孟慶祥

(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，山東 濟南 250101)

生產(chǎn)與應(yīng)用

項目施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的管道設(shè)計問題

孟慶祥

(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，山東 濟南 250101)

石油化工企業(yè)中管道設(shè)計與現(xiàn)場施工是密切聯(lián)系的，本文作者結(jié)合自己參與的項目設(shè)計和現(xiàn)場施工技術(shù)服務(wù)，總結(jié)了管道設(shè)計過程中常見的幾個問題，希望引起管道工程師的重視，在以后的工作中避免犯此類錯誤。

現(xiàn)場施工；管道設(shè)計；問題

管道設(shè)計是化工裝置設(shè)計中的主體工作，設(shè)計水平對裝置的投資、外觀、操作、檢修和安全等有著重大影響。管道設(shè)計又是一項繁瑣復(fù)雜的工作，除了要完成裝置內(nèi)設(shè)備、建筑物的布置設(shè)計和工藝及公用工程的管道設(shè)計等工作，還需要向儀表、設(shè)備、建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、電信、暖通和給排水等專業(yè)提供設(shè)計條件。這不僅需要設(shè)計人員掌握足夠的專業(yè)知識，更要求設(shè)計人員注重細節(jié)?，F(xiàn)實中，管道工程師往往因為一些細節(jié)沒把握好而造成現(xiàn)場施工返工，增加了投資費用，耽誤了工程工期。

本人在珠海某聚氨酯項目(該項目管道采用PDS進行設(shè)計)現(xiàn)場施工技術(shù)服務(wù)三個多月，很好地處理了現(xiàn)場出現(xiàn)的各種問題，包括施工方施工技術(shù)問題、業(yè)主現(xiàn)場變更和設(shè)計問題等。本文僅針對項目施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的幾個常見管道設(shè)計問題進行探討。

1 管道碰撞

現(xiàn)場施工發(fā)現(xiàn)，管道碰撞是設(shè)計中最常出現(xiàn)的問題，主要包括以下三種碰撞。

(1)管道間發(fā)生碰撞。管道設(shè)計時沒有留足管道間距，而且現(xiàn)場施工存在誤差，導(dǎo)致管道發(fā)生碰撞。管墩或管廊上管道的凈距不應(yīng)小于50 mm，法蘭外緣與相鄰管道的凈距不得小于25 mm；管溝內(nèi)管廊的凈距不應(yīng)小于80 mm，法蘭外緣與相鄰管道的凈距不得小于50 mm；管道上裝有外形尺寸較大的管件、小型設(shè)備、儀表測量元件或有側(cè)向位移的管道應(yīng)加大管道間距的凈距[1]。

(2)管道和結(jié)構(gòu)框架發(fā)生碰撞。為了支撐方便，管道一般會靠近柱子布置，而結(jié)構(gòu)可能會在柱子和梁交叉處增加加強板(起減震作用)。但結(jié)構(gòu)專業(yè)因為加強板是小部件，反饋的三維模型沒有體現(xiàn)，導(dǎo)致管道專業(yè)檢查模型時沒能發(fā)現(xiàn)碰撞。對于這種問題，可以仔細核對結(jié)構(gòu)二維條件，或者要求結(jié)構(gòu)專業(yè)三維建模完整。管道和結(jié)構(gòu)梁斜撐(見圖1)、設(shè)備支撐梁發(fā)生的碰撞，管道設(shè)計時要注意管道距管廊或構(gòu)架的立柱、建筑物墻壁或管溝壁的凈距不應(yīng)小于100 mm。

圖1 管道碰結(jié)構(gòu)梁斜撐

(3)管道和橋架碰撞。管道在進出界區(qū)處和橋架發(fā)生碰撞，如圖2。橋架在外管廊上一般放置在最上層，在裝置內(nèi)也應(yīng)盡量放置在最上層管廊上，放中間層會和管道交叉，容易發(fā)生碰撞。管道設(shè)計人應(yīng)與儀表、電氣和電信專業(yè)核對橋架位置，尤其注意界區(qū)處的管道和橋架是否相碰。

圖2 管道和橋架發(fā)生碰撞

2 管架問題

(1)缺少導(dǎo)向架。管道設(shè)計時根據(jù)管道基本跨距設(shè)置了承重架，但是忽略了導(dǎo)向架的設(shè)置。除了考慮承重的因素外，還應(yīng)注意到當(dāng)管道需要約束，限制風(fēng)載、地震、溫差變形等引起的橫向位移，或要避免因不平衡內(nèi)壓、熱脹推力以及支承點摩擦力造成管道軸向失穩(wěn)時，應(yīng)適當(dāng)?shù)脑O(shè)置些必要的導(dǎo)向架，特別是在管道很長的情況下，更不能避免[2]。導(dǎo)向架最大間距的要求可以參見《壓力管道設(shè)計及工程實例》。

