石油化工管道设计的影响因素及解决措施_韦近平.pdf

石油工程化 工 设 计 通 讯Petroleum EngineeringChemical Engineering Design Communications 25第49卷第4期2023年4月随着我国石油化工行业的发展，规模逐渐扩大，涉及范围越来越广，使化工管道设计的构建和生产变得更加困难，因此，必须对整个石油化工系统进行全面优化。石油化工管道作为系统运行中不可或缺的一部分，必须加强管控力度，首先要做好设计管理工作，使石油化工管道方案更加协同合理，以达到可行性和合规性。在石油化工管道设计中，应当全面考虑各种影响因素，以便制定出最佳的解决方案，从而提升管道设计的效果。1 工艺流程管道设计过程涉及化工设备，从工艺管道设计到工艺管道的影响，从管道布置到工艺流程设计，无论是管道的安全使用还是化工设备的设置等，常见的管道安装问题都需要修复，以此克服经常发生事故的问题。关于管道的设计，路线是关键。石化企业的工艺管道路线设计安全隐患较多，而且管道设计的工作量大、施工时间长，存在监管放松等问题，后期管道运行给生产带来安全隐患1。2 石油化工管道设计原则2.1 可操作性原则在石化产品运输过程中，由于机械设备配置、机械设备本身及工艺需要，阀门的设置标高和手轮方向往往不能满足操作者的需求，因此，为了确保石油化工管道的有效性和人员的安全性，需要增添附属装置，如作业站台，以确保安全作业。2.2 因地制宜原则因地制宜是指根据工厂所在地的地形、地貌和工厂总图布置及装置设备布置情况，规划物料及公用工程管道走向。同时也要根据工厂所在地的气候及大气腐蚀特性，来校正管道材料的选用2。3 石油化工管道设计3.1 合理规划合理的规划能够有效地防止不必要的紊乱，管线规划也不例外。对石化企业来说，管线输送不仅能够节约成本，还能降低安全风险，因此得到广泛应用。然而，在建设初期，许多企业都是采用行业重复的方式，在管线工程设计、工业生产等方面都是照搬其他企业的模式，然而，各个企业的产品都有其独特的特点，尤其是在设计环节上，更需要企业精心设计，以确保管线输送的安全性和可靠性。由于缺乏有效的防范措施，有毒物质的排放不仅违反了相关法律法规，而且还给周围环境带来了严重的污染。此外，一些企业并未充分考虑自然因素的危害，只是照搬其他企业的工业设计，在遭遇自然灾害时，很容易出现安全事故，给社会和环境带来极大的危害3。3.2 化工装置布置工艺管道是化工装备的重要组成部分，其设计直接影响着整个装置的运行效率和安全。由于石油管道数量众多，布局严密，如果出现问题，将会带来极大的损失，而且很难解决。在大型石油化工企业中，为了确保管线运行安全，必须做好工艺流程设计和化工装置布置设计，以确保化工装置的有序运行，避免出现突发事件，并解决复杂的工艺管道问题。3.3 工艺管道的路线设计设计路线是至关重要的，但许多小型石油化工企摘要：石油化工管道设计效果直接影响后续石油化工系统的稳定运行，如果出现明显缺陷，不仅会影响生产的正常进行，还可能导致安全事故的发生，因此，优化设计方案显得尤为重要。主要分析了影响石油化工管道系统设计的一些常见因素，然后提出相应的解决方案。关键词：石油化工管道；设计；影响因素；解决措施中图分类号：TE65文献标志码：A文章编号：10036490（2023）04002503Influence Factors and Solutions of Petrochemical Pipeline DesignWei Jin-pingAbstract:The design effect of petrochemical pipeline directly affects the stable operation of subsequent petrochemical system.If