石油化工装置管道设计安全分析

关键词：石油化工装置天然气石油

石油化工装置一般是将石油、天然气及其产品加工处理, 从而满足生产生活的实际需要。但石油化工装置中的石油、天然气等都是易燃、易爆、有毒物质, 可能会发生火灾、爆炸和中毒事故, 因此怎样设计才能确保石油化工装置的安全性, 找到危险隐患及相匹配的的措施, 防止腐蚀破坏、机械破坏、密封失效等, 防止各种事故的发生, 是人们关注的焦点。本文对此加以论述。

一、石油化工装置危险因素

1. 火灾爆炸危险因素

石油化工原料及产品大部分都具有易燃易爆的特点, 一般情况下可分为池火、爆炸。可燃液体泄漏遇明火, 有发生池火事故的可能, 易燃气体、油气粉尘等泄漏后与空气混合, 达到易燃介质的爆炸极限时, 遇明火或高温, 有发生爆炸危险的可能。发生火灾、爆炸时, 可能会造成人员受伤或财产损失。

2. 中毒危险因素

石油化工生产过程中的原料、半成品、成品、杂质大部分都有一定的毒性, 可以通过人的口、鼻、皮肤进入人体的内部, 从而导致人体的生理功能发生变化, 轻则对健康造成伤害, 重则直接危害人的生命。

3. 反应性危险因素

反应性危险主要指吸热反应和放热反应两种, 但实际中, 放热反应的危险程度比吸热反应更高, 特别是使用强氧化剂的氧化反应、以有机分子作基础引进卤素原子的卤化反应和通过硝基代替化合物中氢原子的硝化反应, 一旦进行这些反应时发生事故, 后果将不可预料。此外, 石油化工产品生产过程中有些原材料有强烈的反应活性, 如果不提高注意, 稍忽视就很容易发生安全事故。

二、导致石油化工装置管道防护失效的原因

1. 机械破坏

机械破坏包括很多方面, 例如, 管道所在位置的温度太低, 管道材料的温度低于脆性转变温度, 从而使管道缺乏韧性, 最终导致管道发生严重的脆性断裂;管道的材质长期处在温度周期不稳定的环境中, 加剧金属材料疲劳, 是管道金属, 使金属发生变性损伤然后断裂。这些机械破坏都对管道的安全性产生了很大的威胁。

2. 腐蚀损坏

腐蚀破坏同样会对管道安全产生巨大影响。管道一般为架空管道, 为金属制材, 管道一般都铺设在地下, 地下环境中的介质在长期下会破坏管道, 主要是因为管道所在环境太复杂, 变化多端, 且管道本身不能长期抵御腐蚀。所以腐蚀破坏影响管道安全的情况比较复杂, 有很多种表现形式, 例如, 均匀腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀等。

2.密封失效

在实际中, 为了防止腐蚀破坏对管道的影响, 增强管道的安全性, 通常都会对管道的一些部分进行密封, 一般都是通过法兰与阀门进行密封, 但一旦管道发生移动, 就会对密封效果产生影响, 使管道的安全性能降低。同时, 若阀门不密封, 出现泄漏事故, 不仅会对生产生活造成影响, 也会危害人们的生命安全。所以在进行管道设计时要注重管道的密封性能, 保证管道的安全性。

三、进行管道设计时应注意的问题

1.、避免机械破坏

(1) 避免低温脆性断裂。当受液化气体的影响出现严重气化现象或当管道所处环境的温度小于或等于零下二十摄氏度时, 就需要根据要求选择低温材料。

(2) 避免高温造成的破坏。进行管道设计时要注意高温会破坏管道材料, 防止发生蠕变失效, 当管道内流体温度高于管道材质允许使用温度时, 在外力作用下, 管道就会变形, 并且变形情况会随着时间加剧, 最终形成塑性变形, 严重时断裂。所以为了防止这类现象的发生, 在进行管道设计时要选用合理的材料、增加膨胀节等措施来保证管道运行的安全性。此外还要避免石墨化的发生。

(3) 消除疲劳破坏。当管道使用超过使用年限或长时间处于超温状态下, 就很容易发生断裂, 所以在进行管道设计时, 要注意管道的抗疲劳程度, 提高管道的使用寿命。此外, 在长期使用后要检查管道是否能继续使用。

2. 避免腐蚀损坏

(1) 避免均匀腐蚀。管道的金属材料可能会与其他物质发生化学或电化学反应, 这会使金属材料逐渐消失。有关数据表明, 在所有腐蚀失效中, 因均匀腐蚀而失效的情况占大概30%。这一数据表明均匀腐蚀不是最危险的, 但设计时仍要注意此类问题, 设计过程中要通过相关实验确定腐蚀速率, 根据流体介质的腐蚀性, 选用合适的管材。

(2) 避免应力腐蚀。当应力与腐蚀同时存在时, 就会破坏管道材料, 使其失效。因应力腐蚀造成的失效占20%左右, 且应力腐蚀造成破坏之前不会出现征兆, 所以间接地提高了应力腐蚀的危险系数。为了避免应力腐蚀, 设计时应注意选用合理的材料避免它, 同时也要了解项目建成后的运行环境情况。

3. 避免密封失效

(1) 避免法兰密封失效。避免这一危险的最好的方法是购买匹配于法兰的垫片, 结合流体腐蚀性质, 选用合适的密封材料此外, 还要注意因材料差异而减弱密封效果的情况。

(2) 避免阀门泄漏。在安装前要对双密封座阀实施双向密封试验, 保证每个部分都不会泄漏。同时, 在设计时要注意具体的环境选用合适的用于阀门的材料, 阀门的密封能有效防止设备、管道中的危险物质泄漏。此外, 为了更好地确保安全性, 还要知道可能发生的偏离状况。

结语:管道是石油化工装置的重要组成部分, 管道正常工作时, 会受各种因素的影响, 从而降低了管道的安全性, 所以在进行管道设计时, 要把安全性放在第一位, 按照严格的要求设计, 从而有效地避免机械破坏、腐蚀损坏、密封失效等现象。

摘要：管道工程是石油化工装置必不可少的组成部分, 它具有连接各种设备和相关的系统设施、确保流体安全输送的功能, 同时也起到了保护环境, 节约资源的作用。但在石油化工装置管道的实际运行过程中, 管道会受到很多因素的影响, 从而使管道存在安全隐患, 可能会导致重大事故的发生。为了解决这些问题, 确保石油化工装置管道的安全运行, 在进行管道设计时就要注意相关问题, 采取一定的措施, 保证管道运行的安全。

关键词：石油化工,管道设计,安全