(2)管架沒有生根點。多層裝置中，管架直接放置在鋼格板上，下面缺少梁支撐。對于管道公稱直徑大于2寸或集中荷載大于100kg的支架不能放置在平臺的鋼格板上，必須落在梁上。這要求管道設(shè)計師在支架設(shè)計時要將支架荷載和位置提給結(jié)構(gòu)專業(yè)，讓其確定梁的類型和尺寸。圖3為現(xiàn)場增加支撐梁后的施工情況。

圖3 管架下增加支架支撐梁

(3)管托預(yù)留距離不夠。由于距離不夠，現(xiàn)場施工人員切短了管托長度，采用單螺栓管夾支撐管道，見圖4。管架標(biāo)準(zhǔn)圖(HG/T 21629-1999)上保溫管托的長度是300 mm或450 mm，保冷管托是450 mm。另外，支吊架邊緣與管道焊縫的間距不應(yīng)小于50 mm，需要熱處理的管道焊縫與支吊架的距離應(yīng)不小于焊縫寬度的5倍，且不得小于100 mm。這要求設(shè)計人員在配管研究階段就應(yīng)該考慮到支架設(shè)置，提前預(yù)留出安裝空間，合理布管。

圖4 管托預(yù)留距離不足

(4)設(shè)備上生根的管架缺少預(yù)焊件。在需整體熱處理的設(shè)備上焊接支架的，應(yīng)向設(shè)備專業(yè)提出預(yù)焊件條件(包括預(yù)焊件位置，荷載和尺寸等)，讓設(shè)備廠家在制造設(shè)備時即焊上預(yù)焊件。對于不需熱處理的設(shè)備或者現(xiàn)場施工的儲罐上的支架預(yù)焊件，可以現(xiàn)場焊接，但是要提報預(yù)焊件材料，并要求施工時躲開設(shè)備本體的焊縫。

另外，施工現(xiàn)場還發(fā)現(xiàn)的支架問題有：大管(液體管公稱直徑大于或等于500 mm，氣體管公稱直徑大于或等于600 mm)做支架時，缺少管托；地面上的管架預(yù)埋件因為管線移位出現(xiàn)了閑置和支架下面沒有預(yù)埋件只能打膨脹螺栓等問題。

3 儀表安裝問題

(1) 溫度計抽出空間不足。自控專業(yè)提出的儀表條件中要求溫度計抽出方向自法蘭口留有一定凈距離，如600 mm。但是管道設(shè)計時沒有引起注意，導(dǎo)致某些設(shè)備管口的溫度計碰梁，無法抽出。現(xiàn)場只能割梁，對于不能割梁的，業(yè)主只好重新采購其它類型溫度計。這種問題，只要設(shè)計時加以注意，可以通過調(diào)整管口的位置或角度，修改梁的位置等多種方式輕松解決。

(2)流量計前后直管段距離不足。平衡流量計前后直管段距離要求大于等于2D，放置在水平管道上；質(zhì)量流量計宜安裝在水平管道上，當(dāng)在垂直管道上安裝時，流體應(yīng)自下向上流動，且出口側(cè)應(yīng)留有適當(dāng)?shù)闹惫芏危晦D(zhuǎn)子流量計直管段距離要求前5D且不應(yīng)小于300 mm，后3D，放置在流體流向由下而上的豎直管道上；渦街流量計前后直管段距離要求前15D后10D，可安裝在水平或豎直管道上，當(dāng)安裝在豎直管道上時，如果測量的是氣體，流體可取任意流向，如果測量液體，流體應(yīng)自下向上流動。對于直管段距離要求不明確的，應(yīng)該在配管時咨詢儀表廠家。另外，要注意流量計口徑和管徑是否相同，如果需要設(shè)置異徑，應(yīng)該為同心異徑。

(3)儀表閥門安裝問題?，F(xiàn)場出現(xiàn)一些儀表閥門相撞，導(dǎo)致無法安裝(圖5)。管道設(shè)計時只考慮了閥門法蘭間的距離，忽略了儀表閥門控制器上氣缸和手輪的安裝空間要求?，F(xiàn)場只好錯開安裝閥門，或者按照空間要求拉大管子間距。對于調(diào)節(jié)閥，應(yīng)正立垂直安裝于水平管道上，特殊情況下方可水平或傾斜安裝，必要時需要設(shè)置支撐。另外，要注意儀表條件中閥門大小和管徑是否一致，如要增加異徑，則應(yīng)選擇偏心底平異徑。

圖5 儀表閥門碰撞

4 過濾器抽芯空間不足

為了濾除流體中的雜質(zhì)，減少對泵的損傷，常在泵的入口設(shè)置過濾器。直通式T型過濾器安裝在立管上時，應(yīng)便于濾網(wǎng)的抽出；安裝在水平管時，濾網(wǎng)抽出方向應(yīng)向下或水平。Y型過濾器安裝在水平管道上時，濾網(wǎng)抽出方向應(yīng)向下。由于設(shè)計人員的疏忽，過濾器周圍沒有預(yù)留出濾網(wǎng)的抽出空間，見圖6，現(xiàn)場只好調(diào)整過濾器的位置或角度。如果泵的入口安裝臨時過濾器，應(yīng)在入口管道上設(shè)置一段法蘭短節(jié)，其長度至少比臨時過濾器的長度大0.1 m，并且配備一個與臨時過濾器厚度相同的墊環(huán)[3]。

