邵 英

浙江工程設(shè)計(jì)有限公司 杭州 310002

外管專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

邵 英*

浙江工程設(shè)計(jì)有限公司 杭州 310002

本文介紹外管專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)在石油化工企業(yè)中的作用，闡述外管專(zhuān)業(yè)在管道敷設(shè)、管道系統(tǒng)設(shè)置、閥門(mén)設(shè)置、材料選擇及其它特殊要求等方面設(shè)計(jì)工作的技術(shù)要點(diǎn)，供設(shè)計(jì)人員參考。

外管 設(shè)計(jì) 技術(shù)要點(diǎn)

在石油化工設(shè)計(jì)中，外管專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)主要是指石油化工園區(qū)內(nèi)各個(gè)石油化工企業(yè)之間和石油化工企業(yè)內(nèi)部各生產(chǎn)裝置之間互連相接的外部工藝及供熱管道設(shè)計(jì)，以及為敷設(shè)上述管道所需要的公用管廊管架提出設(shè)計(jì)條件的設(shè)計(jì)工作。

隨著石油化工企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模及裝置擴(kuò)大，外管作為聯(lián)接石油化工企業(yè)之間和石油化工企業(yè)各個(gè)裝置之間生產(chǎn)原料管道、輔助生產(chǎn)原料管道及公用工程管道的載體，起到了往返穿梭的橋梁和紐帶作用。

外管專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)工作的好壞以及技術(shù)水平的高低，對(duì)于石油化工企業(yè)和企業(yè)內(nèi)各個(gè)裝置的相互之間需求的滿(mǎn)足以及確保生產(chǎn)裝置安全正常穩(wěn)定地運(yùn)行具有極其重要的影響。

1 設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

1.1 管道敷設(shè)的原則及方式

外部管道和管架布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)依據(jù)建設(shè)項(xiàng)目總平面布置圖，本著整齊美觀(guān)、合理用地的原則，在滿(mǎn)足工藝系統(tǒng)走向和管道布置設(shè)計(jì)要求的前提下，盡可能縮短外部管道輸送距離，節(jié)省工程投資和運(yùn)行費(fèi)用。同時(shí)還應(yīng)考慮裝置設(shè)備吊裝、維修通道，室外地下管網(wǎng)，廠(chǎng)區(qū)道路、消防通道、安全疏散通道等因素的影響。

管廊形狀應(yīng)以一端式和直通式為主，同時(shí)可采用其他L形、T形、U形及組合管廊。管廊不應(yīng)從三面或四面包圍裝置。

1.2 管道系統(tǒng)設(shè)置

(1)外部工藝物料管道系統(tǒng)：根據(jù)各擬建裝置工藝系統(tǒng)條件，及總平面布置圖進(jìn)行設(shè)置。

(2)外部公用工程物料管道系統(tǒng)：先根據(jù)各擬建裝置工藝系統(tǒng)條件設(shè)置公用工程物料支管管徑，再結(jié)合總平面布置圖計(jì)算出各種公用工程物料總管管徑。

1.3 計(jì)量?jī)x表的設(shè)置

(1)對(duì)進(jìn)出建設(shè)項(xiàng)目界區(qū)的室外工藝物料管道及公用工程物料管道應(yīng)設(shè)置總計(jì)量?jī)x表，用于建設(shè)項(xiàng)目總消耗的考核計(jì)量。

(2)按照輸送介質(zhì)種類(lèi)選用適宜的、能滿(mǎn)足當(dāng)?shù)貧夂驐l件、地質(zhì)條件的計(jì)量?jī)x表，以滿(mǎn)足計(jì)量的需要。

1.4 主要閥門(mén)的設(shè)置

1.4.1 室外管線(xiàn)切斷閥

(1)對(duì)進(jìn)出建設(shè)項(xiàng)目界區(qū)的室外工藝物料、輔助物料、公用工程物料管道設(shè)置切斷閥。

(2)閥門(mén)選用時(shí)應(yīng)考慮輸送流體的性質(zhì)、操作工況(溫度和壓力等條件)等因素的影響。室外管線(xiàn)切斷閥以閘閥和截止閥為宜。當(dāng)輸送管徑≥DN400的管道應(yīng)設(shè)副線(xiàn)閥，副線(xiàn)閥管徑按主線(xiàn)閥管徑的10%計(jì)取。副線(xiàn)閥安裝時(shí)，應(yīng)避免副線(xiàn)閥停用關(guān)閉后副線(xiàn)管路內(nèi)有物料存積。

1.4.2 室外蒸汽管線(xiàn)疏水閥

(1) 疏水閥型式分為機(jī)械型、熱靜力型和熱動(dòng)力型。通常在室外工程蒸汽管道上一般選用熱靜力型雙金屬式疏水閥。在高寒地區(qū)，室外工程蒸汽管道上宜選用熱動(dòng)力型圓盤(pán)式疏水閥。

