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压力管道设计中容易忽略的问题

本站     2020-9-27 10:39:50    

自原国家劳动部颁布《压力管道安全管理与检察规定》后,压力管道的问题已经引起了各方面的重视。由于压力管道在石油化工生产装置工程的主题部分,为了保证压力管道在生产中的安全运行,必须在设计,制造,安装,检验,生产等各个环节都要进行严格的管理,其中首先在设计上就要给予足够的重视。

1.压力管道是指生产,生活中使用的可能引起燃烧爆炸或中毒等危险性较大的特种设备。

如蒸汽管道,有毒、易燃、易爆介质的管道,煤气、天然气管道,长输石油、天然气管道,管内气体压力达到0.1Mpa的管道等,都是压力管道;如管内是容易引起燃烧、爆炸和强腐蚀的介质,即使常压,该管道仍做为压力管道。可见压力管道的分布极为广泛,若管理不善,极易造成人员伤亡和经济损失,故压力管道已与锅炉压力容器并列为特种设备,实行国家安全监察。

2. 压力管道的设计除应满足管道及仪表流程图(P&ID)的设计要求,符合相关的规范、标准和规定外,对细节的设计也应该深思熟虑,否则也容易造成安全事故。以下几点是我在实际工作中总结出来的容易在压力管道设计中被疏忽的一些细节。

2.1常温的空气和惰性气体可以就地排放,但管线在室内时最好引到室外排放。蒸汽和其他易燃、易爆、有毒的气体应根据气量大小及气体密度等情况确定向火炬排放,或向高空排放。排放管向大气排放时,要注意其排放口不能朝向平台,楼梯,电缆等。

水的排放可就近引入地漏或排水沟,其他液体介质的排放则必须引至规定的排放系统。尤其对于B类流体必须引入密闭的排放系统。

对于易燃、易爆气体管道上的阻火器,应靠近放空口布置。室外容器排气管上的阻火器距设备管口至少需要500mm,室内容器的排气管必须接出屋顶,阻火器放在屋面上或靠近屋面,便于固定及维修,阻火器与排放口之间的距离应该满足阻火器的最大试验安全间隙。

2.2一般泵的进口都会安装过滤器,以防止杂质进入设备本体,对设备内部造成损坏。很多人在设计进口管路时,忽略了过滤器抽芯距离要求。T型过滤器、Y型过滤器都涉及到抽芯空间的问题,篮式过滤器是上提式的除外。有些T型过滤器还带有排污口,抽芯面必须朝下。在除了可将Y型过滤器偏装450外,设备布置的时候要适当抬高泵基础,以便过滤器能有空间顺利抽出。当遇到泵的进口介质是靠其他设备高度差产生自流进入泵内时,在考虑抬高泵基础的同时也要考虑这些相关设备基础的变化。

2.3安全阀是防止设备或管道等受压元件因火灾,操作故障或停水,停电造成压力超过其设计压力而发生爆炸事故。当设备内压力达到预定值时,安全阀泄压装置动作,泄放压力介质。故安全阀的设计位置应尽量靠近被保护的设备或管道,必须保证被保护设备的管口到安全阀入口之间管道的压力降不超过该阀定压值的3%,否则安全阀入口处的压力不能正确反应被保护设备内的压力,而影响安全阀的正常工作,形成安全隐患。

安全阀进口管道设切断阀时,用铅封开,阀杆要水平安装,以防止阀杆和阀板连接的销钉腐蚀或松动,阀板下滑,关闭切断阀。关闭了切断阀,就相当于取消了安全阀的保护作用,也造成安全隐患。

安全阀在泄压时会产生剧大的反作用力,因此安全阀的出口管必须设计固定架或导向架,以防止反力将设备管口损坏,造成经济损失及安全事故。这种情况同样适合一些设备固定在管道上的情况,比如消防炮或消防栓,有些是依靠法兰与管道连接固定的。设备开启时同样有反作用力,因此离设备最近处的管架要加强,以防止对管架造成损坏。

