胡承誠(chéng)

（國(guó)家能源集團(tuán)神華工程技術(shù)有限公司安徽分公司，安徽合肥 230009)

化工行業(yè)包含著多個(gè)領(lǐng)域，其中最為看重管道設(shè)計(jì)的領(lǐng)域是石油運(yùn)輸領(lǐng)域。在石油運(yùn)輸領(lǐng)域中，管道一般是來運(yùn)輸石油的，而石油屬于高危性液體，因此對(duì)于運(yùn)輸石油的管道設(shè)計(jì)格外的看重。一般來講，運(yùn)輸石油的管道通常是雙層的，一方面是為了避免一層管道不結(jié)實(shí)導(dǎo)致石油泄漏，另一方面是管道能對(duì)所運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)起到一定程度的保溫作用，使被運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)在運(yùn)輸過程中不會(huì)因?yàn)橹車鷾囟冗^低而導(dǎo)致介質(zhì)凝結(jié)的現(xiàn)象，既保護(hù)了管道的堅(jiān)韌性也保證了介質(zhì)不泄漏的安全性。細(xì)化來講，在石油化工產(chǎn)業(yè)中，利用管道來運(yùn)輸某種介質(zhì)時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)由于介質(zhì)本身具有特殊性而導(dǎo)致在運(yùn)輸?shù)倪^程中不可避免地有一些介質(zhì)攀附在管道壁上，這時(shí)如果管道的設(shè)計(jì)和材質(zhì)沒有按照介質(zhì)的特性而建造的話，極有可能會(huì)發(fā)生行業(yè)失誤，除去介質(zhì)有可能具有黏性攀附在管道壁上這一因素，影響介質(zhì)輸送的原因還有可能是由于管道建設(shè)時(shí)沒有充分考慮到管道的保溫功能，對(duì)于一些在溫度高的情況下才能順利運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)來說，夾套管管道的設(shè)計(jì)不能滿足隨時(shí)調(diào)控溫度的要求，極有可能會(huì)因?yàn)楣艿蕾|(zhì)量和功能的不合格而造成的運(yùn)輸失誤以及最終石油或者其他液體介質(zhì)質(zhì)量的不合格。在普通的化工裝置中，除了管道設(shè)置以外還有其他的工藝設(shè)置，即使管道設(shè)置很普通，但是在化工行業(yè)運(yùn)輸?shù)倪^程中還是起著不能代替的重要作用。化工設(shè)置分許多種，其中夾套管的設(shè)置在化工設(shè)置中是比較特殊的裝置，夾套管管道的特殊性源于它本身的設(shè)計(jì)以及運(yùn)送介質(zhì)的特殊性，它和普通的管道大體上是一致的但是又有所區(qū)別，在夾套管管道的設(shè)計(jì)中，只有真正地了解了夾套管的重要性以及特殊表現(xiàn)，才能從根本上提高設(shè)計(jì)技術(shù)。

1 對(duì)化工裝置夾套管管道的發(fā)展概述

夾套管之所以能夠一直在化工行業(yè)中保持著被持續(xù)應(yīng)用的地位，主要是得益于夾套管自身強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，在運(yùn)輸行業(yè)中，這種優(yōu)勢(shì)無疑會(huì)最大限度體現(xiàn)出來。一般的管道體作為普通管道運(yùn)輸平常的沒有特性的液體或者氣體時(shí)，管道自身并不需要有多么突出的優(yōu)勢(shì)，但是在石油運(yùn)輸中，一般的普通管道并不能滿足石油運(yùn)輸?shù)臈l件，相反還會(huì)因?yàn)楣艿蕾|(zhì)量的低下而造成一系列的失誤，這時(shí)運(yùn)用夾套管運(yùn)輸?shù)暮锰巹t顯而易見。夾套管是由兩個(gè)管子組成的，并且這兩個(gè)管子都是空心的，由于兩個(gè)管子半徑相同并可以把兩個(gè)管子套在一起，這樣一來，不僅解決了運(yùn)輸物質(zhì)泄漏的問題，因?yàn)楣艿拦灿须p層所以保溫功能相比于其他普通管道的作用要好。運(yùn)輸?shù)囊后w一般來說都是對(duì)化工行業(yè)的發(fā)展十分重要的物質(zhì)，在運(yùn)輸過程中，如果管道是普通管道的話，則會(huì)一邊流動(dòng)一邊散熱，這樣不僅大大降低了液體的質(zhì)量，同時(shí)也會(huì)沖擊化工工業(yè)的生產(chǎn)，使其生產(chǎn)穩(wěn)定性遭到破壞。并且由于夾套管是由雙層管道組成的，因此在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)有一定的難度和復(fù)雜性。正因?yàn)閵A套管本身極具特殊性，因此在設(shè)計(jì)的過程中為了能夠使夾套管發(fā)揮相應(yīng)的作用還需要注意多方面技術(shù)的配合，兼顧夾套管多重功能的發(fā)揮。在夾套管的設(shè)計(jì)過程中，由于夾套管主要作用是運(yùn)輸介質(zhì)，因此要考慮到對(duì)介質(zhì)的保溫作用，并且由于輸送的介質(zhì)大部分為液體，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該最大程度保證管道能夠正常的通行，保證其流暢性，除了對(duì)夾套管管道技術(shù)有所要求之外，對(duì)于夾套管管道材料的選擇也應(yīng)該有所側(cè)重，盡量選擇具有保溫功能的材料，最大限度地保證液體在運(yùn)輸過程中不會(huì)因溫度低而造成凝結(jié)的現(xiàn)象，另外管道自身要具備受熱均勻的能力，只有保證管道受熱均勻，液體才不會(huì)因?yàn)闇囟润E降而發(fā)生形態(tài)的改變。如果管道的選材沒有經(jīng)過特殊質(zhì)檢，那么當(dāng)管道受熱不均勻時(shí)，根據(jù)熱脹冷縮原理來看，管道的某一部位也會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓瘜?dǎo)致管道的承壓能力有所改變，這一現(xiàn)象不利用管道的長(zhǎng)期使用，而夾套管的設(shè)計(jì)就是為了彌補(bǔ)這一空缺，使得被運(yùn)輸?shù)囊后w能夠因中間介質(zhì)的保護(hù)而不受影響的運(yùn)輸，最終不影響化工行業(yè)的工程 進(jìn)度。

