石油化工压力管道柔性设计的浅析

石油化工压力管道柔性设计的浅析

王岩

中国昆仑工程有限公司葫芦岛分公司 辽宁葫芦岛 125001

【摘要】在石油化工企业生产与发展过程中，压力管道的设计水平会直接影响石油化工装置的整体生产与运行可靠性。在压力管道柔性设计期间需要保持高度合理性原则，并注重对企业设备的正常运行管理。在石油化工的压力管道柔性设计期间应当做好综合性分析，并针对柔性管道的设计明确基本方向与要求。对此，为了进一步提高石油化工的综合建设水平，本文简要分析石油化工压力管道柔性设计方案，希望能够为相关工作者提供帮助。

【关键词】石油化工；压力管道；柔性设计

0.引言

压力管理属于石油化工装置建设期间的关键性构建，管道的运行性能设计科学性和石油化工企业装置的高效率运行有直接关联。如果压力管道在具体应用过程中存在柔性缺陷问题，会导致化工装置发生位移、断裂、介质泄漏等问题，此时便需要基于柔性设计的改进与优化，保障管道的综合运行效益。对此，探讨石油化工压力管道的柔性设计具备显著实践性价值。

1.石油化工管道柔性设计相关理念

伴随着科技、经济快速发展，石油化工的工艺技术水平不断提高，在这一背景之下高压力性的管道被广泛应用在石油化工企业中，同时管道的布设、功能参数的要求也在不断增多。为了尽可能规避石油化工装置的生产期间相关问题，需要基于管道的热胀冷缩等问题进行合理设计，从而降低管道衔接问题的泄漏问题，但是在管道运行期间如果存在较大力矩作用，仍然可能会发生设备变形问题。对于相关人员，需要借助管道柔性设计方式，准确的分析管道的局部应力表现，并严格控制管道的位移问题，预防管道断裂问题的发生^[1]。整体而言，柔性属于管道的性能指标之一，管道柔性可以直接体现管道的难易度。石油化工在运行期间可以应用自身变形功能，适当的调整温湿度以及设备沉降实现有效管理，在形成位移、外形变化时可以借助管道应力的控制确保其在安全状态之下。石油化工管道的柔性设计目的主要是因为管道使用过程中，荷载、内压以及温度的变化，可能会导致管道相关问题的形成，例如，管道应力较大、金属疲劳、支架受力提升时，管道会出现损坏。或者是管道连接的设备形成较大推力时，也可能会导致管道无法正常使用。借助管道柔性设计方式，可以显著提高管道系统的柔性水平，促使管道可以更好的适应环境与相关参数的变化，从而预防运行异常或管道损坏问题的发生。

2.石油化工压力管道柔性设计的基本要求与设计方案

石油化工压力管道的设计重点在于让管道具备柔性特征，在管道使用期间可能会导致相应温度的变化以及相关设备力矩的异常变化，从而对管道本身形成影响，规避过高力矩而导致管道内介质的渗漏^[2]。对此，在石油化工压力管道柔性设计期间，管道设计应当满足基本的要求，一方面在于管道承重性，在设计期间需要综合考虑管道的承载能力、并基于管道内的组件、隔热材料以及管道输送的介质质量，如果管道传输的物体为液体，则可以借助水压试验判断压力管道糴流体的承载能力。另一方面在于管道耐受力，压力管道的柔性设计期间相关人员需要强化对灾害、地震、大风等冲击问题的防控，并确保管道可以承载冲击所呈现出的荷载。从目前的材料与技术工艺角度来看，石油化工压力管道的柔性设计重点在于下面几点。

2.1管道应力分析

在石油化工的管道柔性设计期间，需要综合性的分析管道应力并实现对管道柔性设计的合理判断，从而作为设计基本依据^[3]。相关人员需要基于石油化工的压力管道柔性设计之前，预先做好管道压力的分析，并借助对管道三次验算方式获得管道应力数据。在压力管道应力分析期间需要做好对经济性、计算机分析以及公式法的处理。

