试述石油化工中管道设计应注意的事项
袁晨
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袁晨,. 试述石油化工中管道设计应注意的事项[J]. 石油科学研究,2023.5. DOI:10.12721/ccn.2023.158227.
摘要:
随着社会经济不断发展,能源开发运用技术逐步提升,国内石油工业化程度也在提升,并逐渐步入石油工业大国行伍。随之而来的是逐步拓展石油化工装置及增大其规模。石油化工装置中管道设计十分重要,它关乎能否按实际要求正常运行,为此石油化工装置中管道设计应该得到高度重视。本文根据相关化工管道设计原则对一些常见问题进行了探讨分析,希望对相关设计人员带来些帮助,让设计更加科学合理。
关键词: 石油化工管道设计基本原则注意事项
DOI:10.12721/ccn.2023.158227
基金资助:

伴随国内经济不断发展与科学技术逐步进步,诸多领域均呈现出巨大变化,而石油化工行业也有重大改变。现阶段,在国内经济市场中石油化工业已占据非常主要的核心地位,同时对国内经济发展起到至关重要的推动作用。但是,鉴于各种原因,国内石油化工业管道存有特别严重的管道外泄、运用寿命不长及机械破坏等一系列状况,不但为人们的人身安全及财产安全带来一定威胁,并且还会影响石油化工公司的进步和发展。所以,侧重对石油化工管道设计课题实施细化探究附有至关重要作用。

一、石油化工管道设计应该遵循的基本原则

(一)正确性原则

管道布置设计首先需要做到符合工艺管道及仪表流程图的要求,并且遵守国家和行业法律法规、设计标准、规程规范,确保装置运行的安全可靠。同时工艺管道应与设备、装置、建构筑物等统筹规划、协调布置。

(二)经济性原则

在确保石油化工管道密闭完好与管道质量状况下,需要尽可能遵照经济性原则来展开石油化工管道设计。其一,石油化工管道在布置过程中需要遵照成组成排原则,如此便能确保石油化工管道的综合美观性,同时还能够在一定限度上降低在管道支架层面的经济成本投入;其二,在对石油化工管道实施连接过程中。需要尽可能遵照短直原则,特别是在使用合金钢管道连接时更要尽可能缩减连接管件的数量。

(三)方便性原则

管道布置设计中需要重视检维修通道和操作问题。任何设计最终都需要通过运营来实现,对于运营来说,除了管道布置的正确性,管道及管部件的检维修、操作方不方便也尤为重要。所以在设计中,应该对所有需要经常操作维修的阀门、仪表、人孔等考虑其可操作性。对于不方便操作的管部件应尽可能的靠近构建物或加设操作平台。

二、石油化工管道设计的注意事项分析

(一)管架设计的合理性

在石油化工管道设计中,支吊架选用及设置的合理性,定会在一定限度上影响管道正常安全运行。而在具体支吊架设计中,首先需要考虑满足工艺要求,其次需要满足应力计算要求,以保证整个管系正常运行。不合理的支吊架设计不仅影响管系运行,甚至会造成管系及设备破坏[3]。因此,在重要管线的支吊架设计上,应以管道应力分析结果做为依据来进行详细的选型及设置,不需应力计算的管线设置支吊架时也应满足基本的支吊架跨距。

(二)注重管道的布置

在管道布置中应该注意几个问题:一是管廊布置设计,在设计时需要特别注意管廊的附加余量,一般状况下应该考虑10%与20%的余量。根据传统设计经验与实际运用要求,这部分余量可能会对管道运转的长久性发展不利,可将余量提升到20%至30%;二是安全阀管道布置,安全阀管道设置是特别重要的部分,对于闭式系统,在设计中应注意和总管的连接角度,一般条件下角度规定在顺流方向的45°;三是泵入口的管道布置,设计中在满足应力计算的前提下,应尽量减少管道长度和管件数量,以减小管道流通阻力;同时应尽量避免存在可能积蓄气体的高袋,以减小对设备可能的损坏。四是穿跨越管道布置,应按照施工现场实地状况与作业条件,选择合理的设计方案。

(三)选取合适的管道材料

石油化工装置和设备的操作条件多处于高温(低温)、高压状态,使用和产生的物质多为可燃易爆。为减少和防止火灾、爆炸危险,正确选择设备和管道的材料是至关重要的。石油化工管道材料的应用和限制,在美国ANSI/ASME B31.3规范中有详细的规定,在我国还没有国家标准。

常用管道材料用钢按成分可分为碳素钢和合金钢。

碳素钢的强度等性能,主要取决于其中碳存在的形式和碳化物的形状、大小以及分布状态等,即主要取决于钢的金相组织。

碳素钢的性能,对于不锈、耐酸、耐热、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温等有时已不能满足要求。因此,为提高钢的某些性能,必须向钢中加入某一种或某几种其它元素,这种钢称为合金钢。

按用途可分为高温用钢、低温用钢、耐腐蚀用钢等。

高温用钢应具有的性能有耐氧化性、耐氢腐蚀、耐渗碳性、高温脆化、石墨化等。

低温用钢不仅要求在常温时有足够的强度、韧性和加工性能及焊接性,而且要求在低温时也具有抗脆化额能力。

金属腐蚀现象或所谓的耐腐蚀性是根据腐蚀性介质的种类、浓度、温度、压力、流速等环境条件,以及金属本身的性质,即含有成分、加工性、热处理等诸因素的差异而分别有不同的腐蚀状态和腐蚀速度。例如不锈钢具有优良的耐腐蚀性能,可是因为使用条件或腐蚀环境的不同,也可能发生意想不到的腐蚀事故。因此,应充分地了解腐蚀介质和耐腐蚀材料,才能选择合适的耐腐蚀用材料。

当介质对某种金属材料的年腐蚀速率大于0.5mm 时应经技术、经济比较,确定更换材料或增加腐蚀裕量。当介质对某种金属的年腐蚀速率不超过0.05mm 时,应采用常规材料和低限腐蚀裕量。

结束语:

总而言说,管道是石油化工装置中最为主要的构成部分,它直接影响石油化工单位系统性设置及各种设备。另外,还对化工公司流体运输有重要影响。由此可见,石油化工中管道设计十分主要。所以,在其管道设计上应该多层面思考问题,把安全隐患压到最低。

参考文献:

[1] 王徽.工程技术经济分析在石油管道建设中的应用[J].价值工程,2018.37(23):261-262.

[2] 陈晓燕.石油管道防腐中的问题及解决措施[J].中国石油和化工标准与质量,2019.39(22):13-14.

[3] 李超.我国石油管道建设特点及其发展趋势[J].化工设计通讯,2018.44(1):23.

[4] 孙洪建,孙洪强,孙洪光等.石油管道安装工程施工管理中的常见问题及处理[J].中国化工贸易,2017.9(15):180.

[5]侯宇.石油管道建设施工过程中的安全管理及事故预防[J].中国化工贸易,2019.11(3):43.

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