辽宁省石油化工规划设计院有限公司 辽宁沈阳
摘要：化工管道的安全设计需要考虑到很多方面，尤其针对管道的密封性与抗腐蚀性性能，这也是化工管道设计的重中之重。就提升化工管道设计规范与安全性的基本目的，基于设计工作中需要遵循的原则与方案，并、梳理在传统设计思路下容易出现的问题并进行优化。
关键词：化工管道；安全；设计
引言
石油资源对于社会发展的重要性不言而喻，除了开采石油资源之外，石油的运输工作的效率与安全性同样不容忽视。而作为一种较为特殊的化学物质，在设计运输石油的管道时也需要遵循规范，尤其针对那些可能存在安全隐患的不合理的化工管道设计因素，更需要我们不断优化。
1 石油化工管道设计的影响因素
1.1 腐蚀性
石油及其中的杂质具有一定的腐蚀性，在长期的运输工作中不可避免地对管道罐壁产生腐蚀效果。一般存在应力腐蚀、均匀服饰或者局部腐蚀[1]。在管道的设计工作中，尤其注意管道的化学环境，基于可能收到的腐蚀作用与类型，采取相应的防腐蚀措施。
1.2 密封性
如不能保证管道的密封性，将会导致一些有毒成分渗漏。目前主要有法兰密封与阀门密封两种操作方案。前者是通过法兰与螺栓进行密封，因此需要法兰的材料刚度将会直接决定密封性的优劣，另外确保管道不会产生大幅度的位移影响到法兰密封的性能。另外在阀门处容易出现泄露的清康，可以采取阀门与法兰共同作用，加强密封。
1.3 进出装置
在管道的边界处需要设计进出装置。现在大多数关于进出装置的设计错误主要是出现在没有对8字盲板的设计不合理，导致进出装置的保护效果不佳，长期运输工作中容易造成损伤。在规划8字盲板的安装位置时，需要视具体的管道进出装置而定，让8字盲板起到保护作用，防止有毒成分或可燃气体存在渗漏的可能。
1.4 物理损伤
温度的异常对于化工管道的损伤很大，温度过低使管道易发生脆性断裂，而温度过高时也会对管道材料产生破坏作用，比如发生蠕性失效问题[2]。另外也要注意管道材料如果处于温度呈周期性变化的环境中，也容易出现金属疲劳问题，这都是化工管道安全设计工作种需要考虑到的问题。
2 化工管道设计的原则
2.1 避免污染原则
石油资源对于环境的危害较大。因此在设计化工管道时，严防石油对周边环境造成的污染非常重要，这也就是避免污染原则。在具体的设计工作中，应用科学的设计方案保证法兰与阀门的衔接足够紧实，也同样需要考虑到管道的环境温度，因为金属材料容易出现热胀冷缩的问题。对于一些腐蚀性较强的物质，需要设置抗腐蚀性强的防护罩材料。
2.2 经济原则
在设计化工管道时也需要考虑到经济问题。这并不是指一昧地去缩减成本，而是在保证管道质量的前提下去优化设计方案，避免不必要的建设开支。比如通过排成组，能够有效降低建设成本。对于管道中衔接部分，遵循短、直的基本方针，通过合金钢管的边接，使得关节的长度处于合理水平[3]。另外，管道的材料在整个建设中占很大一部分，因此，需要根据管道的运输需求与特点去应用最为合适的金属材料，不仅能够加强管道的安全与可靠性，也能够节约建设成本。
2.3 防堵原则
管道堵塞的问题一旦出现，直接导致正常的运输工作难以为继，甚至导致发生渗漏等安全性事故出现，因此在管道设计工作中的防堵设计显得尤为重要。主要体现在对于管沟处的设计，适量加大加宽，另外想需要设置排水系统。另外，设计主管的上部为蒸汽支管的排出部位。需要注意的是，通过支管坡向主管，能够避免积液问题。
3 石油化工管道设计的注意问题
3.1 管道布置
管道的布置设计尤其注意其与化工装置的结合性，否则将会使得施工难度急剧上升。首先痕量管廊的附加余量，一般规范余量在10％—20％的区间范围内，档案，根据实际工程中的复杂度，可以灵活调整。比如对于热应力管道设计时，可以通过N形补偿器加强热应力的管道[4]。另外，在设计安全阀的出口时，对于管道与总管的角度也需要进行规范，一般采用45°的倾斜度连接管道上部与总管，如此可有效防范支管现象的出现。当总管高度大于安全阀的出口时需要安装手动阀门装置，便于日后的清理工作。对于夹套管而言，需要保证其密封性，保证内管的对接缝间距大于2m。
3.2 安全设计
管道设计的安全性是满足管道正常运行的先决条件。目前发生的安全问题常常出现在以下几个方面，因此需要做出相应的改善策略。首先对于进出装置而言，需要在边界处安装切断阀与8字盲板，尤其注意8字盲板的安装位置，保证有毒成分与可燃气体的渗漏不会出现，最好是安装万寿山的报警系统，比如在液态烃罐体处安装报警装置。在法兰处也需要加入蒸汽筛管孔用于保护。
3.3 吊支架设计
吊支架是用来保护管道不被损伤的。因此，沿着塔敷设管线设置一个承重支架，切记支架材料为非刚性材料，支架与塔顶端的焊缝应当在15cm左右。在此基础之上加入一个弹簧吊架，应用定位销对弹簧支架进行加固。
3.4 材料选择
在选择管道的材料，选举要遵循我国的设计标准。由于管道的材料不仅关系到正常的运输工作，同时也直接影响到日后的检修与改造工作。首先对于螺栓的材料选用时，需要先考虑到其抗压性能。一般来说，螺栓需要根据高硬度等级进行选用，在引进国外产品时，也需要参考相应的技术标准，确保这一类配件的材料与化工装置的适应性，确保不会出现法兰密封的失力问题。另外，管道材料的热效应也是需要考虑的材料因素之一，由于管道内部的环境在正常工作下会出现变化，而这会直接影响到管道的性能，可以在事先对工艺介质进行测量，确保加工材料能够满足温度的需要。对于隔热管道，需要用软密封球阀，防止易燃易爆物质发生安全事故。尤其对于保温不锈钢管道，切不可选用如镀锌铁这一类的合金材料充当保护层。在具体的选购环节，应当严格根据设计方案去选择尺寸、性能、型号满足要求的材料。一般来说，还需要增加总设计量的2％-20％的附加量。
4 结束语
总而言之，化工管道的设计工作需要考虑到安全性、经济性与高效性的基本原则。而化工管道运输对于我国的社会稳定责任重大，因此需要严格遵循各项规范，结合实际，保证管道的安全与稳定。
参考文献
[1]丰晨琛，童寅. 石油化工管道设计注意事项探讨[J]. 化工管理，2013(22):188-188.
[2]张浩. 石油化工管道设计问题的探讨[J]. 山西化工，2015(06):76-78.
[3]纪贵利. 石油化工装置管道设计安全分析[J]. 化工管理，2014(27).
[4]宋渊. 石油化工装置管道设计安全问题探析[J]. 中国石油和化工标准与质量，2012(12):52.
作者简介
李森林，男，1980年01月，单位：辽宁省石油化工规划设计院有限公司，高级工程师，研究方向:化工工艺。