王晔
天津辰力工程设计有限公司
摘要：如果将国家比作一台精密的仪器，石油便是维持仪器运转的必要“血液”。石油是国家的重要基础战略物资，为了保障对石油开采项目的工业水准。在石油化装置改造项目管道的设计问题中，石油装置管道设计是否有效，对其后续能否正常运行将起到决定性因素，必须得到重点关注。在设计时，全面增强相关项目设计的精密性，以保障其可以满足工程需求。
关键词：石油化工管道设计
中图分类号：TE974 文献标识码：A
引言
石油化工装置内设备和管道的排液，含可燃、有毒、腐蚀性介质的凝液，应经密闭排放系统分别排至不同的地下工艺管网。常见的地下工艺管道主要有工艺废液管道、工艺污油管道等。由于埋地管道的腐蚀泄漏情况不能直接观察到，因此管道的布置情况和管道防腐是埋地管道设计中的重要环节，对工业生产安全意义重大。
1石化装置管道设计现状分析
目前，我国针对管道工艺以及其整体的工艺路线均执行“安全性第一”的设计原则。作为最基本，同时也是必须遵守的原则之一，在遇到相关问题时，“安全性第一”的工作原则均可以对管道设计工作产生有效保障[3]。因此，就现状分析而言，我国整体工作环境以及工作机制正在逐步成长。在设计中，选择具有适用性、应用性、安全性的材料，以保障降低工程成本，提升工程质量。在石油化装置管道设计中，必须考虑以下四大要素。第一，在进行管道建设中，对于管道所选择的材料必须进行全面分析，以保证选择的材料可以具备优异的化学物理性能。在铺设中，可以对严酷的自然环境完成有效的应用。第二，在设计中，针对于容易出现问题的区域，必须完成全面考量。例如可以设定相关的报警装置，对于出现问题完成及早发现，并执行切实可行的治理机制，以保障石油化工装置管道设计的有效性，防止危险出现。第三，在装置当中，设立紧急停车系统，以应对突发意外事件。可以对出现问题的装置进行合理且迅速的控制，避免事态朝严重且不可控制的方向发展。第四，充分利用我国目前化工领域的先进技术，并将其与管道设计工程进行全面连接，使其管道设计程序符合我国的发展现状。
2地下工艺管道的防腐要求
2.1地下工艺管道防腐涂料
在过去埋地管道防腐涂漆大多采用的是石油沥青和环氧煤沥青，但是这两种涂漆由于对环境有污染而且施工条件要求高，逐渐被新涂料所代替。3PE 防腐管道多用于长输管道、油田内部主要集输管道。石油化工装置地下工艺管道的防腐涂漆可以选择技术上更先进更环保的涂漆方案。例如厚浆型环氧涂层、无溶剂型环氧防腐涂层耐温性能好，单道漆膜成膜厚度高，耐腐蚀性能表现优异。而环氧酚醛漆耐温性能优异，低温管道高温管道均适用，有优异的防腐蚀性能，还适用于埋地不锈钢管道的防腐。
2.2地下工艺管道表面处理
在进行管道防腐之前，需要先对钢制管道表面进行处理。除锈质量对防腐质量和管道使用寿命有很大影响。金属表面除锈等级应符合《石油化工设备和管道涂料防腐蚀设计标准》中的相关规定，一般埋地管道钢材表面的处理等级为 Sa2.5。
2.3 地下工艺管道保温要求
地下工艺管道的保温应根据介质条件、地下环境，充分考虑保温材料的防潮性、抗腐蚀性、化学稳定性、热稳定性等进行合理选择。对于埋地或管沟内敷设的管道的保温层外表面应设防潮层，防潮层应能保持其结构的完整性和密封性。地下管道的保温结构一般由保温层、防潮层、保护层组成[1]。
3 石油化工管道设计注意事项
3.1管道布置
在管道布置中，必须对其管廊附加余量进行设置。
