淺析石油化工管道設計的影響因素及對策

馮嘉恩

黎明化工研究設計院有限責任公司，河南洛陽，471000

0 引言

近年來，國內石油化工業不斷進步，相應的石油運輸量也不斷增加，在這個過程中，運輸管道是關鍵，對管道的質量有了更高的要求。國內的石油化工產品輸送管道質量有了很大的改善，但是管道設計還需進一步完善，石油化工的生產過程中，管道施工作業是相當重要的，要根據施工條件改進完善裝置設施，不斷優化裝置的功效，以便更好地完成物料的輸送工作。石油化工工藝管道是其生產體系中的關鍵環節，要持續把設備和工藝技術結合起來，增強生產成效[1]。

1 石油化工管道設計的基本概況

1.1 石油化工管道設計的相關內容

石油化工管道是指石油化工領域開展相關的石油及化工等需求能源的開發，再經過生產加工處理后，把加工后的能源輸送到需要的地方所用的管道。近年來，國內的管道輸送得到了很好的發展，大部分管道經過不斷改進，能很好地完成各項程序及結合相對應的工藝技術，但是，因為石油化工產品大多是易燃、易爆及易腐蝕等的物品，在輸送過程中，若出現管道泄漏，會對周邊環境造成很大的污染，如果引發爆炸事故，還會危害管道輸送經過地區人們的生命及財產安全[2]。這就要求設計管道的工作要更慎重、用心，技術要更高。設計前，要挑選管道材料，挑選防腐性能好的金屬或合成材料，參與管道設計的所有從業人員在實施管道的建設時，要結合管道所處地理位置情況，例如，高度關注管道處在水路、高溫及低溫等環境特殊的區域或必經之地是凍土、深水區及情況不明的惡劣地勢地貌，管道設計建設時，不能忽視這些環境因素，要根據具體情況因地施策。另外，管道設計人員要高度重視管道分布與管道設備安置中各環節的工作流程與方法，確保管道建設不出任何問題。同時，石油管道設計相關人員也要考慮整個管道建設的投入成本問題，科學合理地做好石油管道建設工程，促進其更好發展。

1.2 影響石油化工管道設計的因素分析

在開展石油化工管道建設工作中，首先，參與工作的人員要認真研究輸送產品的特殊情況，如果是腐蝕強的危險物品，對應的設計師要不斷加強管道的抗腐蝕性能，采用專門的抗腐蝕材料[3]。同時，管道設計工作者在開展管道設計時，務必要做好管道設計的密封性事宜，當下密封性的管道設計是關于閥門的處理與法蘭設計，其中法蘭設計要運用專門的設備。在管道設計過程中，要仔細檢查管道建設所使用設備的密封性。同時還要考慮其自身在特殊環境中可能發生熱脹冷縮的現象，所以，在設計處理中，要測量預留出管道變化空間，另外，管道長時間在溫度特別高的條件下較容易出現彎曲變形與管道移位的情況；在溫度特別低的條件下，管道易碎易斷裂。因此，管道設計師要根據管道所處的環境特征，不斷改進完善管道的設計。

1.2.1 密封效果

要不斷改進增強管道的密封性能，不斷減少管道滲漏事故發生。管道的法蘭密封與閥門密封是兩個很好的完成密封的特別關鍵的操作方法。法蘭密封常用法蘭、螺栓及墊片等方式。法蘭的硬度與密封表面對密封效果有很大的影響，例如，若管道位置稍移動就會導致法蘭密封效果不好的問題。為了管道能密封完好，防止閥門泄漏的問題，要熟練掌握閥門及法蘭密封把控泄漏釋放量。

1.2.2 進出裝置

管道進出裝置側重在管道的分界點裝切斷閥，而且在裝置側設計8字盲板。目前，很大部分管道設計都存在誤區，只是把8字盲板用在輸送有毒或者可燃氣體管道上，使得部分進出管道沒有安裝保護設施，這對管道有很大影響。所以，在設計進行中，要對8字盲板不斷改進完善，這種做法可減少實際損傷中的誤損傷，且不會給設計造成另外的損傷。

1.2.3 環境腐蝕情況

環境腐蝕也是影響管道安全操作的又一關鍵問題，主要因為自然環境的關系，使得管道周圍的物質發生了一定的化學反應，從而對管道有一定的腐蝕現象。因為每個管道抗腐蝕性能不一樣，所處的周邊環境也不一樣，因此管道腐蝕情況各不一樣。倘若管道所處條件特別復雜，并且本身也有很多不足之處，那么本身抗腐蝕性能差，就更容易出現腐蝕問題。

2 石油化工裝置工藝管道設計原則

2.1 全面性原則

石油化工裝置工藝管道設計要堅持全面性原則，要整體注意到關系管道質量及運行使用的各種事項，還要考慮到管道以后的供求，進而改進做出改良的耐腐蝕性強的設計方法。第一，要按照石油化工裝置的各環節程序思考工藝管道的建設，確保工藝管道是按照石油化工裝置的規定完成作業的，在設計進行時不僅要積極借鑒原來好的設計方法，還要不斷考察本設計的實際問題，不斷考證分析方案，改進完善，做出適合的可靠設計方案。第二，在工藝管道設計中不能違背國家的法律法規，積極落實要求的相關規定政策，符合工藝管道的管理要求。

2.2 經濟性原則

管道設計需要遵循經濟性原則。首先，在石油化工裝置管道設計中要遵守成排成組的原則，這樣既可達到管道整齊美觀的效果，還可減少管道施工中的花費，節省成本。其次，還要在石油化工管道連接的地方遵循短、直原則，特別是在合金鋼管連接時，接頭連接處的長度要盡可能短，增強管道設計連接的有效性。最后，要挑選可靠的管道材料，有針對性地挑選，更好地滿足各管道之間的配置，以節約管道成本。

