成佳伟 张玉峰
烟台万海舟化工有限公司 山东烟台 264000
摘要：随着时代的发展，中国化学工业建设的规模正在逐步扩大。而管道工程作为化工行业中一个重要的领域，在操作中，生产企业一般会借助优化生产设备等方式来提升加工过程的安全性。如果设计未考虑周全，等到发现再整改，就会增加施工难度，不但浪费人力物力，还会耽误施工进度，同时施工质量的好坏直接影响工程质量。下面就化工工程管道设计安装中出现的常见问题，进行原因分析并提出防治措施。
关键词：化工管道；设计安装；问题分析；优化策略
一、化工工程管道设计安装中存在的问题
1.设计环节
在管道设计阶段，若设计压力偏低，可能造成实际生产时管道承受压力较大进而导致管道破损。若材料选型不合理，可能导致管道被输送介质腐蚀而发生泄漏，若设计温度不合理，可能导致管道脆性或韧性发生变化而断裂。设计阶段如果没有考虑特殊工况（如停车检修），也有可能导致管道内介质因环境变化而使管道内介质相态、温度或压力发生变化，造成管道两端阀门承压损坏。（1）管道压力设计值不满足输送物料的实际需求，这就会造成管道压力偏低，对于易发生聚合反应的物料易引起超压现象，提高了管道发生超压损坏的风险。（2）对于管道的附件设计存在不合理问题，例如，对于未按照要求对管道进行保温或保冷设计，在输送熔点较高的物料时，无保温或伴热设施就容易使管道出现低温脆性断裂或是超压断裂等问题；在输送沸点较低的物料时，如果管道保冷性能不达标，就有可能引发物料在常温下出现沸腾现象，管道也会面临超压的风险。（3）对于管道的材料没有进行合理选择，化工管道输送的物料通常具有较强的酸、碱性或是较强的腐蚀性，如果管道材料没有满足实际的耐腐蚀性，就会影响管道的使用寿命，造成化工工程出现质量和安全隐患。
2.焊接环节
焊接作业是化工管道安装中的关键环节，焊接作业质量也直接影响着化工管道安装工程的整体质量。但是在实际的管道安装工作中，一些施工企业存在违规操作的问题，例如没有在管道的焊接口处设置明确的焊接标识，在管道焊接作业完成后，对后续的质量检测工作不到位。如果化工管道出现焊接质量不过关或是漏焊的问题，将会严重影响管道的气密性，从而影响其使用性能。
3.安装环节
管道安装不合理，不但可能造成生产困难，严重时可能造成安全事故。若管道安装在疏散通道，可能造成操作工人在紧急情况下的逃生失败；若上部管道安装过低或下部管道安装过高，可能造成操作工人碰头或绊脚；若阀门安装过高或过低，可造成生产工人操作困难；若安全阀的根部阀门未设铅封，可能被操作工误关使安全阀失去保护作用；若过滤器安装过低，可能导致过滤网无法及时更换进而导致输送泵损坏，若调节阀组立面安装时，调节阀组被安装在旁路阀上方或调节阀被安装在垂直管道上，可能导致阀组内管道焊缝开裂，物料泄漏；若高温介质管道未做热补偿，可能导致管架变形或管道从管架上滑落断裂。
二、化工工艺管道设计安装存在问题的解决策略
1.化工工程管道布置的基本原则
（1）遵循基本流程。在布置管道的时候，需要按照基本的化工流程进行，为了能够尽可能地占少数空间，同时也能够便于检查以及维护，需要在开展布置工作的时候，使管道处于架空状态；
（2）保证安全。不合理的管道布置会引起安全问题，因此，为了避免出现这种情况，就需要从底面进行管道的穿插，在布置管道的时候，不能够使其穿过或者阔过其他的设备或者建筑物，更不能使其绕着工艺装置进行布置。此外，在吊装孔内部以及拆卸区域中，不允许进行管道的布置，排出气体的时候，应该使其从主管道的上方位置排出；
（3）考虑管道的材质。不同类型的管道其构成材料也不同，对于固体材料的管道，需要考虑管道的弯曲半径，然而，对于气体管道的布置，需要按照国家的相关规定进行布置。