there are obvious defects,it will not only affect the normal operation of production,but also may lead to safety accidents.Therefore,it is particularly important to optimize the design scheme.This paper will focus on the design of petrochemical pipeline system,first analyze some common factors,and then propose corresponding solutions.Keywords:petrochemical pipeline;design;influencing factors;solutions石油化工管道设计的影响因素及解决措施韦近平（广西北投化工规划设计院有限公司，广西南宁 530003）收稿日期：20230307作者简介：韦近平（1982），男，广西扶绥人，工程师，主要研究方向为化学工程与工艺。石油工程化 工 设 计 通 讯Petroleum EngineeringChemical Engineering Design Communications26 第49卷第4期2023年4月业的工艺管道路线设计未能达到国家规范标准，存在安全隐患。由于设计任务量大、工期短，审核不严格，给企业的生产带来了潜在的风险4。4 石油化工管道设计的影响因素4.1 温度影响在石油化工管道的长时间运行中，环境温度是一个非常重要的因素，因此在设计之初就应该给予高度的重视，以尽可能减少环境温度造成的不利影响。根据环境温度对管线的危害机制，在极端低温环境条件下，石油化工管道极易遭受恶劣影响，致使其弹性下降，特别是当外部环境温度达到了管线的脆性最大极限环境温度时，更加需要采取有效措施来保护管线免受损害。石油化工管道的损坏危害是显而易见的，破裂的可能性极高；此外，如果环境温度过高，也会对其特性造成负面影响，极易产生回火脆化等问题，长时间使用下会产生裂纹，进而造成渗漏事故的发生5。另外，如果环境温度存在明显的周期性变化，这种危险将更加突出，可能会造成更大的损失。由于石油化工管道极易受损，因此整个运行安全遭到严重威胁。4.2 腐蚀影响在石油化工管道设计中，应特别注意腐蚀问题，腐蚀不仅体现在管道内部结构，而且还体现在管路所处环境。若输送材料本身具有较强的侵蚀性，如若不加以控制，就会导致管路在长期使用过程中发生破损，将会严重危害管路的稳定性和可靠性，因此，石油化工管道设计应当加以优化，以确保管路的安全性和可靠性。4.3 密封效果影响密封性是石油化工管道运行的关键因素，一旦出现密封性问题，将会对安全产生巨大的威胁，甚至可能引发严重后果。因此，必须加强对石油化工管道的密封性检查，确保其安全可靠运行。在设计中，必须充分考虑到密闭特性的要求，研究产生影响密闭特性的各种原因，以确保管线具有更加稳定、全面的防护能力，并采取最佳的设计方案。当前阀门封闭和法兰封闭是石油化工管道最常见的封堵方法，若没有选择合适的密封方式，或者没有充分考虑管线的特殊部位，就可能出现泄漏。在法兰密封处理过程中，一旦石油化工管道出现了明显的变形或位移，将会严重危害该区域的密封性能，甚至导致泄漏的危险6。4.4 物理损伤管道运输中出现的低温脆性断裂和高温破坏都是由于石油管道的物理损伤导致的。当管路物料工作温度小于脆性转变温度时，它们的冲击强度会显著降低，甚至可能出现脆性破裂。此外，在高温条件下，管线材料的性质也会产生一系列改变，如蠕变损坏、碳钢石墨化和脆化等，这些改变均会造成管道材料的脆性和性能下降。