劉小娟 姚文 王鍇楠（浙江天成工程設(shè)計有限公司，浙江 杭州310000）

隨著我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展和科學技術(shù)的日益進步，化工行業(yè)發(fā)展空間也越來越大，而管道工程作為化工行業(yè)中一個重要的領(lǐng)域，管道的設(shè)計和安裝直接影響化工工程質(zhì)量。本文簡要分析設(shè)計或安裝現(xiàn)場存在的常見問題，針對這些問題，提出了相應的措施。

1 化工管道設(shè)計與安裝環(huán)節(jié)存在的問題分析

1.1 管道設(shè)計環(huán)節(jié)存在的問題

在管道設(shè)計階段，若設(shè)計壓力偏低，可能造成實際生產(chǎn)時管道承受壓力較大進而導致管道破損。若材料選型不合理，可能導致管道被輸送介質(zhì)腐蝕而發(fā)生泄漏，若設(shè)計溫度不合理，可能導致管道脆性或韌性發(fā)生變化而斷裂。設(shè)計階段如果沒有考慮特殊工況（如停車檢修），也有可能導致管道內(nèi)介質(zhì)因環(huán)境變化而使管道內(nèi)介質(zhì)相態(tài)、溫度或壓力發(fā)生變化，造成管道兩端閥門承壓損壞。

1.2 管道安裝環(huán)節(jié)存在的問題

管道安裝不合理，不但可能造成生產(chǎn)困難，嚴重時可能造成安全事故。若管道安裝在疏散通道，可能造成操作工人在緊急情況下的逃生失??；若上部管道安裝過低或下部管道安裝過高，可能造成操作工人碰頭或拌腳；若閥門安裝過高或過低，可造成生產(chǎn)工人操作困難；若安全閥的根部閥門未設(shè)鉛封，可能被操作工誤關(guān)使安全閥失去保護作用；若過濾器安裝過低，可能導致過濾網(wǎng)無法及時更換進而導致輸送泵損壞，若調(diào)節(jié)閥組立面安裝時，調(diào)節(jié)閥組被安裝在旁路閥上方或調(diào)節(jié)閥被安裝在垂直管道上，可能導致閥組內(nèi)管道焊縫開裂，物料泄漏；若高溫介質(zhì)管道未做熱補償，可能導致管架變形或管道從管架上滑落斷裂。

2 化工工藝管道設(shè)計要點研究

2.1 注重化工管道材料的選用及等級要求

化工管道設(shè)計階段前，應先明確各管道的輸送介質(zhì)的物料特性、生產(chǎn)工況和管道安裝環(huán)境，再根據(jù)實際情況進行相關(guān)設(shè)計選型。

（1）選擇合格的管道設(shè)計壓力。如果管道的設(shè)計壓力偏低，實際生產(chǎn)時管道承受壓力較大而造成管道破損；如果設(shè)計壓力偏高，可能造成管材采購成本和維護成本增加。

（2）應明確輸送介質(zhì)的物料特性。如果輸送介質(zhì)溫度較高，就應該使用耐高溫的材料，并對管道進行柔性分析；若管道輸送介質(zhì)具有腐蝕性或者生產(chǎn)階段需經(jīng)常使用腐蝕性物料清洗管道時，應根據(jù)腐蝕特性選擇相應的耐腐蝕材料；當管道輸送高度危害或極度危害介質(zhì)時，即便生產(chǎn)工況為常壓或真空，金屬管道或鋼襯管道的設(shè)計壓力也應不低于2.0MPa。

（3）選擇合適的管徑。管徑可由管道體積流量和流速確定，輸送可燃有毒介質(zhì)的物料，應適當放大管徑使介質(zhì)在安全流速范圍內(nèi)輸送。

（4）注意環(huán)境對管道的影響。例如，經(jīng)常受陽光照射的液體輸送管道上設(shè)計一個小口徑的安全閥，防止管道受熱膨脹產(chǎn)生的高壓使用管道兩端的閥門發(fā)生內(nèi)漏；又如，布置室外的工藝水管增設(shè)絕熱層防止管道在冬季結(jié)冰。

