化工工艺管道设计及泄漏试验研究

化工工艺管道设计及泄漏试验研究

程永志

烟台化工设计院有限公司，山东省烟台市 264000

摘要：现如今，我国的化工行业有了很大进展，在化工行业中，管道是非常重要的组成部分。化工工艺管道的作用是运输石油，我国石油产业的发展过程中，化工工艺管道面临着较大的设计压力，管道设计直接关系到石油的安全运输。为了保证石油在化工工艺管道中的安全性就要规范设计，避免化工工艺管道设计中出现的问题，强调化工工艺管道设计的合理性。本文首先分析管道设计要点，其次探讨管道泄漏试验，以供参考。

关键词：化工；工艺管道；设计

引言

在化工管道设计环节中，设计人员需对不同应力在管道安全稳定运行过程中产生的影响进行科学的区分和分析，找出针对性的应力抵抗方法，确保能与管道设计工作进行有效融合。可结合不同的管道类型进行应力的针对性设计。在化工管道设计环节中，设计人员需对不同应力在管道安全稳定运行过程中产生的影响进行科学的区分和分析，找出针对性的应力抵抗方法，确保能与管道设计工作进行有效融合。 可结合不同的管道类型进行应力的针对性设计。

1管道设计要点

1.1管道材料和分级

管道材料是保证管道运行本质安全的最基础保障。工业管道根据工作压力、输送介质等因素的不同，按其危险程度和安全要求等级分为ＧＣ1级、ＧＣ2级、ＧＣ3级三个级别，不同级别的管道对管道材质的要求也不相同，这就需要工艺管道设计人员根据管道级别综合考虑，选用合适管道材料。在进行管道设计时，工艺管道设计人员应认真研究Ｐ＆ＩＤ图，明确各管道段输送介质和压力，根据工艺设计，统筹好各段管道的材质，确保管道材质符合国家规道材料、其他特介质运输管道材料等。

1.2化工工艺管道伴热设计

在化工工艺管道伴热设计中，应采取套夹伴热的方式，以免出现化工热量消散过多的现象。实际上，使用管道输送化工介质期间应考虑到介质终端温度、管道内部温度，确保二者温度相同，如二者温度不一致，就要考虑温差问题。与其他伴热管道方式相比，该方式更有利于保护热能和补充热能。工作人员应注意管道内部凝点，确保凝点不超过50℃。此时，在根据管道材料选择伴热方式。在工程中，工作人员应用管道进行气体输送时，应用伴管伴热这一方式的次数较多。相关工作人员可根据实际情况选择伴管种类，现阶段，常用的伴管种类有两种，分别是蒸汽伴管、夹套伴管。当装置工况下管道内部积累大量凝固蒸汽，此时，工作人员可考虑选择套夹伴管进行输送。实际安装期间，工作人员需考虑到伴热设计基本要求选择伴管安装。一般情况下，有水平、垂直两种安装方式。除此之外，在使用管道进行输送时，如输送物质具有强腐蚀性，就要考虑使用隔离方法，以确保输送的安全性和效率。

1.3管网柔韧水平的适当提升

管网的柔韧性，可使管道在抵抗应力的过程中产生一定抗压性和自限性，柔韧水平较低的管道材料，在遭受应力冲击时容易出现裂痕，使得峰值应力过大，造成管道系统瘫痪。设计人员在选择管道制造材料的过程中，应选择柔韧性较强的材料，并在管道设计优化过程中，以最小的弯度实现管道设计走向，提高管道对自然因素的抵抗力。减少自然条件影响的一次应力问题数量。管网柔韧水平适当提升可有效削弱管道内部应力，降低化工管道建设成本。