2.4一套管道系统是由管子、管件、仪表及其他构件组成的,在大于DN300的管子一般是有缝钢管,大于DN300的管件也一般是两部分拼接而成。也就是说这样的管子和管件上已经存在一道焊缝。在管子与管子或管子与管件的焊接中,可以通过旋转管子而避开两道纵焊缝的对接。但是在工程设计中往往有管件对管件焊接的情况,如果管件对接的方向刚好两道纵焊缝在一条直线上,这样就与环焊缝一起形成十字焊缝,这在工程中是绝对不允许出现的。由于十字焊缝会产生应力集中,长期在高压情况下会产生疲劳,存在很大的安全隐患。

由于在设计中,设计人员并不知道将来选用的管件生产厂家的生产形式和管件拼接纵焊缝位置,所以很难把握在管件对管件的地方是否已有焊逢存在或形成十字焊逢。因此在大于DN300的管件对管件的中间最好加一段直管段,这样虽然增加了一道焊逢,但总比在施工中遇到设备已经定位,管件对管件遇到十字焊逢但已经没有位置可加直管段的尴尬局面强。

2.5输送易燃、易爆液体或气体的管道,物料沿管道的流动以及从管道进出容器的过程都会产生静电。一定量静电电荷的积聚会产生静电故障(生产系统因静电发生故障,导致生产率下降,产品质量不高,以至失效、破坏等)及静电灾害(由于静电放电导致的火灾、爆炸、静电电击以及由此而造成的二次事故等)。尤其对高温高压、易燃易爆、有毒有害的化工装置,保证静电安全,预防静电故障、静电灾害、是维护正常生产秩序的条件。

合理的管线设计可以避免局部静电的产生。比如向贮罐输送易燃液体的管道采用自由降落的方式会产生静电,而将输液管插到液面之下或使液体沿容器壁缓慢下流,就可以避免静电的产生;软管接头用冲击时不产生火花的金属(青铜或铝)制造,也可以防止静电的产生。

对不可能避免静电的地方,需设计压力管道的静电接地点,接地总电阻一般不应超过10欧姆,通常静电接地点选择在以下3个地方:

1.接入泵过滤器,缓冲器等设备处是静电量的变化所在,也是接地方便处。

2.输送易燃、易爆介质的大型管道在其始端、末端以及各个分叉处均接地。

3.管廊上的管线一般每80-100米间隔处的管架处做静电接地。

非导体管段上的金属件必须接地,尤其是中间的金属接头一定要接地,以防造成静电积聚,产生静电放电。

法兰之间的接触电阻不应大于0.03欧姆,法兰螺栓在正常扭紧后即可满足此项要求。当有特殊要求时,须加金属跨接。

2.6石油化工装置的特点是有很多设备、管道和仪表相互连接来完成正常运转。而在北方地区尤其冬季,设备和管道散热损失大,使凝固点较高的物料就很易发生凝固、结壁或使粘度增大。有的冬季停产,设备、管道中的水不排放干净,春天开车时,好多的设备、管道、管件冻裂掉。对于介质的温度可能低于凝固点的管线,采用蒸汽或其它的热能对其采用拌热或夹套加热,防止有冷凝、结冰现象。在配管设计中,尽量避免出现盲点或死点的地方,如果无法避免侧需加上倒淋。而且倒淋也需要伴热,因为如果倒淋点集液冻住后,就是形同虚设。

在工艺流程中要求开车使用的设备或管道,备用的设备或管道,以及间歇性使用的管线都需要考虑防冻。并且在不使用的时候,将其中的介质排空。在循环水管线中要加上副线,副线最好是伴热处理。如果某台换热器需要检修,在关闭循环水进出口阀门后,打开副线阀保持管线中水是流动的,也起到了放冻的措施。冬季管道防冻是一个比较复杂的问题,防冻工作不做好,后果不堪设想,往往造成的损失也是不可预计的。

上述提到的内容是我们在管道设计工作中回经常遇到的一些小环节,如在设计工作中没有对这些小环节给予足够重视,结果往往会酿成大的事故。由于石油化工装置的特殊性,在压力管道的设计中还会有许多涉及到人身安全和人身防护的其他方面,我们只有在设计工作中严格遵守相关标准、规范,对同安全环节有关的细节提高认识,认真处理,才能设计出安全、规范的化工管路。


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