(2)根據(jù)氣候條件情況，蒸汽管線(xiàn)疏水閥安裝設(shè)計(jì)需要考慮采取適當(dāng)?shù)姆纼龃胧孩?疏水閥選型不宜過(guò)大；② 保持疏水閥排放管線(xiàn)盡可能短；③ 向下傾斜疏水閥排放管線(xiàn)，以加快重力排放的速度；④ 疏水閥排放管線(xiàn)和凝結(jié)水回水管線(xiàn)加保溫；⑤ 當(dāng)凝結(jié)水回水管線(xiàn)暴露在大氣條件下時(shí)，應(yīng)考慮加伴熱管；⑥ 如果回水管升高，垂直排放管要與回水集管上部的排放管相鄰，并把排放管和疏水閥排放管一起保溫；⑦ 旁路管的安裝高度不得低于蒸汽疏水閥，閥門(mén)宜水平安裝；⑧ 蒸汽疏水閥進(jìn)口和出口管路的介質(zhì)流動(dòng)方向應(yīng)有4%的向下坡度，而且管路的公稱(chēng)通徑不小于蒸汽疏水閥的公稱(chēng)通徑。

(3) 蒸汽管線(xiàn)疏水閥出口管道的冷凝液應(yīng)設(shè)冷凝液收集池，避免冷凝液直排，影響土壤特性。

1.5 管道及支架材料選擇

1.5.1 管道材料選擇

根據(jù)管道輸送的物料介質(zhì)、設(shè)計(jì)(操作)溫度、壓力及介質(zhì)腐蝕情況等選擇合適的材料。

1.5.2 管道支架材料選擇

管道支架由管道附著件、生根構(gòu)件和輔助鋼結(jié)構(gòu)件三部分組成：① 管道附著件材料：按照《化工裝置管道機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 》HG/T 20645.5-1998 第11.2條管架計(jì)算溫度要求，確定管道附著件的計(jì)算溫度，選取合適的管道附著件材料；② 生根構(gòu)件材料：對(duì)在建筑物、構(gòu)筑物上生根的構(gòu)件，其計(jì)算溫度取當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度；③ 輔助鋼結(jié)構(gòu)件材料：輔助鋼結(jié)構(gòu)的材料不受管道內(nèi)介質(zhì)溫度的影響，只與環(huán)境溫度有關(guān)。

生根構(gòu)件和輔助鋼結(jié)構(gòu)件可采用Q235-B。但在高寒地區(qū)，室外在混凝土上生根的結(jié)構(gòu)件材料應(yīng)使用Q345E材料。

1.5.3 室外管架荷載

室外管架荷載除應(yīng)考慮管道的工作荷載、試驗(yàn)荷載以及電纜橋架等常規(guī)荷載外，還需結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件綜合考慮臺(tái)風(fēng)、積雪、冰凍等極端天氣因素對(duì)管架承載的影響。

1.6 管道的其它特殊要求

1.6.1管道防靜電接地設(shè)計(jì)

依據(jù)《防止靜電事故通用導(dǎo)則》GB 12158-2006規(guī)定，對(duì)輸送易燃易爆介質(zhì)的物料管道需進(jìn)行靜電接地。靜電接地的具體做法，可以按照《化工企業(yè)靜電接地設(shè)計(jì)規(guī)程》HG/T 20675-1990規(guī)定執(zhí)行。對(duì)氫氣等有專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)規(guī)定的介質(zhì)管道，還應(yīng)滿(mǎn)足專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)規(guī)定的要求。

1.6.2 管道防雷接地設(shè)計(jì)

依據(jù)《石油化工裝置防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50650-2011的相關(guān)要求，結(jié)合工程建設(shè)項(xiàng)目的特點(diǎn)，室外管道可考慮將管道防靜電接地和管道防雷接地合為一體進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.6.3 管道伴熱設(shè)計(jì)

(1)管道伴熱方式有內(nèi)管熱管伴熱、外管熱管伴熱、夾套伴熱、電伴熱等四種。常用的伴熱介質(zhì)有熱水、蒸汽、熱載體和電熱等四種。

(2) 在廠(chǎng)區(qū)室外管道設(shè)計(jì)時(shí)，常用管道伴熱方式有外管熱管伴熱和夾套伴熱二種，常用的伴熱介質(zhì)有熱水和蒸汽二種。室外管道伴熱方式的選用原則、伴熱方式的確定以及伴熱介質(zhì)溫度、壓力確定，按照《石油化工管道伴管及夾套管設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T 3040-2012規(guī)定的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.6.4 管道熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)

在廠(chǎng)區(qū)室外管道熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)考慮采用自然補(bǔ)償、“Π”型補(bǔ)償器。當(dāng)采用自然補(bǔ)償、“Π”型補(bǔ)償器有困難時(shí)，也可用波紋補(bǔ)償器。

但值得注意的是抗震設(shè)防烈度在6度及以上地區(qū)的管道補(bǔ)償器不宜采用填料函式補(bǔ)償器，尤其是對(duì)于在有毒及可燃介質(zhì)管道中嚴(yán)禁采用填料函式補(bǔ)償器。

1.6.5 管道抗震設(shè)計(jì)

(1) 對(duì)抗震設(shè)防烈度在6度及以上地區(qū)的管道，必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

