科技新时代2023年7期

石油化工管道设计的影响因素及解决措施

庞莹莹

智汇（天津）工程设计院有限公司 天津市 300350

摘要：石油化工产业的发展很大程度依靠化工装置的设计改进，因为石油化工装置的管道设计在石油化工装置中有着不可替代的作用与地位，在管道工艺设计期间需要结合其他的设计重点以及设计人员、工艺技术进行综合处理。石油化工装置管道在具体应用期间不仅可以实现对不同设备的连接，还需要确保不同资源在运输方面的效率与安全性。对此，探讨石油化工管道设计的注意事项具备显著实践性价值。基于此，文章分析了石油化工管道设计的影响因素，然后提出了具体的优化设计策略，以供参考。

关键词：化工管道；影响因素；设计策略

1石油化工管道设计的影响因素分析

1.1温度因素

在石油化工管道的长时间运行中，环境温度是一个非常重要的因素，因此在设计之初就应该给予高度的重视，以尽可能减少环境温度造成的不利影响。根据环境温度对管线的危害机制，在极端低温环境条件下，石油化工管道极易遭受恶劣影响，致使其弹性下降，特别是当外部环境温度达到了管线的脆性最大极限环境温度时，更加需要采取有效措施来保护管线免受损害。石油化工管道的损坏危害是显而易见的，破裂的可能性极高；此外，如果环境温度过高，也会对其特性造成负面影响，极易产生回火脆化等问题，长时间使用下会产生裂纹，进而造成渗漏事故的发生。另外，如果环境温度存在明显的周期性变化，这种危险将更加突出，可能会造成更大的损失。由于石油化工管道极易受损，因此整个运行安全遭到严重威胁。

1.2密封性因素

石油化工管道由于需要输送一些化学液体因此需要进行严格密封，目前石油化工企业常用的密封方法是法兰密封和阀门密封。法兰密封法主要使用的设备包括法兰、垫片和螺栓，其原理是使用螺栓的密封面对法兰垫片进行挤压并形成密封效果，因此法兰材料的刚度和密封面的形状、法兰垫片的质量都会对石油化工管道的密封性产生很大影响。阀门密封法使用时需要注意使用阀门的密封性防止，出现泄漏现象，阀门泄漏的产生原因有以下几点。（1）由于阀门在铸造时存在一定缺陷，导致阀门产生缺陷部位，缺陷部位会导致阀门的外壳发生泄漏现象；（2）阀门使用填料质量不够，长时间使用后填料由于温度、环境和受到压力的影响导致逐渐失去弹性和接触压力，石油化工管道内的介质随缝隙流出，导致石油化工管道出现泄漏现象；（3）由于选择填料的种类和型号匹配度较低，填料没有充分压紧导致出现泄漏。除以上几点因素外，使用的阀门、法兰、法兰垫片和连接螺栓等设备如果出现连接不紧密的现象也会导致石油化工管道的密封性降低。如法兰、螺栓和法兰垫片如果出现划痕、磨损、变形等现象就会严重影响密封效果，致使石油化工管道发生泄漏。

1.3腐蚀因素

在石油化工管道设计中，应特别注意腐蚀问题，腐蚀不仅体现在管道内部结构，而且还体现在管路所处环境。若输送材料本身具有较强的侵蚀性，如若不加以控制，就会导致管路在长期使用过程中发生破损，将会严重危害管路的稳定性和可靠性，因此，石油化工管道设计应当加以优化，以确保管路的安全性和可靠性。

2石油化工管道设计影响因素的解决措施

2.1温度因素的解决措施

为了有效地优化石油化工管道设计，必须充分考虑温度变化带来的影响，并采取有效措施防止温度变化对管线造成不利作用。设计之前，应当经过全面的调查研究，以便对该地区的温度变化情况作出综合考虑，掌握环境温度对石油化工管道造成的负面影响，特别是要重点关注地区气温的最高和最低值，以及这种温度变化带来的潜在风险，为后续的设计优化提供有效的参考依据。在石油化工管道设计中，应根据环境温度的变化，精心挑选合适的管道材料，以确保其性能能够满足周围环境的要求，并具备良好的温度适应性，在最高温度和最低温度下都能保持较高的稳定性，避免使用劣质材料。所以，设计人员应该高度重视保温层的设计和构建，以确保石油化工管道安全运行。