目前，石油化管道设计中，其管廊设计余量一般为 10%～20%。但在后续工程中，可以将其设定为 30% 左右。在后续运行时，产生充足的余负量。在管道规划中，一般将其规划这两边完成“II”型设置。对于夹套管设计，可以在其直管内对其焊接缝进行设置，以保证焊接缝间距<200 mm。在接口处，必须完成无缝处理，例如使用无缝对接技术。在其焊缝焊接时，对其焊缝进行无损检测。当其达到相关的压力规定后，方可进行后续工程体系。对于泵入口管道设计，应保证其整体管道短、直，且无任何出现液体遗漏的现象。在直径内，采用偏心大小头，以防止气体积聚。在大小头设置中，一般采用顶平放置。且对管道布置中必须全面落实“安全性生产原则”，根据管道的直径以及管道布置的排列方式完成提前测量，有效保障工程质量。
3.2适度增加管道柔性特点
在进行化工管道设计过程中，为了切实达到降低管道应力的目的，需要根据实际情况对化工管道制作材料进行针对性选择，同时还要在满足实际要求的情况下，适当的增加管道的柔性特点，能够有效反映出管道塑性变化的难易程度。对于化工管道柔韧性来说，其与管道的抗压能力具有紧密联系，二者存在正比关系，相应的，提高管道柔韧性，能够对管道中应力的形成起到一定的阻碍作用，在抵抗应力的同时，还具有一定的抗压性和自限性特征，增加管道柔性特点的主要措施包括改变管道走向、波纹管膨胀节以及弹簧支吊架等。
3.3择适宜管网安装设备
对于化工管道网络体系来说，支架的安装对管道运行具有重要作用，能够将管道所应承受的各项压力进行弱化和分担，从而达到降低管道应力的目的。在进行支吊架选择和安装时，需要保证其与实际管道具有较高的符合程度，切实发挥出其实际应用效能，对降低共振频率、应力产生都具有较大作用，在此基础上，为了避免由于支吊架的选择和安装不合理，而导致管道重力负荷过重而出现应力超标的情况，需要严格按照相关标准，预先对化工管道网络进行全面了解和掌握，才能有效提高支吊架的针对性，与此同时，还能有效缓解塑性变形的情况，进一步减轻管道应力与相应装置的承受力，保证管道及其装置的稳定运行。
3.4采取冷紧措施降低应力
冷紧指的是在安装管道时预先施加于管道的弹性变形，以产生预期的初始位移和应力，从而达到降低初始热态下管端的作用力和力矩。在化工管道设计过程中，需要充分考虑到在实际管道使用过程中，经常会出现由于局部的热胀应力，导致管道出现塑性变形的情况，继而增加了管道的弯曲程度，以至于出现管道弯曲过大的情况，主要是由于化工管道材料出现热胀冷缩的现象，极易造成化工运输材料泄漏事故，对生产安全带来严重威胁，因此，必须要在设计过程中做好冷紧措施预防方案，才能够有效保证化工生产的安全运行[2]。
3.5行技术改造升级
随着我国现阶段我国社会经济和科学技术的快速发展，对整个化工行业分析来看，化工工艺生产技术与设计工作取得了很大发展。值得我们注意的是，我国化工生产制造中仍存在部分安全问题亟待处理。除上述所提到的各类措施之外，应对当前现有生产技术进行不断升级与创新，只有这样才可以提高化工生产安全，还能在很大程度上提高化工生产工作效率及产品质量水平，提高化工企业整体经济效益。此外建议各个化工企业在整个设计环节应与各个技术部门开展大力合作，通过深入交流与沟通，对化工企业各项生产设备进行升级与改造，提出设备应用有关合理意见和建议，针对该类设备更新和完善各类应用方式，将化工安全设计防范工作控制到最好。
结束语
地下工艺管道由于敷设于地面以下，无法直观地实时地观察状况和检维修，因此在设计过程中需要充分考虑管道布置的合理性，需要从管道安全距离、多专业地下管线综合布置以及管道应力等各方面进行综合考虑才能尽可能满足地下工艺管道设计要求[3]。
参考文献：
[1]张莉.石油化工装置内地下工艺管道设计及防腐[J].当代化工,2021,50(06):1383-1386.
[2]史蓉.化工装置空冷器布置与管道精细设计研究[J].当代化工,2021,50(05):1115-1118.
[3]李娟.化工管道设计中的管道应力分析[J].化学工程与装备,2021(05):153-154.