2 夾套管的優(yōu)勢(shì)以及被應(yīng)用的領(lǐng)域中的問題

2.1 夾套管自身具有良好的保溫功能

在化工生產(chǎn)中，最常用的推動(dòng)化工行業(yè)發(fā)展的一種物質(zhì)是石油，可以說化工行業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展與石油是息息相關(guān)的，雖然石油資源目前在我國(guó)還有一定的儲(chǔ)備量，但是由于石油本身的特性使得石油運(yùn)輸行業(yè)在不斷地想盡辦法，以便于石油的運(yùn)輸能夠又多又高效。關(guān)于石油的運(yùn)輸方式，最常見也是最通用的就是管道運(yùn)輸，石油具有流動(dòng)性但石油也是易燃易爆的液體，因此在石油的運(yùn)輸過程中要時(shí)刻注意運(yùn)輸?shù)陌踩珕栴}，以免無意中的失誤帶來不可估量的損失。在化工行業(yè)的運(yùn)輸過程中，最常見的運(yùn)輸裝置則是夾套管，夾套管由于是由兩層管道組成的因此較普通管道的保溫作用更加明顯。石油在運(yùn)輸?shù)倪^程中難免會(huì)因?yàn)橥饨绲挠绊懚a(chǎn)生受熱不均的現(xiàn)象，在石油發(fā)生這一現(xiàn)象的同時(shí)，如果不及時(shí)采取措施避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，那么極有可能會(huì)因?yàn)闊岫劝l(fā)生改變而導(dǎo)致最終運(yùn)輸?shù)氖。蛘呤谴蟠蠼档土耸偷氖褂眯б?，延誤了化工行業(yè)開展工作，當(dāng)產(chǎn)生受熱不均現(xiàn)象時(shí)，夾套管的作用就顯而易見了，由于夾套管的中間部位是空心的，因此可以在中間部位上填充一定量的介質(zhì)，從而防止因受熱不均而導(dǎo)致管道的承壓能力發(fā)生變化。用最高的效率來保障石油熱損耗的降低，使得管道能夠一直處于恒溫狀態(tài)，不被外界的溫度變化所影響。尤其是在高溫領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)于調(diào)節(jié)溫度變化十分有效。但是夾套管也有相應(yīng)的缺點(diǎn)，例如當(dāng)石油在運(yùn)輸過程中發(fā)生泄漏時(shí)，由于管道有雙層密封性，處理泄漏的液體并不十分容易。

