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引言

管道作為石油化工物料傳送的載體，在整個石油化工裝置中占有重要地位。隨著社會安全意識的進一步提高，對石油化工的管道設計提出了更高的要求。為了適應不同環境下的石油化工物料輸送，增強不同工況下的安全性，應提高對石油化工管道設計質量的重視力度。選擇合適的管道類型，合理的管道布置，選擇合適的支吊架等均會對石油化工管道設計的效果產生積極的影響。

1.管道設計過程中易忽略的安全因素

管道設計時，常常會由于忽略了某些安全因素，給整個管道設計埋下極大的安全隱患。石油化工管道設計中，安全問題是重中之重，必須加以重視，絕不能忽略管道設計過程中的安全因素。筆者通過多年的相關領域工作經歷，認為如下幾種安全因素在整個管道設計中較容易被忽略。

（1）管道需在進出裝置界區邊界安裝切斷閥，并于裝置一側設置盲板。值得注意的是，盲板不僅需設置在有毒物料以及可燃介質管道處，而且對于無毒的、會導致人窒息的化工物料管道處也需設置。某工廠由于沒有對輸送氮氣的進入管道設置盲板，導致裝置檢修時，誤操作閥門，使得高純度氮氣涌入正在檢修的設備，造成維修人員窒息死亡。因此，一些會產生安全隱患的因素在設計時不可忽略，應引起足夠的重視。

（2）在有毒、易燃、易爆介質極易發生泄漏的地方需設置可燃有毒氣體報警儀，以隨時監控有毒、易燃、易爆氣體的濃度，一旦發生管道氣體泄漏，報警儀能夠在第一時間響應，使救援工作爭取了時間優勢。

（3）若操作溫度不小于介質自燃的臨界溫度，則該操作設備的接管法蘭需設置環狀蒸汽篩孔管，以防止介質自燃。

（4）對較容易碎裂的管道及管道裝置處需設置保護罩，如在接頭、法蘭、儀表、視鏡或閥蓋處設保護罩。

（5）若管道貫穿防火或者防爆墻，則需在管道設計說明文件中詳細注明用于封堵間隙的材料類型。

（6）如管道中的運輸介質為易燃、易爆、有毒類型，則需在界區邊界處的管廊上加強靜電接地措施，防止靜電累積，給管道安全造成威脅。

2.石油化工管道設計應注意的問題

2.1 管道布置

管道布置是石油化工管道設計中的重要一環。管道布置一方面需符合管道系統施工、操作、檢修以及自身要求，另一方面還需滿足工藝、生產、設備布置要求。因此，石油化工管道設計時應對管道布置問題加以重視。本文將從如下幾個方面探討管道的布置問題：

（1）管廊附加余量。設計管廊時，普遍的做法是管廊設計余量留有10%至20%。但是，筆者根據多年的設計經驗，發現裝置在經過幾年的運行之后，若按照普遍的設計余量常常會不夠，因此，筆者認為管廊的設計余量控制在20%至30%效果會更好。

（2）安全閥的管道布置。安全閥出口與泄壓總管連接時，要防止總管內的凝液逆流入支管，因此，安全閥出口在連接時要尤為注意，需從上部順著流向以45°角斜插入總管，這不僅可以防止凝液倒入支管，也可降低安全閥的背壓。如果安全閥定壓大于7.0MPa時，需嚴格按照45°角順流向插入。如果安全閥出口位置比泄壓總管低，則需防止出現袋形管段積液現象發生。解決該問題的辦法是，在較低位置設置手動式放液閥，閥門高度應適宜，不可過高。通過手動放液閥，定期將管內積液排放至密閉系統，防止袋形管段出現積液。若所處地區環境較為寒冷，則需對袋形管段進行定期伴熱防凍，避免由于溫度過低造成凍結，形成積液。

（3）夾套管。內管直管段對接焊縫的距離大小不應超過200 mm，采用的管件應為無縫對焊管件，彎頭應控制為1.0DN。裝配外管前，需對內管焊縫進行嚴格的無損檢測以及壓力試驗，待檢測及施壓均合格后，裝配外管工作方可進行。另外，夾套管設計時還需選用材質與內管材質一致的支承塊，防止由于材質的差異，產生內外管的漲縮差異。

