化工管道設計安裝中存在的問題探析

劉小娟 姚文 王鍇楠（浙江天成工程設計有限公司，浙江 杭州310000）

隨著我國社會經濟不斷發展和科學技術的日益進步，化工行業發展空間也越來越大，而管道工程作為化工行業中一個重要的領域，管道的設計和安裝直接影響化工工程質量。本文簡要分析設計或安裝現場存在的常見問題，針對這些問題，提出了相應的措施。

1 化工管道設計與安裝環節存在的問題分析

1.1 管道設計環節存在的問題

在管道設計階段，若設計壓力偏低，可能造成實際生產時管道承受壓力較大進而導致管道破損。若材料選型不合理，可能導致管道被輸送介質腐蝕而發生泄漏，若設計溫度不合理，可能導致管道脆性或韌性發生變化而斷裂。設計階段如果沒有考慮特殊工況（如停車檢修），也有可能導致管道內介質因環境變化而使管道內介質相態、溫度或壓力發生變化，造成管道兩端閥門承壓損壞。

1.2 管道安裝環節存在的問題

管道安裝不合理，不但可能造成生產困難，嚴重時可能造成安全事故。若管道安裝在疏散通道，可能造成操作工人在緊急情況下的逃生失敗；若上部管道安裝過低或下部管道安裝過高，可能造成操作工人碰頭或拌腳；若閥門安裝過高或過低，可造成生產工人操作困難；若安全閥的根部閥門未設鉛封，可能被操作工誤關使安全閥失去保護作用；若過濾器安裝過低，可能導致過濾網無法及時更換進而導致輸送泵損壞，若調節閥組立面安裝時，調節閥組被安裝在旁路閥上方或調節閥被安裝在垂直管道上，可能導致閥組內管道焊縫開裂，物料泄漏；若高溫介質管道未做熱補償，可能導致管架變形或管道從管架上滑落斷裂。

2 化工工藝管道設計要點研究

2.1 注重化工管道材料的選用及等級要求

化工管道設計階段前，應先明確各管道的輸送介質的物料特性、生產工況和管道安裝環境，再根據實際情況進行相關設計選型。

（1）選擇合格的管道設計壓力。如果管道的設計壓力偏低，實際生產時管道承受壓力較大而造成管道破損；如果設計壓力偏高，可能造成管材采購成本和維護成本增加。

（2）應明確輸送介質的物料特性。如果輸送介質溫度較高，就應該使用耐高溫的材料，并對管道進行柔性分析；若管道輸送介質具有腐蝕性或者生產階段需經常使用腐蝕性物料清洗管道時，應根據腐蝕特性選擇相應的耐腐蝕材料；當管道輸送高度危害或極度危害介質時，即便生產工況為常壓或真空，金屬管道或鋼襯管道的設計壓力也應不低于2.0MPa。

（3）選擇合適的管徑。管徑可由管道體積流量和流速確定，輸送可燃有毒介質的物料，應適當放大管徑使介質在安全流速范圍內輸送。

（4）注意環境對管道的影響。例如，經常受陽光照射的液體輸送管道上設計一個小口徑的安全閥，防止管道受熱膨脹產生的高壓使用管道兩端的閥門發生內漏；又如，布置室外的工藝水管增設絕熱層防止管道在冬季結冰。

2.2 塔與容器管線的設計安裝

(1)塔頂油氣管道內的介質一般為氣相，管徑較大，管道盡可能短，要“步步低”，不得出現袋形管，且具有一定的柔性；

（2）分餾塔頂油氣管道一般不隔熱，只防燙，該管道至多臺并聯的冷換設備時，宜對稱布置避免偏流；

（3）塔頂為兩級冷凝時，其管道布置應使冷凝液逐級自流，油氣總管與冷凝器入口支管應對稱布置，使流量均勻；

（4）當塔頂壓力用熱旁路控制時，熱旁路管應保溫并保證管道盡量短，其調節閥安裝在回流罐上部，且管道避免出現“袋形”；

（5）特殊要求的管道（比如減壓塔頂油氣管道）與塔開口直接焊而不采用法蘭連接，以減少泄漏。

（6）塔頂放空管道一般安裝在塔頂油氣管道最高處的水平管段的頂部，并應符合防火規范的要求；

（7）塔體側面管道一般有進料管、回流管、側線采出管、再沸器抽出和返回管等。為使閥門關閉后無積液，閥門宜直接與塔體管口相接；

（8）進（出）料管道在同一角度有兩個以上的進（出）料開口時，管道應進行柔性分析；

（9）分餾塔側線到汽提塔的管道上如有調節閥，其安裝位置應靠近汽提塔，以保證調節閥前有一段液柱，其液柱的高度應滿足工藝要求；

（10）精餾塔塔底溫度一般較高，因此管道應當進行應力分析并滿足相關標準的要求，塔底與泵相連的管道應短且少拐彎，減少阻力防止泵氣蝕；

（11）臥式容器上的進料管和出料管口應盡量遠離，管道布置應滿足設備軸向位移的要求；管道低點排凈放凈口距地面或樓面的凈距不應小于150mm；

（12）立式釜式反應器的管道應避開攪拌器的安裝與檢測區域。

2.3 泵的管線設計安裝

（1）泵的進口管道應盡可能短、少拐彎，不應存在“氣袋”，管道應滿足泵的“汽蝕余量”的要求；

（2）泵前安裝有過濾器的，過濾器應有濾芯抽出的空間；

（3）對于水平吸入的離心式輸送泵，當泵入口處有變徑時，應采用偏心異徑管。當管道從下向上進泵時，異徑管應頂平安裝，當管道從上向下進泵時，異徑管應頂平安裝，并在低點設置排凈，但當輸送介質含有固體或漿料時，偏心管應底平安裝；