1.4及时探查伴热系统

除管道旁路阀门、高管道引出口外，还要及时探查伴热系统，检查伴热系统是否保持正常作业。运行初期，工作人员需使用伴热系统顺利排放管道积水，以保护管道的安全性。在经过工作人员调试后，工作人员需再次进行检查，如出现阀门故障、管道冻结等诸多问题，就必须立即采取措施处理伴热管道。对技术人员来说，定期、及时探查伴热系统非常必要。工作人员需重视探查工作，确保伴热系统处于正常工作状态。定期检查过程中，技术人员除探查伴热系统运行状态外，还需重点关注伴热系统的节能效果，一旦伴热管道消耗较多能源，就必须优化管道，必要时，可根据实际情况改动管道，以保证伴热管道的性能。

1.5冷紧措施的引入

化工管道冷紧现象的出现，主要因为用于制造管道的材料具有一定弹性，容易在外界应力的影响下出现一定性质或性状方面的改变。在化工管道系统运行过程中，会受到运输介质流体的热力学影响出现热胀冷缩现象，最终产生管道局部弯曲或变形，影响化工管道正常使用。较大程度的管道扭曲会造成运输介质泄漏，给化工企业的正常生产和人民群众生命安全带来极大威胁。在化工管道设计优化过程中，冷紧措施的引入需优先进行错位实验，允许管道在热生产状态产生的应力被施加到冷状态，配合低压力管道端口位置出现的推力和力矩，有效降低热伸展应力数值，削减应力对管道正常运行产生的影响。冷紧过程的存在，降低了管道热伸展应力，使管道持续应力得到有效缓冲，降低了外界应力产生的具体影响，可确保化工管道始终处于安全稳定的运行状态。

1.6压力试验控制

压力试验是化工工艺管道设计中不能缺少的控制措施，压力试验分为气压、水压两个部分，试验控制时要为管道提供合适的试验方法，准确的安排试验操作，避免影响试验结果的准确性。压实试验控制中还需注意试验条件，管线试验压力要控制在0.5MPa以下，如果管道并为一个系统就要适当增加试验压力，满足化工工艺管道压力试验的需求。

2管道泄漏试验

泄漏试验压力一般要求为系统的设计压力，但化工厂一般具有较为复杂的工艺装置和管道系统，用来处理和输送不同的介质，这些装置和管道的设计压力往往不尽相同，所以按照设计压力对系统静密封点进行泄漏试验无法实现。其次，管道的设计压力一般为正常工作压力的1.1倍，安全阀的开启压力一般为工作压力的1.05倍～1.1倍，且不能超过设计压力。当采用管道的设计压力对管道进行泄漏试验时，会使压力容器、压力管道的安全泄放装置开启，释放掉装置内的压力，导致泄漏试验压力无法达到装置设计压力。同时，泄漏试验需要检查人员对静密封点进行近距离观察否存在泄漏情况，当装置设计压力压力较大时，如在观察时突然发生泄漏，后果不堪设想。根据美国国家标准ＡＳＭＥ压力管道规范Ｂ31及国家标准ＧＢ／Ｔ20801．5—2020对敏感性泄漏试验压力要求为试验压力应不小于105ｋＰａ或25％设计压力（取较小值），同时其灵敏度不小于10－4Ｐａ·ｍ3／ｓ，具有安全性好、灵敏度高的特点。因此国家标准ＧＢ／Ｔ20801．5—2020推荐使用敏感性泄漏试验。并列举了多种灵敏度更高的检漏方法以供选择。直接加压气泡试验或者是氨泄漏检测技术适合于管道系统敏感性泄漏试验，其他几项主要使用于设备的泄漏试验。

结语

综上所述，经济发展过程中，化工业占据重要位置，在化工工程中展开伴热管道设计工作，工作人员需了解伴热化工工艺管道伴热的内涵，根据伴热设计原则，展开设计工作。工作人员还应洞察国内外伴热设计材料使用情况、工艺发展情况，科学制定化工工艺管道伴热的设计方案。科学、合理的伴热设计能进一步推动化工领域的发展，也有利于经济发展。未来，我国化工工艺设计方法将进一步发展，伴热设计将更高效、更科学、更合理。

参考文献

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