2.2选择管道应力分析方式

石油化工的压力管道柔性设计期间需要适当增加管道的柔性，但是需要严格做好对应力核算次数的控制，并合理的选择管道应力时的分析方式，针对性提升管道的柔性设计成效。在设计期间需要基于以往经验与相关公式实现对管道的便被，并做好对应力分析结果的调整。针对可以满足公式的管道系统进行设计，不需要进行更加完整与详细的分析，以管道外部的直径、股电脑总位移、管段固定点直线距离、展开长度等进行合理的设计。按照石油化工压力管道的设计规范可以连接设备并作为离心泵的依赖管道，并结合设计基本要求，拟定设计方案，通过经验公式对管道的柔性进行判断，从而保障管道的可靠性。针对石油化工企业内汽轮机、加热炉转油线等核心的管道，需要在柔性设计时注重系统应力的综合分析。

2.3应力分析设计要求

在管道应力分析时需要准确的判断管道柔性水平，需要基于应力分析的基础前提结合管道作用力，保障管道柔性设计的合理性。整体来看，压力管道在持续性的内外压力、荷载的同时作用之下，会形成应力，此时需要确保应力低于管道制造材料所需要的应力。一般情况下，设计人员需要做好对管道直径以及壁厚的参数分析，采用管道材料期间需要预先做好对内部压力的设计分析。压力管道的柔性设计不仅需要根据相关规定进行明确，还需要采用相应的规格管道进行处理。管道的持续性外部荷载主要涉及到风雪荷载以及管道自身重量的荷载，这一些指标和管道支架、吊架的选择有直接关联。与此同时，管道可能会涉及到设备位移、热胀冷缩等因素的影响从而形成二次应力，此时管道会出现热膨胀，此时需要确保材料的应力范围可以适应膨胀变化。如果二次应力超过了材料的应力范围，并且管道的一次应力在管道所需应力之下，则可以应用一次应力扩大材料的方式，确保管道应力范围得到保障。另外，针对连接设备的气压泵、离心泵的管道，转动机械力矩以及推力时应当在机械制造厂允许参数之下。

2.4设计重点

首先是加热炉转油线。在转油线设计期间需要充分考虑柔性设计问题，在铺设常减压的蒸馏设备时，设备结构当中炉子、塔的距离应当确保区域内支管道接近在15m以内，管道的位置和转油线的分管道应当保持对称关系，以便于压力管道运输介质可以实现均匀的分配。在设计时可以将加热炉与进料口的中心对齐，同时以均衡不同分支管道压力提升转油线的应力设计效果。其次是转油线管道的应力分析，需要将加热炉之前的炉管当做是管道体系的应力重点，针对性提升转油线的管道狗日行，在这一柔性设计期间一般是以圆筒炉为主，其主要是因为圆筒炉管道的顶部增加了支架，立管时下方可以有固定的管套。

3.结语

综上所述，石油化工企业属于我国经济体系建设与发展过程中的重要构成部分，为了更好的保障石油化工企业的综合经营效益，需要确保每一个环节的经济、环保、安全等特征。对于石油化工的压力管道而言，压力管道的使用应当做到可靠性与稳定性两个方面的基本要求，相关工作人员应当提高对于压力管道的柔性设计，借助全面、系统化的应力进行综合分析，满足管道柔性设计的基础要求，提高压力管道的柔性化特征，并在压力管道实际应用期间做好温度与荷载的控制，同时做好断裂、介质泄漏等问题的管理，从而为我国石油化工的安全生产提供保障。

【参考文献】

[1]耿玥娟.浅谈离心泵管道的柔性设计和应力分析[J].石油石化物资采购，2019，21(3):1-1.

[2]李国永.石油化工管道设计中基于应力分析的柔性设计分析[J].化工管理，2019，14(25):2-3.

[3]池福源.浅析石油化工压力管道射线无损检测质量控制[J].商品与质量，2019，21（15）:144-145.