3 設計優化對策

3.1 完善管道的布置

管道布置是石油化工管道設計的根本，在管道擺放布置中要結合管道和化工裝置整體，確保管道能正常開展工作[4]。第一，在管道布置工程中要最先想到管廊附加余量，管廊設計一般余量在百分之十到百分之二十之間，近年來，對管道建設技能要求越來越高，而且其對應的情況也越來越復雜，導致管廊余量不斷提高，尤其是在熱應力管道設計中還要應用π形補償器的方式，以此達到熱應力管道應用要求。第二，在管道安全閥出口設計中要確保管道上部順流45°角接入總管，這樣才能避免倒入支管現象。若安全閥出口比泄壓總管低，要在低的地方裝配手動閥門，方便隨時清理廢液。第三，夾套管要用無縫的，或者用無縫的焊接管件，內管連接縫之間的距離要大于2米，泵入口管道要特別短，要注重管道與泵相互適應。

3.2 數字化工藝管道設計

數字化管道技術在石油化工裝置設計行業是比較先進的技術，采用數字化的方法增強管道設計工作，能更有效地完成管道建設和管道工程管理工作。其一，借助互聯網技術可在石油化工裝置工藝管道設計領域進行數據信息的全方位監測及定位追溯，另外，還可制定智能化的設計方案，可用專業化的數據信息來提升工藝管道設計的效果，增強管道設計的自動化運行操作。其二，可借助三維管道設計方法，即用PSMS等三維技術設計管道模型，不斷改進石油化工裝置工藝管道的設計。根據不同的輸送類型模擬管道保溫、防腐及快速降溫程序，盡量讓管道處在恒溫條件運作，不斷提升管道的安全性能。

3.3 采用防滲溝方案

在石油化工裝置運行過程中，為了減少石油化工企業在生產及輸送中，由于產品泄漏對所處區域環境的污染，尤其要在各個設計環節注重保護地下水的清潔，積極采取措施，防止地下水的污染。常見的污染源有含油污水管道及輕污油管道，由于管道是被埋在地下，檢測難度大，長期存在污染介質。因此，可采用防滲溝、防滲膜或防滲套管的方法，做好埋地污水管道的防滲設計與施工建設。

3.4 加強現代技術在石油化工管道設計中的運用

每一次管道設計工程工作都是一次挑戰，因為每次遇到的很多問題都是不可預測的，要用到大量數據信息，要先分析研究，逐漸推導結果，再應用到設計建設中。因此，在開展石油管道的設計工作中，可借助GIS等高科技，開展管道運行地區周圍環境的檢測，利用其輸出的數據，更好地了解管道運行環境，還可借助數字的模擬技能，模擬管道運行情景，再根據模擬數據對石油管道運行最大限度地實現還原，這樣可以提前預知有可能在實際的石油化工輸送中遇到的各種新情況，從而提前對管道進行改善。要高度注重管道建設質量，在管道設計時，可借助相關的智能設備，來檢測產品的參數，對管道的內壁及應力做檢測，用數據檢測的方法獲取管道運行情況，此技術還能很快地檢測到管道的抗腐蝕性能，方便排查管道運輸問題，及時處理解決問題。

3.5 提高相關人員的綜合素質

在開展管道設計工作中，設計人員要加強專業化學習，不斷加強管道的防腐蝕性能和封閉性能理論知識的學習，要創新發展新思維，嘗試用新技術改良管道設計水平，同時，要在探索中運用不同種類的管道設計材料。另外，因為管道設計從業人員有時要在環境惡劣的條件下開展管道設計工作，要考察所處環境的自然地質、氣候狀況，因此從事管道設計的人員要懂得各方面的知識，要不斷加強學習所涉及的地理與物理等方面欠缺的知識。與此同時，在開展石油化工管道設計過程中，相應的設計人員要高度注意安全，學習安全防護知識，從細節做起，嚴格落實工作事項，最大限度地避免存在的安全隱患。

3.6 加強有關人員對管道設計的重視程度

管道運輸領域在開展管道的施工建設過程中，涉及的相關負責人要高度重視這項工作，不能把重視度只停留在管道的施工及修建當中，要從管道設計開始做好每項工作，有些管道輸送的問題在管道設計開展時就要注意防范。相關的管理人員要嚴格招聘，管道設計人員在選拔任用時，要專業對口，有合格的資格證書。同時，要明確管道設計責任，規范設計細節。針對石油化工產業的特殊性，盡可能地分級設計，這樣有利于在特殊條件下的設計管理，也有利于各學科人才相互合作共同實施工作，提高管道運行質量，具體實施管道設計時，要嚴格按照各環節流程開展工作，先分級再匯總，再不斷檢查審核，明確工作分工，實行獎罰政策，加強設計人員的責任意識，促進管道設計的高質量發展。

4 結語

綜上所述，石油化工管道設計與石油化工項目安全生產、經濟效益有直接的關系，由于管道的特殊性質，在進行管道設計時，只有充分考慮到管道的環境適應性和安全穩定性問題，才能在合理布置的基礎上嚴格控制好管道設計標準，確保管道在合乎規范標準下發揮作用，這就需要相關的專業人員創新突破，在學習成熟技術的基礎上不斷探索新技術，不斷完善管道設計，從源頭上防止一些可能出現的安全隱患，使管道運輸能夠安全、有效地運行，推動石油化工領域的不斷進步。