由于金属材料容易受到温度变化和交变荷载的影响，产生劳损、扭曲、磨损和裂纹等现象，严重影响石油化工管线的安全性。5 石油化工管道设计影响因素的解决措施5.1 温度影响的解决措施为了有效地优化石油化工管道设计，必须充分考虑温度变化带来的影响，并采取有效措施防止温度变化对管线造成不利作用。设计之前，应当经过全面的调查研究，以便对该地区的温度变化情况作出综合考虑，掌握环境温度对石油化工管道造成的负面影响，特别是要重点关注地区气温的最高和最低值，以及这种温度变化带来的潜在风险，为后续的设计优化提供有效的参考依据。在石油化工管道设计中，应根据环境温度的变化，精心挑选合适的管道材料，以确保其性能能够满足周围环境的要求，并具备良好的温度适应性，在最高温度和最低温度下都能保持较高的稳定性，避免使用劣质材料。所以，设计人员应该高度重视保温层的设计和构建，以确保石油化工管道安全运行。5.2 腐蚀影响的解决措施石油化工管道设计，有效防范锈蚀问题是必不可少的，因此，必须加强对所有管线的抗腐蚀能力，以保证其在长期使用中得以保持良好的安全性。通过对石油化工管道的运行情况加以剖析，深入研究其输送材质的性能特点，深入探究其存在的重要腐蚀因素，从而准确识别出管道内壁所存在的危险，并采取有效的防锈保护措施，以进一步提高管路的防锈水平。为了确保管道安全运行，应当加强勘测力量，掌握土质情况，对可能产生腐蚀性因素的地方着重标记，以便在管道设计中充分考虑，提高其抗腐蚀量，防止在外侧产生重大的腐蚀性问题。通过对石油化工管道运输物的腐蚀特征以及外界环境土质腐蚀特征的研究，深入了解各种腐蚀性影响机制，可以有效地指导防腐设计，使管道更加耐用、安全。当前，石油化工管道防腐蚀设计方法有多种选择，除了采用整体涂刷的耐腐蚀涂层外，还可采用牺牲阳极保护法等技术，最大限度地提高管道的抗腐蚀能力。为了提高石油化工管道的抗腐蚀能力，应当严格把关，选择稳定性更强的材料，这是设计工作中的重中之重。5.3 密封效果不佳的解决措施为了解决当前石油化工管道设计中存在的密封效果不佳的问题，工程设计人员应当着重分析常见的密封问题，以期有效降低泄漏的可能性，确保石油化工管道的安全可靠使用。设计中，应优先考虑选用适合的管道材料，不仅要注意管材规格的选取，使其管径尺寸适当，管件形状满足敷设要求，还要严格审查管材的质量，避免使用存在沙眼或裂缝的管材。在管道的连接处，应当仔细研究法兰密封和阀门密闭的应用情况和适应性，以确保最佳的密封性能，从而提高实用性，避免泄漏的发生。为了确保管道的密封性，还应注意管道的布置位置和它们之间的关联，以免因为布置不当导致各管道受到的作用力不足，从而影响密封性。因此，在设计方案中应该严格控制，以达到最石油工程化 工 设 计 通 讯Petroleum EngineeringChemical Engineering Design Communications 27第49卷第4期2023年4月佳的协调效果。5.4 提高管道设计人员的素质目前，许多工作人员在设计管道时缺乏创新精神，缺乏主动思考，没有对工程实际情况进行充分了解就开始进行设计，大多数是参考其他企业或以往的数据，缺乏严谨性。工业设计人员应当牢记安全设计的重要性，管道设计人员应当深刻理解石油化工装置管道设计的可靠性，对于整体工程的安全可靠至关重要，并且要加强责任意识，以确保安全工程设计的有效实施和可持续发展。5.5 科学布置管道石化管道在设计过程中，要合理布置管道。管道的合理布置将极大地影响设备的设计和后续设备的正常运行，因此在布置管道时必须充分考虑各种因素影响。随着科学技术的发展，管道设计不断完善，而且设备运行也不断改善。一般地，热应力管道规划在管廊的两侧，这有助于形成 型补偿设置。泄压阀的管路布置也很关键，当泄压阀的出口与主泄压管相连时，必须注意从管道顶部沿水流方向以45角度进入主管道，防止介质在主管路回流到支管路，造成麻烦，降低安全阀的背压。