圖6 過濾器抽芯空間不足

5 管道材料等級變換問題

管道材料等級的變換是管道設(shè)計過程中經(jīng)常遇到的問題，特別是閥門處壓力等級和材質(zhì)的變換，具體做法分為三種：①同壓力等級不同材質(zhì),應(yīng)在法蘭處變換；②同材質(zhì)不同壓力等級，應(yīng)在法蘭處變換，在低壓力等級材質(zhì)里選擇高壓力等級法蘭，以保持壁厚相同；③不同壓力等級不同材質(zhì)，應(yīng)在法蘭處變換，法蘭材質(zhì)與管道相同，在低壓力等級材質(zhì)里選擇高壓力等級法蘭[4]。要注意緊固件和墊片的選材，一般做法是壓力等級和材料都從高?？傊?，管道材料等級變換應(yīng)避免在焊點處分界，因為不同材質(zhì)或者不同壓力等級的管件之間壁厚的差距可能會很大，這樣會增加施工難度?，F(xiàn)場有些管道的材質(zhì)在法蘭后變換，施工時只能按照《石油化工異種鋼焊接規(guī)程》選用合適的異種鋼焊材進行焊接；而壓力等級在法蘭后變換的，因為法蘭和管道壁厚的差異，按照《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道》“第4部分：制作與安裝”中的“不等壁厚對接焊件的端部加工“進行施工。

6 平臺設(shè)置問題

(1)聯(lián)合平臺到罐頂平臺缺少踏步。為了儲罐間操作方便，在兩排儲罐間的管廊頂部設(shè)置了聯(lián)合平臺，但是忽略了聯(lián)合平臺和罐頂平臺間存在的高差，沒有設(shè)置踏步。兩個平臺高差小于或等于300 mm時，不需設(shè)中間踏步；但高度差大于300 mm時，需增設(shè)中間踏步[5]。對于需要增設(shè)踏步的，管道設(shè)計師應(yīng)向結(jié)構(gòu)專業(yè)或設(shè)備專業(yè)提出條件。

(2)取樣口沒有設(shè)置平臺。管道設(shè)計人本想讓業(yè)主在此處使用移動平臺，但是該反應(yīng)釜取樣口離地面有4 m多高(見圖7)，業(yè)主采購的移動平臺只有1.8 m。最后，現(xiàn)場只好補充設(shè)計了取樣平臺，而且為方便操作人員上下，采用斜爬梯。

圖7 取樣口沒有平臺

另外，項目施工現(xiàn)場還發(fā)現(xiàn)了因為管道軸測圖中管線流向錯誤或缺失導(dǎo)致閥門安裝方向錯誤，離心泵入口管上的偏心異徑?jīng)]有頂平安裝等問題。

其實，在從事繁瑣復(fù)雜的石油化工管道設(shè)計過程中，難免會出現(xiàn)各種各樣的失誤和過錯，我們管道設(shè)計師要從這些失誤和過錯中總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，并分析產(chǎn)生問題的原因，給出解決方案和預(yù)防措施，不斷總結(jié)和完善，才能逐步提升設(shè)計水平，才能為項目順利施工和業(yè)主按期開車提供保障。

[1] 中國石油化工集團公司配管設(shè)計技術(shù)中心站.SH 3012-2011 石油化工金屬管道布置設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國石化出版社,2011.

[2] 徐寶東,齊福海.化工管路設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011:822.

[3] 李鐵軍.泵類設(shè)備的管道設(shè)計及常見問題分析[J].當(dāng)代化工,2014,43(8):1532-1535.

[4] 王玉春.淺議配管設(shè)計中的常見問題[J].石油化工設(shè)計,2013,30(4):47-49.

[5] 中國石油和化工勘察設(shè)計協(xié)會.HG/T 20546-2009 化工裝置設(shè)備布置設(shè)計規(guī)定[S].北京: 中國計劃出版社,2010.

(本文文獻格式：孟慶祥.項目施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的管道設(shè)計問題[J].山東化工,2017,46(11):117-119.)

Problems About Piping Design Found in Project Construction Site

MengQingxiang

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Co., Ltd.,Jinan 250101,China)

In petrochemical enterprises,the piping design is closely linked to project construction site. The author summarizes several common problems of piping design by participation in the project design and technical service in construction site,hoping to attract pipeing designers' attention,and to avoid making such errors in future work.

project construction site; piping design; problem

2017-04-09

孟慶祥(1989—)，男，山東濟南人，碩士研究生學(xué)歷，助理工程師，從事化工管道設(shè)計工作。

TQ055.8

B

1008-021X(2017)11-0117-03