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引言

管道作为石油化工物料传送的载体，在整个石油化工装置中占有重要地位。随着社会安全意识的进一步提高，对石油化工的管道设计提出了更高的要求。为了适应不同环境下的石油化工物料输送，增强不同工况下的安全性，应提高对石油化工管道设计质量的重视力度。选择合适的管道类型，合理的管道布置，选择合适的支吊架等均会对石油化工管道设计的效果产生积极的影响。

1.管道设计过程中易忽略的安全因素

管道设计时，常常会由于忽略了某些安全因素，给整个管道设计埋下极大的安全隐患。石油化工管道设计中，安全问题是重中之重，必须加以重视，绝不能忽略管道设计过程中的安全因素。笔者通过多年的相关领域工作经历，认为如下几种安全因素在整个管道设计中较容易被忽略。

（1）管道需在进出装置界区边界安装切断阀，并于装置一侧设置盲板。值得注意的是，盲板不仅需设置在有毒物料以及可燃介质管道处，而且对于无毒的、会导致人窒息的化工物料管道处也需设置。某工厂由于没有对输送氮气的进入管道设置盲板，导致装置检修时，误操作阀门，使得高纯度氮气涌入正在检修的设备，造成维修人员窒息死亡。因此，一些会产生安全隐患的因素在设计时不可忽略，应引起足够的重视。

（2）在有毒、易燃、易爆介质极易发生泄漏的地方需设置可燃有毒气体报警仪，以随时监控有毒、易燃、易爆气体的浓度，一旦发生管道气体泄漏，报警仪能够在第一时间响应，使救援工作争取了时间优势。

（3）若操作温度不小于介质自燃的临界温度，则该操作设备的接管法兰需设置环状蒸汽筛孔管，以防止介质自燃。

（4）对较容易碎裂的管道及管道装置处需设置保护罩，如在接头、法兰、仪表、视镜或阀盖处设保护罩。

（5）若管道贯穿防火或者防爆墙，则需在管道设计说明文件中详细注明用于封堵间隙的材料类型。

（6）如管道中的运输介质为易燃、易爆、有毒类型，则需在界区边界处的管廊上加强静电接地措施，防止静电累积，给管道安全造成威胁。

2.石油化工管道设计应注意的问题

2.1 管道布置

管道布置是石油化工管道设计中的重要一环。管道布置一方面需符合管道系统施工、操作、检修以及自身要求，另一方面还需满足工艺、生产、设备布置要求。因此，石油化工管道设计时应对管道布置问题加以重视。本文将从如下几个方面探讨管道的布置问题：

（1）管廊附加余量。设计管廊时，普遍的做法是管廊设计余量留有10%至20%。但是，笔者根据多年的设计经验，发现装置在经过几年的运行之后，若按照普遍的设计余量常常会不够，因此，笔者认为管廊的设计余量控制在20%至30%效果会更好。

（2）安全阀的管道布置。安全阀出口与泄压总管连接时，要防止总管内的凝液逆流入支管，因此，安全阀出口在连接时要尤为注意，需从上部顺着流向以45°角斜插入总管，这不仅可以防止凝液倒入支管，也可降低安全阀的背压。如果安全阀定压大于7.0MPa时，需严格按照45°角顺流向插入。如果安全阀出口位置比泄压总管低，则需防止出现袋形管段积液现象发生。解决该问题的办法是，在较低位置设置手动式放液阀，阀门高度应适宜，不可过高。通过手动放液阀，定期将管内积液排放至密闭系统，防止袋形管段出现积液。若所处地区环境较为寒冷，则需对袋形管段进行定期伴热防冻，避免由于温度过低造成冻结，形成积液。

（3）夹套管。内管直管段对接焊缝的距离大小不应超过200 mm，采用的管件应为无缝对焊管件，弯头应控制为1.0DN。装配外管前，需对内管焊缝进行严格的无损检测以及压力试验，待检测及施压均合格后，装配外管工作方可进行。另外，夹套管设计时还需选用材质与内管材质一致的支承块，防止由于材质的差异，产生内外管的涨缩差异。