2.2 夾套管中介質(zhì)的填充成本比較高

即使夾套管能夠在運(yùn)輸石油的過程中保證石油一直處于恒溫狀態(tài)，但正因?yàn)楸３趾銣貭顟B(tài)因此在夾套管中填充的介質(zhì)比較特殊，因此填充的成本相對(duì)來說也比較高。通常來講，在夾套管中填充介質(zhì)一般為熱媒以及蒸汽，然而這兩種介質(zhì)都屬于成本較高的介質(zhì)，因此為了滿足與其介質(zhì)能夠匹配的管道設(shè)備，需要付出更多的精力。熱媒和蒸汽與夾套管是一種互為代替的狀態(tài)，但由于目前替換技術(shù)要求比較高，因此需要付出極大的成本才能完成替換，同時(shí)也正因?yàn)槎呖梢蕴鎿Q的特殊性，不能找到其他相匹配的設(shè)備，所以當(dāng)管道出現(xiàn)一些問題時(shí)，很難找到另外的替代物。由于管道運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)的特殊性，因此對(duì)于管道的制備材料也有很高的要求，必須要有高品質(zhì)的材料來制備管道，才能保證管道的質(zhì)量。

3 夾套管管道的構(gòu)造

3.1 夾套管管道的設(shè)計(jì)

在夾套管管道的設(shè)計(jì)中，其中尤為看重管道的尺寸大小。在化工行業(yè)的石油運(yùn)輸過程中，管道的尺寸不僅會(huì)影響石油的運(yùn)輸效率，也會(huì)影響石油在運(yùn)輸過程中受到高溫壓力的作用，因此在夾套管的管道設(shè)置中，為了避免石油在運(yùn)輸過程中發(fā)生不必要的失誤，對(duì)于管道的尺寸大小設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)格。夾套管的尺寸對(duì)石油運(yùn)輸?shù)木唧w影響在于管道尺寸不同會(huì)改變運(yùn)輸物質(zhì)的特性，在運(yùn)輸過程中由于高壓發(fā)生變化，因此被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)特性受到高壓壓迫之后的自身特性也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生改變。并且物質(zhì)容易受到熱脹冷縮現(xiàn)象的影響，尤其是對(duì)于化工行業(yè)的運(yùn)輸物來說，物質(zhì)特性一旦發(fā)生改變，最終會(huì)影響化工產(chǎn)品的質(zhì)量，更有甚者還會(huì)因?yàn)槲镔|(zhì)特性完全發(fā)生改變而不能用于化工工業(yè)的建設(shè)。夾套管的尺寸和設(shè)計(jì)位置稍微的發(fā)生一些偏差就可能導(dǎo)致一系列的后果。除此之外，夾套管的長(zhǎng)度和寬度如果設(shè)計(jì)不標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)增大或者減小管道自身的壓力，假如管道自身的壓力受管道長(zhǎng)度的影響而不斷增大，那么運(yùn)輸物的熱損耗也會(huì)逐漸擴(kuò)大，屆時(shí)夾套管的保溫作用跟不上熱損耗的增大，最終導(dǎo)致運(yùn)輸物熱量的喪失。按照以上的問題通過實(shí)踐最終得出管道的尺寸應(yīng)該始終控制在十五分米之內(nèi)，才能保證夾套管作用的發(fā)揮。

3.2 夾套管管道包含的種類數(shù)目

夾套管管道的設(shè)計(jì)并不是由一種管道類型組成的，而是根據(jù)不同運(yùn)輸物或者化工行業(yè)的需求不同分為多種類型。由于常見的夾套管的填充物為熱媒，那么則根據(jù)熱媒的種類，可以將夾套管大致的劃分為三種類型，這三種類型分別是熱媒、熱油和蒸汽，利用這三種熱媒作為填充物，既可以保障夾套管管道的保溫功能一直發(fā)揮作用，并且由于這三種類型的原理大體上是一致的，因此也可以將這三種熱媒類型互為代替，但是在利用過程中要注意化工產(chǎn)業(yè)的環(huán)節(jié)是否相同，不同的環(huán)節(jié)之間利用夾套管保溫的介質(zhì)是不同的。

3.3 夾套管的熱應(yīng)力

導(dǎo)致夾套管熱應(yīng)力數(shù)值出現(xiàn)變化的主要因素還是因?yàn)楣艿赖膬?nèi)管和外管所接觸到的介質(zhì)不同，因此內(nèi)管道和外管道都會(huì)有不同程度的受熱不均，當(dāng)內(nèi)外管道彼此的受熱均勻程度不同時(shí)，內(nèi)管道和外管道承受的壓力就不盡相同，在這種情況下，為了能夠保證液體的安全運(yùn)輸，就要分別對(duì)內(nèi)管道和外管道的熱應(yīng)力的數(shù)值進(jìn)行測(cè)量，不能因?yàn)橹睆较嗤湍J(rèn)為內(nèi)外管道的熱應(yīng)力數(shù)值相同。當(dāng)計(jì)算出的內(nèi)管道和外管道的熱應(yīng)力數(shù)值不相同時(shí)，相應(yīng)的一些局部區(qū)域則會(huì)因?yàn)檎`差而發(fā)生膨脹的現(xiàn)象，而夾套管內(nèi)的膨脹可隨著壓力進(jìn)行位移，因此為了避免發(fā)生這一現(xiàn)象，就要盡可能地縮小外管道的直徑，縮小內(nèi)管道和外管道二者之間的差距，以此來預(yù)防受熱不均現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.4 在夾套管管道相互連接處應(yīng)用的材料