(2) 抗震設(shè)防烈度必須按國(guó)家規(guī)定的權(quán)限審批、頒發(fā)的文件(圖件)確定。

(3) 管道、閥門(mén)等管道組成件宜采用鋼質(zhì)制品。

(4) 自力跨越道路的拱形管道應(yīng)有防止傾倒的措施。抗震設(shè)防烈度為8度、9度時(shí)，不應(yīng)采用自力跨越道路的拱形管道。

(5) 管架上應(yīng)設(shè)有防止管道側(cè)向滑落的措施。

(6) 管道應(yīng)合理設(shè)置導(dǎo)向支架。

(7) 對(duì)抗震設(shè)防烈度為8度、9度的設(shè)計(jì)管道應(yīng)進(jìn)行抗震驗(yàn)算，管道抗震驗(yàn)算條件和詳細(xì)要求按《石油化工非埋地管道抗震設(shè)計(jì)通則》SH/T 3039-2003規(guī)定進(jìn)行。

1.6.6 管道防風(fēng)設(shè)計(jì)

在高海拔或沿海地區(qū)，室外管道應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向支架，進(jìn)行防風(fēng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)，管道防風(fēng)設(shè)計(jì)導(dǎo)向支架設(shè)置可與管道抗震設(shè)計(jì)導(dǎo)向支架統(tǒng)一考慮。

1.7 管道絕熱

1.7.1 管道保溫

具有下列工況之一的設(shè)備和管道應(yīng)進(jìn)行保溫:① 外表面溫度大于50℃以及外表面溫度小于或等于50℃但工藝需要保溫的設(shè)備和管道；② 介質(zhì)凝固點(diǎn)或冰點(diǎn)高于環(huán)境溫度(系指年平均溫度)的設(shè)備和管道。

(2)不保溫設(shè)備和管道的表面防燙溫度為60℃，在下列范圍內(nèi)的設(shè)備和管道應(yīng)設(shè)防燙保溫：① 距離地面或操作平臺(tái)高度小于2.1m；② 距離操作平臺(tái)邊緣間距小于0.75m。

1.7.2 管道保冷

(1) 具有下列工況之一的設(shè)備和管道應(yīng)進(jìn)行保冷：① 外表面溫度低于環(huán)境溫度且需減少冷介質(zhì)在生產(chǎn)和輸送過(guò)程中冷損失量者；② 需減少冷介質(zhì)在生產(chǎn)和輸送過(guò)程中溫度升高或氣化者；③ 為防止常溫以下、0℃以上設(shè)備和管道外壁表面凝露；④ 與保冷設(shè)備或管道相連的儀表及其附件。

1.7.3 管道絕熱設(shè)計(jì)

管道絕熱、防潮層、保護(hù)層材料的性能以及厚度的計(jì)算應(yīng)滿(mǎn)足《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50264-2013和《石油化工設(shè)備和管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T 3010-2013規(guī)定的要求。

1.8 管道防腐

管道防腐涂漆設(shè)計(jì)要求、常用防腐蝕涂料配套方案按照《石油化工設(shè)備和管道涂料防腐設(shè)計(jì)規(guī)范》和《化工設(shè)備、管道外防腐設(shè)計(jì)規(guī)定》的規(guī)定執(zhí)行。

1.9 管道施工及驗(yàn)收要求

(1)管道施工按照《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》、《施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范》、《工業(yè)設(shè)備及管道防腐蝕工程施工規(guī)范》和《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程施工規(guī)范》等規(guī)定執(zhí)行。

(2)管道施工驗(yàn)收按照《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》、《工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》、《工業(yè)設(shè)備及管道防腐蝕工程施工規(guī)范》和《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》等規(guī)定進(jìn)行。

2 結(jié)語(yǔ)

石油化工企業(yè)外管專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為復(fù)雜，也是系統(tǒng)性比較強(qiáng)的工作，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了要把握好上述各個(gè)相關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)外，還要進(jìn)行全面、綜合的考慮，并結(jié)合項(xiàng)目具體情況，因地制宜，精雕細(xì)琢，滿(mǎn)足各個(gè)方面的需要，同時(shí)要對(duì)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)問(wèn)題的環(huán)節(jié)加以重視，對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化。只有這樣，才能使外管專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠，從而有助于其橋梁紐帶作用的充分發(fā)揮。

1 HG/T20645-1998，化工裝置管道機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S].

2 SH/T3039-2003，石油化工非埋地管道抗震設(shè)計(jì)通則[S].

3 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局，全國(guó)壓力管道設(shè)計(jì)審批人員培訓(xùn)教材(第二版)[M]. 北京，中國(guó)石化出版社，2012:339-340.

2017-02-22)

*邵 英：工程師，全國(guó)注冊(cè)化工工程師。1984年畢業(yè)于浙江省衢州化工廠(chǎng)職工大學(xué)無(wú)機(jī)化工工藝專(zhuān)業(yè)。長(zhǎng)期從事化工工藝及供熱管道設(shè)計(jì)。聯(lián)系電話(huà)：(0571)89219622，E-mail：hzshy1234@163.com 。