（4）泵入口管道布置。泵入口管道设计时，需尽量保证管道短而直，没有气袋以及液袋现象出现。若管道存在变径，则需采用偏心大小头管件，顶平放置，这种管件有利于减少气体积聚。若管道为轻介质输送管道，则轻介质离心泵的大小头连接段最好选用适宜的直管段，这样可减少气蚀现象的发生。

（5）应根据环境选用合适的管道布置。若管道为跨越道路的危险介质管道，则不仅管道跨越道路的高度需满足要求，而且处于道路上方的管道上不得设置阀门、易碎的波纹管以及法兰等。但是，若阀门设置目的是用于事故处理，则需将这些阀门安装在较为安全、容易操作的位置，这样能保证一旦发生险情，可迅速找到事故处理阀门，进行有效的安全操作。

2.2 管架设计

管架设计也是石油化工管道设计的重要方面，它与管道设计联系紧密。若管架设计存在问题，会发生断裂引起设备的损坏，甚至会对整个管道的顺畅运行造成严重的安全隐患。所以，管架设计时需对如下问题加以重视：

（1）沿塔铺设的管线。通常，沿塔铺设的管线只会设立一个非刚性的承重支架。承重支架顶距离塔顶封头焊缝线的长度为150 mm。若单个承重支架的荷重超过承重量时，可增加安装弹簧吊架承重支架，导向支架之间的间距需保持合适，处于最下部的导向支架与水平管之间的距离不应小于其高度的三分之一。值得注意的是，水平管弯头处不可采用刚性支撑。

（2）尽量减少弹簧架。弹簧架是管架的一种类型，为非刚性支撑。与其他管架相比，弹簧架的价格较贵，安装工作较为繁杂，并且它还有较为致命的缺陷，即使用时间过久后会发生弹簧失效问题。弹簧架在安装时，往往是用定位销加以固定，此时仅有刚性支吊架功能。待弹簧支吊架经过水压测试，准备蒸汽吹扫前，可拆除定位销。故支架成本较高，施工麻烦而且可能产生失效，因此，在实际的管架设计中需尽量减少弹簧架的使用。

（3）同一条管道上不可设置过多的吊架。吊架的作用是支撑管道，虽然较多的吊架能够保证管道更加稳定，但是由于吊架本身具有一定的偏转角，因此若在一条较长的管道上使用过多的吊架，会引起管道系统的偏转，导致管道系统的不稳定。

2.3 材料选择

材料是管道设计中极为重要的一环。选择合适的材料不仅有助于保证管道装置的安全运行，而且对后续的维修及技术改造等工作也颇有帮助。有关统计数据表明，由于管道设计中材料选择不当造成的装置安全事故约占总事故量的20%左右。这也从侧面反映出了管道系统中选择合适材料的重要性。笔者对选材过程中易出现的问题进行了总结，认为可以概括为如下几点：

（1）管道等级分界处金属垫片及螺栓的选用。管道等级分界处不同材料法兰连接，金属垫片应按低硬度法兰选用，而对应的螺栓应采用高等级。

（2）环境温度对管道隔热的影响。管道的设计温度不能作为确定管道隔热性能的依据。管道隔热性能的高低取决于操作温度与环境温度差以及生产工艺对介质的要求。

（3）法兰连接的管道，至少保证管道的一端设置活套法兰。如果没有设置活套法兰，则会出现施工时螺栓孔不能对正的问题。

（4）对于输送易燃、易爆介质且做隔热保护的管道，选择材料时若采用软密封球阀，则需选取防静电、防火结构球阀，并且阀杆也需要适度加长。

（5）设计温度超过300℃的保温不锈钢管道，选用保护层时不可采用镀锌铁皮或者铝皮。

结束语

石油化工管道的设计是否合理，关系到整个石油化工管道的安全运行。尽管本文对设计过程中的一些需注意的问题进行了深入探讨，但由于影响管道设计因素众多，因此，还需在实际设计工作中善于发现，认真总结。只有这样，管道设计工作才能做得更加细致，安全隐患才能降低至最少。

（图片只是其中的一种法兰，并不代表我公司只生产这一种法兰，我公司可根据客户提供的标准及要求生产或定制）

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