2.化工管道的优化设计
在管道的设计优化中，技术人员可以从如下的几个方面来完成优化工作：
（1）优化管道的安装设计，安装设计直接影响管道的实际功能和结构稳定性，因此，在安装之前，技术人员要结合生产过程的需求对管道的位置进行规划，优化管道布局，在保证管道正常功能的同时保留充足的操作以及升级空间，确保检修以及更新工作的正常进行；
（2）在管道的优化设计中，技术人员需要明确管道的物理性质，针对不同管道的耐腐蚀性以及使用寿命，对管道的距离等参数进行调整，提升管道系统的使用质量；
（3）优化管线布置，不同功能的管线应当避免进行接触，可以使用隔热材料等进行分隔，避免影响正常的生产功能。
3.管道材料的优化选择
不同的化工生产工艺的温度以及压力不同，因此，对于管道的要求也存在差异。在实际的设计和选择中，管道的材料需要根据不同生产工艺的压力、温度以及生产需求进行选择，以此来优化生产质量。在实际设计中，技术人员可以使用数据计算方式来对管道的直径以及厚度等参数进行确认，保证其性质满足化工生产过程的使用需求。在当前的生产中，化工设计中常用的钢管标准和适用范围如下表所示，一般使用的材料包括钢、化工玻璃、聚丙烯以及各类复合管材，在实际的生产设计中，技术人员要结合生产流程选择合理的材料，保证管道材料的抗腐蚀性能，提升管道的设计质量，确保生产过程的正常进行。
4.泵的管线设计安装
（1）泵的进口管道应尽可能短、少拐弯，不应存在“气袋”，管道应满足泵的“汽蚀余量”的要求；
（2）泵前安装有过滤器的，过滤器应有滤芯抽出的空间；
（3）对于水平吸入的离心式输送泵，当泵入口处有变径时，应采用偏心异径管。当管道从下向上进泵时，异径管应顶平安装，当管道从上向下进泵时，异径管应顶平安装，并在低点设置排净，但当输送介质含有固体或浆料时，偏心管应底平安装；
（4）为防止泵出口液体倒流引起泵的叶轮倒转，泵出口宜装有止回阀；
（5）泵出口管道一般都需要变径，当泵出口在泵体上部时，出口管道上应安装同心异径管；当泵出口在泵体侧面时，可参照泵进口偏心异径管的设置形式；
（6）泵出口压力表应安装在泵出口与第一个切断阀之间的管道上，压头朝向操作面便于观察；
（7）输送介质温度大于200℃时，应在泵的出口阀（组）前后设置小流量回流的暖泵管道；
（8）输送液化烃、液氨、液氯或处于泡点状态的液体，应设置平衡线防止进泵液体产生蒸气或气泡造成泵汽蚀。
5.底层焊接
氩弧焊是管道底部焊接作业中应用最为广泛的焊接技术，该技术是自管道底端向管道顶端进行焊接，焊接过程中利用角磨机对接口及接缝部位进行打磨，在焊接过程中应确保焊缝均匀焊透，满足焊透性要求。为了保证焊接质量，在焊接过程中，相关工作人员应特别注意以下几个方面：
（1）焊接前要进行试焊操作，同时，要对氩气的纯度进行检测，观察其否符合相关标准，并防止杂质的掺入；
（2）为了减少风对焊接过程的影响，在焊接作业时应设置挡风板，将外界影响降到最低；
（3）在底层焊接完成后，应对其质量进行严格的检查，避免之后或使用时出现裂缝等问题。
结语
综上所述，作为一名合格的管道设计师根据介质不同的压力、温度、毒性和防爆等性能确定管道等级而选用不同的材料，它是设计的基础。金属材料与非金属材料性能都要了解，尤其要重视淘汰的材料。管道设计的标准、规范要熟悉，管道布置的空间感要强，管道组成件的使用、布置原则要记，材料统计要细。还要熟悉管道施工程序、材料使用、焊接和检验要求等。
参考文献：
[1]李晓星.化工工程的设备布道与管道材料优化设计[J].化工管理，2019（05）
[2]张吉星.化工工程设备管道与材料优化设计研究[J].化工管理，2018（36）