杨晨
连运港沃利工程技术有限公司天津分公司
摘要：管道在石油化工行业的物料运输方面发挥着重要作用，因此应该深入研究石油化工管道的设计问题，不断优化设计方案，从而保证石油化工管道的建设质量及其运行安全。基于此，本文阐述了石油化工管道的设计原则，对影响石油化工管道设计的主要因素及其措施进行了探讨、分析。
关键词：石油化工；管道设计；原则；影响因素；措施
石油化工管道的设计，需要重视管道的安全性，严格按照管道设计的要求进行设计。同时需要采取有效的策略，防止各种因素对管道的影响，从而保证管道设计的安全性。
一、石油化工管道设计原则的分析
1、可操作性原则。石油实际运输过程中会出现许多问题，比如由于设备布置、设备本体及工艺流程的要求，需要经常操作阀门的安装高度和阀门的手轮朝向，并不在操作人员的适宜操作位置，需增加操作平台等辅助设施，从而保证石油化工管道的可操作性和操作人员的安全。
2、因地制宜原则。因地制宜是指根据工厂所在地的地形、地貌和工厂总图布置及装置设备布置的情况，规划物料及公用工程的管道走向。同时也要根据工厂所在地的气候及大气腐蚀特性，来校正管道材料的选用。
二、影响石油化工管道设计的主要因素
1、腐蚀因素。腐蚀是指管道内的物料及管道周围环境介质，通过化学反应对管道材料的破坏，在很大程度上影响到管道的安全。腐蚀破坏管道的表现形式有均匀腐蚀、局部腐蚀等。由于不同管道材料对物料介质的耐腐蚀性不同，管道材料的选用将根据物料介质的特性及其操作条件（温度、压力）来进行确定。
2、密封因素。目前石油化工管道密封主要采用管法兰密封和螺纹门密封二种方式，以防止管道腐蚀和泄漏，保证管道安全。法兰密封由法兰、螺栓、垫片(圈)三部分共同作用。法兰的刚度及密封面型式、垫片的材料及形式，对密封效果都有直接影响。同时由于管道冷、热膨胀而产生的应力，也会影响法兰的密封效果，进而影响管道安全。
3、物理损伤因素。石油化工管道的物理损伤主要表现在低温脆性断裂和高温破坏两个方面。在低温条件下，当管道材料的温度低于其脆性转变温度时，易导致其冲击韧性下降进而发生脆性断裂。在高温下管道材料的性能会发生恶性变化，例如蠕变失效、碳钢和碳相钢的石墨化和回火脆化等，都容易导致管道材料的弱化和脆化。同时管道金属材料处于交变荷载或温度周期变化的环境下容易出现疲劳，导致金属变形损伤甚至断裂，严重影响石油化工管道的安全性。
三、加强石油化工管道设计的措施
1、合理设计石油化工管道敷设线路。石油化工管道设计的安全性会受到诸多因素的影响，设计人员应该对其进行详细了解，从而对管道路线进行恰当的规划。设计人员在设计管道线路时，需要对管道线路进行详细的研究、分析，平衡工艺、布置、操作、维修和规范的要求。线路的正确安排和布置，在化工装置中占据着十分重要的地位，线路布置的好坏直接关系到后期工厂运行的成败，所以对于管道路线要进行精心、安全的设计。
2、科学布置管道。石油化工管道设计过程中，应合理布置管道。因为在很大程度上，管道的合理布置会影响到装置施工和随后的工厂正常运行，因此在安排管道布置时一定要充分考虑各方面因素的影响。在管道布置过程中，应注意管廊附加余量，管廊上的设计余量一般为10%-20%，但随着科技的发展和管道设计的不断进步以及装置运行的不断改进，可能会有更高的余量要求。同时热应力管道一般规划在管廊两侧，有利于π形补偿的设置。安全阀的管道布置也很关键，在安全阀出口接往泄压总管时，要注意从管道上部顺着流向以45°角来进入总管，以免总管内的介质倒流回支管，导致一些不必要的麻烦，并可以减少安全阀的背压。夹套管应使用无缝对焊的管件，内管对接焊缝间距要大于2米，且应在检测合格后才能装配外管。泵入口管道应尽量短而直，采用顶平的偏心异径管防止气体聚集，避免泵的汽蚀现象发生。
3、合理设计管架。合理的管道支架设置是管道系统安全保证的一个重要因素，其设置的原则是按照各管道的跨距要求，进行统一考虑，合理设置管道支架，使其满足每一条管道的支撑要求。同时要重点关注按管道应力分析结果，需要设置的弹簧架。要根据弹簧架所在的位置，结合管道支架的设置来具体确定弹簧架的型式（弹簧吊架、弹簧支架）。由于弹簧架经过长时间的使用，会出现损伤、失效的情况，因此在设计石油化工管道管架时，应该尽可能避免使用弹簧架。
4、合理布置管道阀门。石油化工管道的阀门布置应该进行合理安排，通过对于采样点和蒸汽吹扫线路两个方面进行了解分析，以确定管道阀门布置的合理位置。第一，采样点的设置必须要满足实际的生产需求和工艺设计要求，在主管道上面进行设置，并注意设置的位置。一定要确保在分支管道之前进行采样点的设置，确保设置的采样点可以抽取在线流动的样品，保证样品的代表性和可靠性。同时采样点不应设置在不易操作的位置；第二，蒸汽吹扫线是石油化工企业中非常普遍的一种管线。对于故障的处理和故障部位的排查，它是非常有效的一种手段。通过分析、预测石油化工生产中的故障风险及部位并合理设置蒸汽吹扫线进行故障处理，避免由故障而引起的更大的生产事故。
5、合理选择法兰材料和连接方式。不同用途的石油化工管道需要设计不同的法兰，尤其是对高温或毒性高的石油化工管道，尤其要注意管道法兰的选择。在使用法兰连接时，应该选择比法兰件硬度低的金属或非金属垫片，避免对法兰造成损伤。此外，由于某些定型设备管口法兰采用的标准与管道法兰标准不一致，会出现管道法兰与设备管口法兰不匹配的问题，因此最好随设备提供配套的法兰，以保证石油化工管道的顺利安装及管道系统的安全。
6、优化石油化工管道的塔与容器设计。石油化工管道装置建设中的塔和容器管道设计需考虑其工艺设计的原理和特殊的要求。塔与容器间的管道设计主要有汽提塔与分馏塔、回流罐与分馏塔之间。（1）汽提塔与分馏塔间的管道布置：一般的情况下，分馏塔应该带有调节阀组，并且其应该安装在与汽提塔较为接近的地方，进而保证调节阀拥有足量的液柱。在分馏塔塔顶的压力为热旁路控制的时，需充分地考虑其热旁路不会出现袋形等因素，要把调节阀设置在回流罐的上面的位置。（3）当管道用于汽液两相流时，其调节阀的布置需尽量接近接收介质的容器，从而达到降低管线内的压力效果，杜绝管线内震动现象的出现。同时，管道的设计需根据实际情况进行，不能随意布置。
结束语
综上所述，石油化工管道设计对于保障石油化工企业的安全运行非常重要，因此不仅要求设计人员具有专业的知识，科学的理念，而且还要求设计人员具备强烈的责任意识，在设计中具体分析实际情况，从而保证石油化工企业的正常运转。
参考文献：
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