化工工艺管道设计及泄漏试验研究

化工工艺管道设计及泄漏试验研究

任宪勇,1唐静伟2成东升,3

1身份证号码 372301198711082415  山东淄博 255000  2 身份证号码 370305198510316215  山东淄博 255000  3身份证号码370321198607152114  山东淄博 255000

摘要：因为化工产品大多是易燃、易爆及易腐蚀等的物品，化工管道的安装设置特别重要，特别是装置的性能与施工技能方面。在装置的设计和建设过程中常常会有封闭不严及管道振动大的现象，管道的焊接工作也经常出问题，焊接不到位，各种质量问题随之出现。化工装置中的绝大多数工艺管道都需要在管道压力试验合格后进行泄漏试验，检查管道系统静密封点的密封性能。本文主要对化工工艺装置蒸汽管道配管的设计进行细致的分析，探讨了化工工艺管道设计及泄漏试验，仅供参考。

关键词：化工工艺；管道；设计；泄漏

引言

国内的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，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。化工工艺管道是其生产体系中的关键环节，要持续把设备和工艺技术结合起来，增强生产成效。

1化工工艺管道安装工程的特点

化工工艺管道是化工生产装置中连接设备、输送物质的重要结构，其安装工序、技术以及安装难度与其他工程中的管道安装有较大差异，因此，需对化工工艺管道连接网络进行总体统筹与详细规划，以合理、科学的管道分布与走向方案提高化工生产介质或物质的输送效率。同时，对于化工生产这类风险性高且有毒有害的作业环境，化工工艺管道安装在管道材料选择、管道焊接检测、管道防腐处理等方面均有特殊要求。在管道材料方面，化工工艺管道多采用碳素钢管、耐油胶管、奥氏体不锈钢管道等，其适用温度、压力、耐腐蚀性、耐高温性、静压状态、耐久性等均应符合化工工艺管道设计标准规范要求，适配化工生产工艺以及输送对象特性，以免化工生产输送物质或介质与管道产生化学反应而产生管道受损、腐蚀等问题。管道连接处的焊接应严格控制致密性，焊接过程应注意管道杂质残留问题，以免影响输送介质的理化属性或产生管道渗漏事故。化工工艺管道安装工程规模大、敷设范围广，应在整个安装过程中密切关注管道连接、管道交叉等关键性节点，以科学的设计与高质量施工提高化工工艺管道输送的流畅性与安全性。

2管道设计要点

2.1完善管道的布置

管道布置是化工管道设计的根本，在管道摆放布置中要结合管道和化工装置整体，确保管道能正常开展工作。第一，在管道布置工程中要最先想到管廊附加余量，管廊设计一般余量在百分之十到百分之二十之间，近年来，对管道建设技能要求越来越高，而且其对应的情况也越来越复杂，导致管廊余量不断提高，尤其是在热应力管道设计中还要应用π形补偿器的方式，以此达到热应力管道应用要求。第二，在管道安全阀出口设计中要确保管道上部顺流45°角接入总管，这样才能避免倒入支管现象。若安全阀出口比泄压总管低，要在低的地方装配手动阀门，方便随时清理废液。第三，夹套管要用无缝的，或者用无缝的焊接管件，内管连接缝之间的距离要大于2米，泵入口管道要特别短，要注重管道与泵相互适应。

2.2数字化工艺管道设计

数字化管道技术在化工装置设计行业是比较先进的技术，采用数字化的方法增强管道设计工作，能更有效地完成管道建设和管道工程管理工作。其一，借助互联网技术可在化工装置工艺管道设计领域进行数据信息的全方位监测及定位追溯，另外，还可制定智能化的设计方案，可用专业化的数据信息来提升工艺管道设计的效果，增强管道设计的自动化运行操作。其二，可借助三维管道设计方法，即用PSMS等三维技术设计管道模型，不断改进化工装置工艺管道的设计。根据不同的输送类型模拟管道保温、防腐及快速降温程序，尽量让管道处在恒温条件运作，不断提升管道的安全性能。

