孙润之
河南省濮阳市范县濮城镇丰利石化，河南濮阳 457500
摘要：石油化工是我国重点发展的工业之一，同时也是具备高专业性、高危险性的一项工作。石油化工管道设计非常复杂，不仅要求严苛，且生产受限制，再加上管道错综复杂、装置应用材料多为易燃易爆、有毒介质等，因此，在设计管道时要特别注意其安全。
关键词：石油化工；安全；管道设计
引言
石油化工装置主要以石油、天然气为原料进行加工处理，其产品都具有易燃、易爆的特性，因而加强其安全管理工作显得十分必要。管道是石油化工装置的重要组成部分，它在用于连接各种设备和相关系统设施的同时，也为保证各类流体安全提供了重要的保障。在管道工作的实践中，由于多方面的因素会影响管道的安全，因而重视管道的设计问题，并采取有效的措施来保证管道安全具有重要的现实意义。
1、石油化工装置管道安全设计的重要性
作为输送设备，石油化工装置管道内的物品形式一般有两种，即液体和气体。这两种状态的物品一旦泄露，将会给周围的环境、人造成极大的威胁，甚至可能导致数年寸草不生。因此，在输送过程中要特别注意，而在设计管道之时也要注意其安全性。不仅如此，管道安全设计达标，不仅能提高社会资源利用率，同时对保护环境，防止财产和人身安全受损有很大的帮助。
2、石油化工装置管道设计中存在的危险性因素
2.1 有毒物质
石油化工装置的管道设计大多是密封完好的，通常情况下，管道内流通的物质不会发生泄漏现象，但经过长时间的使用，或因为工作人员的不正确操作，往往会发生意想不到的泄漏现象[1]。泄漏物质中包含石油化工的原料、半成品、加工品等等，不缺乏有毒性物质，在长时间与工作人员的接触过程中，会由其口、鼻、皮肤吸收并进入体内，对工作人员的身体健康产生影响，削弱人体的生理机能，严重的甚至危及到工作人员的生命安全。
2.2 腐蚀性物质
石油化工装置中的管道设备将承担运输各种化工原料、能源的任务，而各种化工原料本身就具有酸碱性，这部分物质本身就对管道具有一定的腐蚀损害。另外在运输过程中会在管道内壁中残留，与其他物质会产生化学反应，常常会产生具有更加高强度腐蚀性的反应物质，这会对管道造成更加严重的损害。除了管道内部环境复杂，外部环境同样会对管道造成破坏，工作人员的操作不当，高硬度物质的打磨与敲打都会对管道造成一定程度的损害。再加上管道本身制造材质的缺陷，往往存在不合理性，不能应对各种腐蚀现象和破坏行为产生的影响，便会损坏管道，降低其运行的安全性。
2.3 应力破坏
由于石油化工装置的复杂性，管道设备常常会遭受外部条件的破坏，又因自身材质的缺陷，产生“应力破坏”现象。例如低温脆性断裂，指的是某一处管道的工作温度处于温度低的位置，而此工作温度又较管道材料的脆性转变温度低，长此以往管道韧性下降，这一位置的管道会发生脆性断裂。再比如管道在经过焊接等机械加工后，管道的基体组织存在应力残留，这将会影响管道的安全性，金属材料往往容易随着周围环境的变化发生变质现象，出现疲劳、变形和断裂的可能性大，这种情况同样也会破坏管道的内部环境，具有很强的危险性，影响管道的安全性。
2.4 机械破坏
机械破坏表现在多个方面，例如低温脆性断裂，管道所处的地方温度较低，材料的温度比脆性转变温度更低，韧性下降，会导致管道发生脆性断裂现象。又如，管道材料遇到高温的破坏，在高温下，材料的性能发生恶化，比如发生蠕变、石墨化、回火脆化等等，都会影响管道的安全性。又如，管道的金属材料常常处于交变荷载或者是温度周期发生变化的条件下，在这种条件下，金属材料容易出现疲劳，发生变形损伤或者是断裂的现象，从而影响管道的安全性。
3、石油化工装置管道安全设计的原则
3.1 可实施性原则
在设计管道之时，要确定不能随意更改，并且设计人员还要注意其可行性，比如通过催化剂或者是改气相进料等方式来测试管道的安全、可行性，这样既能缓解管道反应强烈程度，同时对管道安全性强弱也有所了解。
3.2 设计简化原则