由于夾套管管道的特殊性，不僅要對(duì)管道內(nèi)產(chǎn)生的壓力有足夠的承受能力，還要及時(shí)地調(diào)整保溫作用，因此對(duì)于夾套管管道建設(shè)材料的選擇也需要十分的慎重。在對(duì)夾套管進(jìn)行焊接的同時(shí)還要注意到夾套管的材質(zhì)特性，材質(zhì)特性決定了其焊接方式，夾套管對(duì)于材料的選擇并不是完全相同的，由于內(nèi)管道和外管道的接觸物不同，因此內(nèi)管道和外管道的材料選擇也是不同的，內(nèi)管道一般直接接觸到需要運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)，因此在選材時(shí)要注重對(duì)腐蝕性的抵抗并且還要選擇有較強(qiáng)抗壓能力的材料。但無論是內(nèi)外管道，在選材時(shí)都要注重對(duì)厚度的選擇，盡量選擇較厚的材料，避免被腐蝕，除此之外，對(duì)內(nèi)外管道的配件的焊接一般都是運(yùn)用對(duì)焊的方式，這樣才能保證配件之間的堅(jiān)韌度。

3.5 夾套管連接時(shí)對(duì)坡度和跨度的要求

一般來說，在夾套管的鋪設(shè)過程中，難免會(huì)遇到一些有坡度的鋪設(shè)方式，對(duì)于習(xí)慣了平鋪的夾套管來說，鋪設(shè)有坡度的夾套管也是一項(xiàng)難題，首先平鋪時(shí)不必考慮管內(nèi)運(yùn)輸物質(zhì)的流速或者流向問題，但是在遇見有坡度的鋪設(shè)時(shí)，這些問題要逐一考慮到，要保證夾套管內(nèi)的介質(zhì)和遇到的坡度的方向始終是相同的，并且還需要單獨(dú)設(shè)置疏水閥，以便于每個(gè)夾套管都能夠及時(shí)地疏散聚集的水汽。由于每節(jié)夾套管的內(nèi)外受壓力度不同，內(nèi)管道與外管道有膨脹誤差，因此夾套管的長(zhǎng)度需要根據(jù)管道的布置來進(jìn)行決定，通常來說，一節(jié)夾套管的長(zhǎng)度都會(huì)小于6m，夾套的閥門也要經(jīng)由跨接管串接，而跨接管的連接要使用法蘭，對(duì)于水平的夾套管來說，通常有三種辦法來進(jìn)行跨接管的連接。

4 夾套管中配件的選擇原則

在進(jìn)行夾套管配件的選擇時(shí)，要觀察到不同連接管之間的不同連接方式，一般情況下，選擇三通是基于夾套管中支管的直徑大小，并且三通的剖面一般都是由橫剖和縱剖方式為主，因此在選擇三通時(shí)還需要結(jié)合夾套管的使用情況進(jìn)行合理的選擇。夾套管的內(nèi)管使用的彎頭通常都會(huì)選擇標(biāo)準(zhǔn)彎頭，在沒有特殊情況下，標(biāo)準(zhǔn)彎頭的半徑應(yīng)完全符合內(nèi)管的彎道處的大小標(biāo)準(zhǔn)，但在選擇彎頭或者安裝彎頭的過程中還需要注意一點(diǎn)，那就是內(nèi)管道和外管道要有一定的間隔，并且符合計(jì)算出的熱應(yīng)力數(shù)值。另外在內(nèi)管道的設(shè)計(jì)過程中，必須要有相應(yīng)的以普通標(biāo)準(zhǔn)為40mm的定位板對(duì)其管道進(jìn)行定位，并且定位板的選擇材質(zhì)一定要和內(nèi)管道材質(zhì)是一樣的，這一舉措是為了預(yù)防內(nèi)管道與外管道的偏心，以上則是夾套管配件的選擇原則。

5 結(jié)語(yǔ)

化工行業(yè)中由于運(yùn)輸物質(zhì)的重要性而導(dǎo)致夾套管的建設(shè)逐漸得到重視，夾套管的主要作用還是能夠?qū)\(yùn)輸物進(jìn)行保溫并且最大限度地保障運(yùn)輸過程的安全性，夾套管的應(yīng)用在化工行業(yè)中起到了不可或缺的作用，因此應(yīng)對(duì)夾套管技術(shù)進(jìn)行更進(jìn)一步的探索。