2.2 塔與容器管線的設(shè)計安裝

(1)塔頂油氣管道內(nèi)的介質(zhì)一般為氣相，管徑較大，管道盡可能短，要“步步低”，不得出現(xiàn)袋形管，且具有一定的柔性；

（2）分餾塔頂油氣管道一般不隔熱，只防燙，該管道至多臺并聯(lián)的冷換設(shè)備時，宜對稱布置避免偏流；

（3）塔頂為兩級冷凝時，其管道布置應使冷凝液逐級自流，油氣總管與冷凝器入口支管應對稱布置，使流量均勻；

（4）當塔頂壓力用熱旁路控制時，熱旁路管應保溫并保證管道盡量短，其調(diào)節(jié)閥安裝在回流罐上部，且管道避免出現(xiàn)“袋形”；

（5）特殊要求的管道（比如減壓塔頂油氣管道）與塔開口直接焊而不采用法蘭連接，以減少泄漏。

（6）塔頂放空管道一般安裝在塔頂油氣管道最高處的水平管段的頂部，并應符合防火規(guī)范的要求；

（7）塔體側(cè)面管道一般有進料管、回流管、側(cè)線采出管、再沸器抽出和返回管等。為使閥門關(guān)閉后無積液，閥門宜直接與塔體管口相接；

（8）進（出）料管道在同一角度有兩個以上的進（出）料開口時，管道應進行柔性分析；

（9）分餾塔側(cè)線到汽提塔的管道上如有調(diào)節(jié)閥，其安裝位置應靠近汽提塔，以保證調(diào)節(jié)閥前有一段液柱，其液柱的高度應滿足工藝要求；

（10）精餾塔塔底溫度一般較高，因此管道應當進行應力分析并滿足相關(guān)標準的要求，塔底與泵相連的管道應短且少拐彎，減少阻力防止泵氣蝕；

（11）臥式容器上的進料管和出料管口應盡量遠離，管道布置應滿足設(shè)備軸向位移的要求；管道低點排凈放凈口距地面或樓面的凈距不應小于150mm；

（12）立式釜式反應器的管道應避開攪拌器的安裝與檢測區(qū)域。

2.3 泵的管線設(shè)計安裝

（1）泵的進口管道應盡可能短、少拐彎，不應存在“氣袋”，管道應滿足泵的“汽蝕余量”的要求；

（2）泵前安裝有過濾器的，過濾器應有濾芯抽出的空間；

（3）對于水平吸入的離心式輸送泵，當泵入口處有變徑時，應采用偏心異徑管。當管道從下向上進泵時，異徑管應頂平安裝，當管道從上向下進泵時，異徑管應頂平安裝，并在低點設(shè)置排凈，但當輸送介質(zhì)含有固體或漿料時，偏心管應底平安裝；