2.3采用防渗沟方案

在化工装置运行过程中，为了减少化工企业在生产及输送中，由于产品泄漏对所处区域环境的污染，尤其要在各个设计环节注重保护地下水的清洁，积极采取措施，防止地下水的污染。常见的污染源有含油污水管道及轻污油管道，由于管道是被埋在地下，检测难度大，长期存在污染介质。因此，可采用防渗沟、防渗膜或防渗套管的方法，做好埋地污水管道的防渗设计与施工建设。

2.4加强现代技术在化工管道设计中的运用

每一次管道设计工程工作都是一次挑战，因为每次遇到的很多问题都是不可预测的，要用到大量数据信息，要先分析研究，逐渐推导结果，再应用到设计建设中。因此，在开展管道的设计工作中，可借助GIS等高科技，开展管道运行地区周围环境的检测，利用其输出的数据，更好地了解管道运行环境，还可借助数字的模拟技能，模拟管道运行情景，再根据模拟数据对管道运行最大限度地实现还原，这样可以提前预知有可能在实际的化工输送中遇到的各种新情况，从而提前对管道进行改善。要高度注重管道建设质量，在管道设计时，可借助相关的智能设备，来检测产品的参数，对管道的内壁及应力做检测，用数据检测的方法获取管道运行情况，此技术还能很快地检测到管道的抗腐蚀性能，方便排查管道运输问题，及时处理解决问题。

3管道泄漏试验

3.1泄漏试验存在的问题

国家规范对管道泄漏试验进行了明确规定。但在可操作性上存在一些问题，从上述规范要求看，泄漏试验压力一般要求为系统的设计压力，但化工厂一般具有较为复杂的工艺装置和管道系统，用来处理和输送不同的介质，这些装置和管道的设计压力往往不尽相同，所以按照设计压力对系统静密封点进行泄漏试验无法实现。其次，管道的设计压力一般为正常工作压力的１．５倍，安全阀的开启压力一般为工作压力的１．０５倍～１．１倍，且不能超过设计压力。当采用管道的设计压力对管道进行泄漏试验时，会使压力容器、压力管道的安全泄放装置开启，释放掉装置内的压力，导致泄漏试验压力无法达到装置设计压力。同时，泄漏试验需要检查人员对静密封点进行近距离观察是否存在泄漏情况，当装置设计压力较大时，如在观察时突然发生泄漏，后果不堪设想。根据美国国家标准ＡＳＭＥ压力管道规范Ｂ３１及国家标准ＧＢ／Ｔ２０８０１．５—２０２０对敏感性泄漏试验压力要求为试验压力应不小于１０５ｋＰａ或２５％设计压力（取较小值），同时其灵敏度不小于１０－４Ｐａ·ｍ３／ｓ，具有安全性好、灵敏度高的特点。因此国家标准ＧＢ／Ｔ２０８０１．５—２０２０推荐使用敏感性泄漏试验。并列举了多种灵敏度更高的检漏方法以供选择。直接加压气泡试验或者是氨泄漏检测技术适合于管道系统敏感性泄漏试验，其他几项主要使用于设备的泄漏试验。

结束语

鉴于化工管道输送介质的危险特性，一旦管道发生泄漏，有可能导致环境污染、财产损失、人身伤害等严重后果，因此，在对工艺管道进行设计时，要对可能引起管道泄漏的因素进行综合考虑。加强管道材料选择、管道布置、柔性设计、管架设计等方面研究，对标国家化工管理设计标准，设置化工管道间距，通过自身的柔性变形，减少或抵消局部应力，从而保证设备、管道的运行安全。在管道安全完成投入运营前，采用敏感性泄漏试验对管道系统进行泄露试验，确保管道各静密封点无泄漏情况，增加系统安全性。

参考文献

［1］中华人民共和国住房和城乡建设部．石油化工金属管道工程施工质量验收规范:GB50517—2010［S］．北京:中国计划出版社，2010:53-55．

［2］中国石油化工集团公司．石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范:SH3501—2011［S］．北京:中国石化出版社，2011:22．

［3］中华人民共和国住房和城乡建设部．工业金属管道工程施工规范:GB50235—2010［S］．北京:中国计划出版社，2011:53-54．