低造成管道冻结。石油化工管道入口处管道需要较短且为直入式，这样会有效地避免气袋问题，设计人员需要对管道变径的位置使用偏心大小头管件，目的是避免出现大量气体聚集情况，在直管段也需要使用偏心大小头管件进行相对应的安装作业，这样会避免气蚀产生。

结束语：

石油行业的快速发展，进一步推动着我国经济的快速发展，与此同时，石油化工也逐渐成为我国经济发展的重要内容。通过对石油化工管道设计方面提出的见解，期待起到抛砖引玉的作用。

参考文献：

[1]邓晨旭，马勇.强化石油化工管道设计水平的方法.化工管理，2014（5）.

[2]王良.石油化工装置管道支吊架的设计.化工管理，2013（12）.

[3]刘镜峰.关于石油化工装置支吊架设计在配管设计中的探讨与研究.中国石油和化工标准与质量，2013（12）.