套管应采用无缝对焊管件，内管对接焊缝间距应在2 m 以上，外管检验合格后方可组装。泵进水管应尽可能短而直，并应使用上平面偏心异径管，以防止气体积聚和泵气蚀。5.6 合理设计管架管道支架的合理设置是保证管道系统安全的重要因素，设置的原则是考虑每根管道的跨度要求，合理设置管道支架，满足每根管道的支撑要求。同时，根据管道应力分析结果，重点关注需要调整的弹簧架。弹簧支架的种类（弹簧吊架、弹簧支架）应根据弹簧支架的位置和管道支架的布置来确定。由于弹簧架使用时间长了会损坏失效，所以在设计石化管道管架时，应尽量避免使用弹簧架。5.7 规避腐蚀破坏腐蚀破坏，往往是由于电化学变化或者化学反应引起的。在腐蚀的类型中，壁厚减薄的腐蚀达到了30%以上。管道设计中，为了达到对腐蚀率等数据的精确获取，对材料和管道的腐蚀裕量等进行充分的计算，管道壁厚可以通过检测得到准确的数值，管道的均匀腐蚀可以通过监督和控制得到结论，管道的应力腐蚀可以经过对应力和腐蚀的共同影响，在材料出现失效的情况下，采用应力腐蚀开裂、腐蚀氢鼓泡等的试验，得到腐蚀造成的危害结论，而且对腐蚀造成的损害的危险性加以评估，然后根据评估结果，得到关于防止应力腐蚀开裂的组合方法。经过对阀门泄漏和密封情况的试验，得到了泄漏量以及保压时间等的试验结果，形成了阀门试验和检验的标准和方法，例如对已经隔离或者切断作业的阀门要做好关闭试验，保证较好的密封，采用闸阀和球阀等进行试验，每一次的密封检验都要达到标准，才能避免泄漏的发生。管道设计应根据实际运用，严格按照标准进行，尤其是对于阀座、阀芯等的选型和运行应进行严格的规定，避免滥用。6 石油化工管道设计应该注意的问题6.1 管架设计的要求如果管架设计不当，会导致管线运输不安全，因此，在管线工程设计中，管架的选择和设置应当十分谨慎，以确保管线的稳定性。为此，应该尽量减少弹簧架的数量，而且在装配时，要特别注意不能随便拔掉定位销，以免造成损坏。在选择吊架的管路时，还要特别注意吊架的转向角，因为过大的吊架数量或许会对管路的安全性和稳定性造成不利影响。6.2 管道布置的要求管道的配置应当满足行业的要求，并且应当满足现场施工的要求。管廊的余量应当满足生产的要求。安全阀的设置应当科学合理，并且应当严密遵照安装标准予以设置。为了确保泵入口管道的有效运行，应根据不同的输送介质予以设置，并确保管道短而直。此外，在设置管道时，应充分考虑可能出现的问题，并采取相应办法予以限制和预防，以保证管道的安全系数和可信度10。6.3 材料选用的要求选用合适的管道材料对于管道的安全可靠运行至关重要，尤其是金属材料，一旦选用错误或不符合要求的材料，就可能造成重大的安全事故。因此，在铺设法兰连接处时，应当选用比法兰封盖硬度更低的金属材料垫块，以确保安全性。为了确保安全，必要时应当选用国外先进的法兰配件，并且管道的隔热温度必须低于其操作要求的最高温度。7 结束语石化管路设计在整个石化系统中起着至关重要的作用，为了提高其效率，必须全面分析当前常见问题和不利因素，克服温度变化带来的负面影响，提高耐腐蚀性，改善密闭功能，以保证石化管路在长期运行中得以平稳、可靠运行。参考文献1 张小连.石油化工装置管道设计的安全问题分析 J.化工管理，2019（16）：151.2 刘有余.石油化工管道应力设计探究J.化工设计通讯，2019，45（6）：37，39.3 卢殿兴.石油化工管廊设计的要点分析 J.化工设计通讯，2019，45（6）：121-122.4 徐艳丽.石油化工装置管道设计的安全问题 J.化工管理，2019（18）：97-98.5 周鹏.石油化工管道工厂化的预制J.科技风，2010（3）：121.6 商庆伟，张辉.石油化工装置工艺的技术研究 J.黑龙江科技信息，2011（15）：13.