并不是越复杂的工艺越好，相反，越简单的设计越利于管道运输。而且设计越复杂意味着设备正常运行时所需要的条件越多，受到的干扰越多，这不仅不利于施工，同时对将来的使用也会产生阻碍。因此，在设计管道之时，要尽量简化流程，各个设备最好独立运行，避免一台设备多种功能的情况出现。
4、石油化工装置管道安全设计的策略
石油化工装置管道有着重要的作用，但在实际运行中往往会受到各方面因素的影响，为了应对这些问题，保证管道设计的安全，保证管道的正常运行，我们需要采取措施来加强管道设计安全。根据石油化工装置管道的实际情况，结合管道防护失效的原因，可以采取以下措施来加强石油化工装置管道安全设计。
4.1 防止密封失效，避免有毒物质泄露
石油管道需要非常好的密封效果，才能确保不出意外状况。然不少厂家为了经济效益在材料的选择上不认真，且操作上存在一定的不规范性，导致产品不合格。这样的管道投入使用，不仅会有安全隐患，同时也会增加有毒物体泄露的可能性。所以，在管道设计时，要保证其材料的合格率，确保人工操作不会出现失误，同时加强密封，确保产品效果。
4.2 防止腐蚀破坏
腐蚀对管道发生破坏的情况比较复杂，要根据实际情况采取不同的措施防止腐蚀对管道设计安全的破坏。第一、对于均匀腐蚀，可以参照以往管道设计的经验，试验腐蚀速率，设计管道使用寿命，通过选用耐腐蚀材料或者是增加管道的腐蚀裕量。同时还可以对管道厚壁实施在役检测，或者是对均匀腐蚀实行监控，及时发现问题、解决问题。第二、部腐蚀破坏也往往会带来较大的事故，所以，对局部腐蚀破坏也要高度重视。要避免由金属钝化膜引起的局部破坏，防止因材料细微的缺陷而出现点腐蚀。避免缝隙腐蚀，在管道设计的时候，要尽可能的避开螺纹连接和承插焊连接。对于材料等级有差异的管道，要防止不同种类钢材的焊接，尽可能的避免材料之间发生电化学腐蚀。
4.3 减少应力破坏的可能性
石油化工装置管道的应力破坏现象时有发生，降低危险产生的可能性，将应力破坏现象发生率降到最低，是有效提高管道安全性的有力措施。应力破坏对管道造成破坏，不同于管道内壁厚度减薄的发生时间长，应力破坏往往会造成管道开裂，并且应力破坏之前不会有任何征兆，一旦发生应力破坏，管道将无法正常运转，危险系数极高。因此，要制定有效应对应力破坏的管道设计方案，根据管道的脆性性质和硬度性质，以及管道内部产生应力腐蚀的原因，增强管道抗腐蚀性，并加强日常监管和维护，减少开裂现象[2]。
4.4 防止机械破坏
第一、根据管道所处环境选择合适的材料，低温条件下尽量选择耐寒材料，这样能减少脆性破裂，还能提高其耐用性。另外，根据地形和环境选择材料时，设计人员最好对材料进行测试，模拟同样的环境，然后对其进行作业，查看在同样的环境下所产生的效果，通过这种模拟实验来确定管道安全，解决存在的问题。第二、防止高温破坏。管道设计中，要确保其安全使用，还要注意高温因素，高温对管道的破坏力也非常强。在设计管道之时，要对这方面进行预防，材料中的某些元素含量要符合高温环境作业需求，这样才不会出现安全问题。第三、防止疲劳破损。金属材质的管道如果长时间负荷超载或者是在高温度下作业，极容易发生变化，严重的会直接爆裂，造成泄漏。所以，在使用管道之时，也要注意“劳逸结合”，不能一直超负荷使用。
结束语
石油化工管道设计是装置安全运转不可或缺的组成部分之一，管道运行中会存在不少安全隐患和安全问题。在管道设计的实际工作中，我们需要高度重视管道设计的安全工作，按照管道设计的有关要求和《压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则》的相关规定，积极采取措施，防止密封失效、腐蚀破坏、应力破坏、机械破坏等对管道的不利影响。
参考文献：
[1]马赞,李伟朋,吴变.石油化工装置工艺管道设计探究[J].化工管理,2016(22):177.
[2]卢亚哲,曹博翔,刘薇薇.浅谈石油化工装置管道设计中的安全问题[J].中国化工贸易,2015(05).