（4）為防止泵出口液體倒流引起泵的葉輪倒轉(zhuǎn)，泵出口宜裝有止回閥；

（5）泵出口管道一般都需要變徑，當泵出口在泵體上部時，出口管道上應安裝同心異徑管；當泵出口在泵體側(cè)面時，可參照泵進口偏心異徑管的設(shè)置形式；

（6）泵出口壓力表應安裝在泵出口與第一個切斷閥之間的管道上，壓頭朝向操作面便于觀察；

（7）輸送介質(zhì)溫度大于200℃時，應在泵的出口閥（組）前后設(shè)置小流量回流的暖泵管道，

（8）輸送液化烴、液氨、液氯或處于泡點狀態(tài)的液體，應設(shè)置平衡線防止進泵液體產(chǎn)生蒸氣或氣泡造成泵汽蝕；

（9）環(huán)境溫度低于輸送物料的凝點時，其備用泵的進出口應設(shè)置防凝旁通管，防凝管道設(shè)置伴熱保溫；

（10）輸送泵設(shè)有冷媒時，泵的各路冷媒管道應并聯(lián)連接，不應串聯(lián)。

2.4 閥門及管道附件的安裝

（1）極度危害介質(zhì)、強腐蝕介質(zhì)的管道和設(shè)備上的閥門不應布置在人的頭部高度范圍；

（2）垂直管道上閥門手輪中心距操作面的距離宜為1.2米，最大距離不應超過2米，當超過2米時，應設(shè)置手輪或?qū)㈤y門集安裝并增設(shè)操作平臺；

（3）水平管道上的閥門的閥桿方向不得垂直向下；

（4）安全閥應垂直安裝并盡可能靠近被保護的設(shè)備或管道，當安全閥出口管道排向大氣時，出口不能朝向設(shè)備、平臺、電纜等，安全閥出口下端彎頭的最低處開一個淚孔，必要時將凝液接入收集罐，當安全閥（DN≥50）出口管道排向密閉系統(tǒng)時,應順介質(zhì)流向45°斜接在排放總管的頂部；

（5）呼吸閥應安裝在儲罐氣相空間的最高點，當儲罐設(shè)有惰性氣體保護系統(tǒng)時，惰性氣體進氣口應遠離呼吸閥；

（6）止回閥有升降式和旋啟式兩種，升降式應安裝水平管道上，旋啟式優(yōu)先安裝在水平管上，當立式升降式或旋啟式安裝在垂直管道上時，應保證管內(nèi)介質(zhì)由下而上流動；

（7）疏水閥安裝位置不宜高于疏水點；浮球式疏水閥、熱動力型疏水閥、倒吊桶式疏水閥應水平安裝，脈沖式疏水閥宜安裝在水平管道上，雙金屬片式疏水閥可水平或直立安裝；多個疏水閥同時安裝時必須并聯(lián)；

（8）調(diào)節(jié)閥組立面安裝時，調(diào)節(jié)閥應安裝在旁路下方，調(diào)節(jié)閥進口側(cè)與上游切斷閥之間的管道的低點應設(shè)排凈閥；

（9）輸送可燃介質(zhì)的尾氣總管進出生產(chǎn)裝置處均應設(shè)置阻火器；可燃物料儲罐用阻火器應直接安裝在儲罐頂?shù)墓芸谏?，也可直接安裝阻火式呼吸閥；

（10）過濾器形式不同，安裝要求也不同：角式T 型應安裝在管道90 度拐彎的場合，直通式T 型必須安裝在管道的直管上，Y型安裝在水平管道上時濾芯抽出方向應向下，反流式Y(jié)型安裝在介質(zhì)自下而上的垂直管道上；

（11）在設(shè)計條件和輸送介質(zhì)允許時，優(yōu)先選用∏型補償器，∏型補償器最好設(shè)置在兩固定點中部，當施工現(xiàn)場受限時可適當調(diào)節(jié)，但不應小于兩固定點間距的三分之一；

（12）輸送可燃或有毒介質(zhì)的管道進出界區(qū)處均應裝設(shè)切斷閥和盲板。

2.5 其他注意事項

（1）根據(jù)工藝需要設(shè)置溫度、壓力、流量等檢測儀表，適時監(jiān)測管道運行狀態(tài)；

（2）根據(jù)物料溫度和安裝環(huán)境，合理設(shè)置絕熱材料；

（3）根據(jù)設(shè)計條件對高溫管道進行柔性設(shè)計，并根據(jù)柔性分析結(jié)果設(shè)置相補償器、導向架、滑動架和固定架等；

（4）根據(jù)管道直徑、輸送介質(zhì)、管道及其絕熱材料最大跨距，結(jié)合施工現(xiàn)場情況確設(shè)置相應的管道支吊架；廠外輸送管道還應保證消防救援、應急檢修車輛的通行；

（5）管道安裝完畢應按要求對管道焊縫檢測、吹掃和壓力試驗、防腐處理，壓力管道還應報當?shù)刭|(zhì)檢部門備案。

3 結(jié)語

化工管道的設(shè)計與安裝的質(zhì)量對化工安全有著重要影響。本文從塔與容器管線設(shè)計安裝、泵的管線設(shè)計安裝、閥門及管道附件安裝等方面進行了探討，提高管道運行的安全性，降低安全事故出現(xiàn)的幾率。