（4）泵入口管道布置。泵入口管道設計時，需盡量保證管道短而直，沒有氣袋以及液袋現象出現。若管道存在變徑，則需采用偏心大小頭管件，頂平放置，這種管件有利于減少氣體積聚。若管道為輕介質輸送管道，則輕介質離心泵的大小頭連接段最好選用適宜的直管段，這樣可減少氣蝕現象的發生。

（5）應根據環境選用合適的管道布置。若管道為跨越道路的危險介質管道，則不僅管道跨越道路的高度需滿足要求，而且處于道路上方的管道上不得設置閥門、易碎的波紋管以及法蘭等。但是，若閥門設置目的是用于事故處理，則需將這些閥門安裝在較為安全、容易操作的位置，這樣能保證一旦發生險情，可迅速找到事故處理閥門，進行有效的安全操作。

2.2 管架設計

管架設計也是石油化工管道設計的重要方面，它與管道設計聯系緊密。若管架設計存在問題，會發生斷裂引起設備的損壞，甚至會對整個管道的順暢運行造成嚴重的安全隱患。所以，管架設計時需對如下問題加以重視：

（1）沿塔鋪設的管線。通常，沿塔鋪設的管線只會設立一個非剛性的承重支架。承重支架頂距離塔頂封頭焊縫線的長度為150 mm。若單個承重支架的荷重超過承重量時，可增加安裝彈簧吊架承重支架，導向支架之間的間距需保持合適，處于最下部的導向支架與水平管之間的距離不應小于其高度的三分之一。值得注意的是，水平管彎頭處不可采用剛性支撐。

（2）盡量減少彈簧架。彈簧架是管架的一種類型，為非剛性支撐。與其他管架相比，彈簧架的價格較貴，安裝工作較為繁雜，并且它還有較為致命的缺陷，即使用時間過久后會發生彈簧失效問題。彈簧架在安裝時，往往是用定位銷加以固定，此時僅有剛性支吊架功能。待彈簧支吊架經過水壓測試，準備蒸汽吹掃前，可拆除定位銷。故支架成本較高，施工麻煩而且可能產生失效，因此，在實際的管架設計中需盡量減少彈簧架的使用。

（3）同一條管道上不可設置過多的吊架。吊架的作用是支撐管道，雖然較多的吊架能夠保證管道更加穩定，但是由于吊架本身具有一定的偏轉角，因此若在一條較長的管道上使用過多的吊架，會引起管道系統的偏轉，導致管道系統的不穩定。

2.3 材料選擇

材料是管道設計中極為重要的一環。選擇合適的材料不僅有助于保證管道裝置的安全運行，而且對后續的維修及技術改造等工作也頗有幫助。有關統計數據表明，由于管道設計中材料選擇不當造成的裝置安全事故約占總事故量的20%左右。這也從側面反映出了管道系統中選擇合適材料的重要性。筆者對選材過程中易出現的問題進行了總結，認為可以概括為如下幾點：

（1）管道等級分界處金屬墊片及螺栓的選用。管道等級分界處不同材料法蘭連接，金屬墊片應按低硬度法蘭選用，而對應的螺栓應采用高等級。

（2）環境溫度對管道隔熱的影響。管道的設計溫度不能作為確定管道隔熱性能的依據。管道隔熱性能的高低取決于操作溫度與環境溫度差以及生產工藝對介質的要求。

（3）法蘭連接的管道，至少保證管道的一端設置活套法蘭。如果沒有設置活套法蘭，則會出現施工時螺栓孔不能對正的問題。

（4）對于輸送易燃、易爆介質且做隔熱保護的管道，選擇材料時若采用軟密封球閥，則需選取防靜電、防火結構球閥，并且閥桿也需要適度加長。

（5）設計溫度超過300℃的保溫不銹鋼管道，選用保護層時不可采用鍍鋅鐵皮或者鋁皮。

結束語

石油化工管道的設計是否合理，關系到整個石油化工管道的安全運行。盡管本文對設計過程中的一些需注意的問題進行了深入探討，但由于影響管道設計因素眾多，因此，還需在實際設計工作中善于發現，認真總結。只有這樣，管道設計工作才能做得更加細致，安全隱患才能降低至最少。

（圖片只是其中的一種法蘭，并不代表我公司只生產這一種法蘭，我公司可根據客戶提供的標準及要求生產或定制）

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