2.2腐蚀因素的解决措施

石油化工管道设计，有效防范锈蚀问题是必不可少的，因此，必须加强对所有管线的抗腐蚀能力，以保证其在长期使用中得以保持良好的安全性。通过对石油化工管道的运行情况加以剖析，深入研究其输送材质的性能特点，深入探究其存在的重要腐蚀因素，从而准确识别出管道内壁所存在的危险，并采取有效的防锈保护措施，以进一步提高管路的防锈水平。为了确保管道安全运行，应当加强勘测力量，掌握土质情况，对可能产生腐蚀性因素的地方着重标记，以便在管道设计中充分考虑，提高其抗腐蚀量，防止在外侧产生重大的腐蚀性问题。通过对石油化工管道运输物的腐蚀特征以及外界环境土质腐蚀特征的研究，深入了解各种腐蚀性影响机制，可以有效地指导防腐设计，使管道更加耐用、安全。当前，石油化工管道防腐蚀设计方法有多种选择，除了采用整体涂刷的耐腐蚀涂层外，还可采用牺牲阳极保护法等技术，最大限度地提高管道的抗腐蚀能力。为了提高石油化工管道的抗腐蚀能力，应当严格把关，选择稳定性更强的材料，这是设计工作中的重中之重。

2.3密封效果不佳的解决措施

为了解决当前石油化工管道设计中存在的密封效果不佳的问题，工程设计人员应当着重分析常见的密封问题，以期有效降低泄漏的可能性，确保石油化工管道的安全可靠使用。设计中，应优先考虑选用适合的管道材料，不仅要注意管材规格的选取，使其管径尺寸适当，管件形状满足敷设要求，还要严格审查管材的质量，避免使用存在沙眼或裂缝的管材。在管道的连接处，应当仔细研究法兰密封和阀门密闭的应用情况和适应性，以确保最佳的密封性能，从而提高实用性，避免泄漏的发生。为了确保管道的密封性，还应注意管道的布置位置和它们之间的关联，以免因为布置不当导致各管道受到的作用力不足，从而影响密封性。因此，在设计方案中应该严格控制，以达到最佳的协调效果。

2.4注重应力分析

一次应力是外界对于石油化工管道所产生的压力、重力等力的统称。在进行管道设计的过程中，想要将应力限度维持在一个合格的范围内而不会超标，一般是通过设置管廊支架的方式进行控制，若出现了一次应力过大的情况，管道的挠度系统通常就会被破坏。因此，在进行管道建设的过程中，应当避免针对施工工艺进行随意地修改，改后产生的一次应力大小也可以通过使用支吊架的方式来进行合理的调节。当管道建设完成后，一次应力通常会具有一种平衡性，随着管道的荷载不断增加，一次应力的量也会不断增加，一旦一次应力超过了管道所能够承受的最大极限，管道就会变形，非常容易发生危险。二次应力与一次应力最大的不同之处就在于二次应力主要来源于外力，且二次应力具有较一次应力而言更加不平衡的特性。对于石油化工管道而言，一旦管道发生了变形，那么就会受到约束，这一过程中，再产生的力就属于二次应力的范畴内。对于石油化工管道而言，二次应力是管道自身变形的过程中，必须具备的力量。在二次应力的作用下，管道必然会发生连续的变形，如果化工管道在这样连续变形的情况下发生了损坏，那么其本质其实是一种疲劳损坏。故而在进行管道设计的过程中，如果想要借助支吊架对于管道应力端点相应推力进行控制时，需要针对管道进行除了刚性支架以外的杠杆加以考虑。

结语

综上所述，近年来，我国的石油化工业不断进步，相应的石油运输量也不断增加，在这个过程中，运输管道是关键，对管道的质量有了更高的要求。国内的石油化工产品输送管道质量有了很大的改善，但是管道设计还需进一步完善，石油化工的生产过程中，管道施工作业是相当重要的，要根据施工条件改进完善装置设施，不断优化装置的功效，以便更好地完成物料的输送工作，以促进我国石油行业的进一步发展。

参考文献

[1] 冯嘉恩.浅析石油化工管道设计的影响因素及对策[J].新型工业化，2022，12（9）：25-27.

[2] 苏航，李倩.石油化工管道应力设计要点分析[J].造纸装备及材料，2022，51（1）：145-147.

[3]雷林.石油化工装置工艺管道设计的合理性研究[J].石化技术，2021，28（6）：185-186.