（4）為防止泵出口液體倒流引起泵的葉輪倒轉，泵出口宜裝有止回閥；

（5）泵出口管道一般都需要變徑，當泵出口在泵體上部時，出口管道上應安裝同心異徑管；當泵出口在泵體側面時，可參照泵進口偏心異徑管的設置形式；

（6）泵出口壓力表應安裝在泵出口與第一個切斷閥之間的管道上，壓頭朝向操作面便于觀察；

（7）輸送介質溫度大于200℃時，應在泵的出口閥（組）前后設置小流量回流的暖泵管道，

（8）輸送液化烴、液氨、液氯或處于泡點狀態的液體，應設置平衡線防止進泵液體產生蒸氣或氣泡造成泵汽蝕；

（9）環境溫度低于輸送物料的凝點時，其備用泵的進出口應設置防凝旁通管，防凝管道設置伴熱保溫；

（10）輸送泵設有冷媒時，泵的各路冷媒管道應并聯連接，不應串聯。

2.4 閥門及管道附件的安裝

（1）極度危害介質、強腐蝕介質的管道和設備上的閥門不應布置在人的頭部高度范圍；

（2）垂直管道上閥門手輪中心距操作面的距離宜為1.2米，最大距離不應超過2米，當超過2米時，應設置手輪或將閥門集安裝并增設操作平臺；

（3）水平管道上的閥門的閥桿方向不得垂直向下；

（4）安全閥應垂直安裝并盡可能靠近被保護的設備或管道，當安全閥出口管道排向大氣時，出口不能朝向設備、平臺、電纜等，安全閥出口下端彎頭的最低處開一個淚孔，必要時將凝液接入收集罐，當安全閥（DN≥50）出口管道排向密閉系統時,應順介質流向45°斜接在排放總管的頂部；

（5）呼吸閥應安裝在儲罐氣相空間的最高點，當儲罐設有惰性氣體保護系統時，惰性氣體進氣口應遠離呼吸閥；

（6）止回閥有升降式和旋啟式兩種，升降式應安裝水平管道上，旋啟式優先安裝在水平管上，當立式升降式或旋啟式安裝在垂直管道上時，應保證管內介質由下而上流動；

（7）疏水閥安裝位置不宜高于疏水點；浮球式疏水閥、熱動力型疏水閥、倒吊桶式疏水閥應水平安裝，脈沖式疏水閥宜安裝在水平管道上，雙金屬片式疏水閥可水平或直立安裝；多個疏水閥同時安裝時必須并聯；

（8）調節閥組立面安裝時，調節閥應安裝在旁路下方，調節閥進口側與上游切斷閥之間的管道的低點應設排凈閥；

（9）輸送可燃介質的尾氣總管進出生產裝置處均應設置阻火器；可燃物料儲罐用阻火器應直接安裝在儲罐頂的管口上，也可直接安裝阻火式呼吸閥；

（10）過濾器形式不同，安裝要求也不同：角式T 型應安裝在管道90 度拐彎的場合，直通式T 型必須安裝在管道的直管上，Y型安裝在水平管道上時濾芯抽出方向應向下，反流式Y型安裝在介質自下而上的垂直管道上；

（11）在設計條件和輸送介質允許時，優先選用∏型補償器，∏型補償器最好設置在兩固定點中部，當施工現場受限時可適當調節，但不應小于兩固定點間距的三分之一；

（12）輸送可燃或有毒介質的管道進出界區處均應裝設切斷閥和盲板。

2.5 其他注意事項

（1）根據工藝需要設置溫度、壓力、流量等檢測儀表，適時監測管道運行狀態；

（2）根據物料溫度和安裝環境，合理設置絕熱材料；

（3）根據設計條件對高溫管道進行柔性設計，并根據柔性分析結果設置相補償器、導向架、滑動架和固定架等；

（4）根據管道直徑、輸送介質、管道及其絕熱材料最大跨距，結合施工現場情況確設置相應的管道支吊架；廠外輸送管道還應保證消防救援、應急檢修車輛的通行；

（5）管道安裝完畢應按要求對管道焊縫檢測、吹掃和壓力試驗、防腐處理，壓力管道還應報當地質檢部門備案。

3 結語

化工管道的設計與安裝的質量對化工安全有著重要影響。本文從塔與容器管線設計安裝、泵的管線設計安裝、閥門及管道附件安裝等方面進行了探討，提高管道運行的安全性，降低安全事故出現的幾率。