石油化工蒸汽管道的设计与安装

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　　【摘要】本文主要阐述石油化工中蒸汽管道的设计细节，需要注意的问题，现场安装过程的技术要求，通过论述避免管道运行过程中的水击现象。
　　【关键词】蒸汽；管道；热补偿；水击。
　　 中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
　　
　　前言
　　 蒸汽是石油化工行业中必不或缺的热源，在供给过程中主要通过管道运输，管道的合理设计、布置及现场的正确安装才能保证热力管网的正常安全运行。
　　蒸汽管道的设计
　　1.1管道材料选择
　　蒸汽管道输送饱和或过热蒸汽，温度和压力通常较高，考虑连接方便、能承受较大的内压和动载荷，一般采用无缝钢管、钢板卷焊管。
　　1.2最大流量测定
　　在设计时，可根据管道管径确定其相应的最大介质流量。
　　G=3600× πd 2×ρ×ν
　　式中4
　　G ——管道的流量，Kg/h；
　　d ——管径， m；
　　ρ——蒸汽密度， Kg/m3；
　　ν ——蒸汽流速， m/s。
　　1.3管道壁厚的确定
　　由于管道内流体压力作用所产生的应力会作用于管壁，所以输送蒸汽的管道必须具有一定的壁厚，否则，将会给以后管网正常运行带来隐患。在工程设计中可通过计算确定管道的理论壁厚，也可根据经验取值。下式是确定蒸汽管道理论壁厚的计算公式
　　δt
　　式中 δt ——管道理论计算壁厚，m；
　　Pd ——管道的计算压力， Mpa；
　　D0 ——钢管外径， m；
　　 ——钢材在计算温度下的基本许用应力， Mpa；
　　φ ——基本许用应力修正系数（无缝钢管ф=1）。
　　蒸汽管道的布置
　　化工装置中管道有多种布置方法，一般在厂房的外面或者沿着装置进行布置，用支架撑在空中，成为管廊。其中蒸汽管道一般布置在第三层。为了在设置π形补偿器的时候方便，一般蒸汽管道应该布置在管廊一侧。π形补偿器一般设置在中间的位置，另外要设置导向架在补偿器的两侧，根据管道的应力来确定导向架和补偿器之间的距离。在计算支架的推力和蒸汽管道的应力的时候，要计算整个蒸汽管道的应力。
　　蒸汽管道的疏水设计
　　在开车的时候因为会产生大量的凝液，所以也要设置专门的排液设施。要设置放净阀、集液包等疏水的设施在这些蒸汽管道上。集液包应设置在下列场合：
　　a,蒸汽主管末端。
　　b,蒸汽管线的立式π型补偿弯管或立管最低处。
　　c,蒸汽水平管的低点处。
　　d,装置边界蒸汽管线切断阀之前。1.6 蒸汽管道的支管设计
　　 蒸汽支管应自主管的顶部接出，支管上的切断阀应安装在靠近主管的水平管段上，不得从用汽要求严格的蒸汽管道上接出支管作其他用途。各分区的消防蒸汽应单独从主管上引出，不允许消防蒸汽和吹扫蒸汽合用一根蒸汽支管。在蒸汽管道的π型补偿器上，不应引出支管，在靠近补偿器两侧的直管段引出支管时，支管不应妨碍主管的变形或位移。
　　蒸汽管道安装
　　2.1测量放线
　　在施工前，工程技术人员要严格按照施工图纸进行测量放线，打好管线走向的重要点。确定好管线的中心位置，转角点需注明角度及切线长。若管道沿线遇到地下隐蔽工程时，放线应在交叉范围两端作出明显标志。
　　 2.2 材料检验
　　管道安装前要严格按照设计及规范要求对进场材料进行检验验收；钢管内表面光洁，外表面不得有裂缝、折迭、皱折、离层、发纹及结疤等缺陷；管件不应有裂纹、折叠、夹渣、重皮等缺陷，管件的几何尺寸，光洁度应符合设计要求及规范规定；阀门除了具有合格质量证明文件及外观检查外，还要现场进行水压试验抽检，试验合格后及时进行封堵保护阀门的清洁；弹簧支吊架的规格、型号、载荷等标识数据要符合设计要求。
　　2.3 管道的敷设安装
　　管道安装的坡向，坡度应符合设计要求，管道的坡高可用支座下的金属垫板调整，但调整合格后必须先焊牢固，管道对口时应检查平直度，在距接口200mm处用钢板尺测量、允许偏差1mm/m，但全长允许偏差为≤10mm，管道连接时不得用强力对口、加热管子、加偏垫或多层垫的方法来消除接口处的空隙，偏差错口及不同心等缺陷。
　　 2.4管道阀门和补偿器的安装
　　 （1）阀门在安装前应按设计图纸核对阀门的规格、型号，介质流向，压力等级操纵杆位置及方向要求。安装焊接阀门时应处在开起状况，螺纹连接的阀门处在关闭状态
　　 （2）管道补偿器的预拉伸前，应具备下列条件：
　　 a. 预拉伸区域内固定支架间所有焊缝（预拉口除外）已焊接完毕，需热处理的焊缝已作热处理，并经检验合格。
　　 b. 预拉区域支、吊架已安装完毕，管子与固定支架已固定。预拉口附近的支、吊架已预留足够的调整裕量，支、吊架弹簧已按设计值压缩，并临时固定，不使弹簧承受管道载荷。
　　 c. 预拉区域内内的所有连接螺栓已拧紧。
　　d. π形弯制作，应选择在平地上连接。组对尺寸要对称正确。预拉伸允许偏差为±10mm。
　　2.5 管道支吊架的安装
　　在安装管道的同时应及时安装管道的支吊架，其基本要求是：型号、位置应正确，安装平整牢固，接触良好。管道其支吊架应朝热位移的反方向安装，距离为热位移值的一半。固定支架的安装应严格按设计要求进行。导向支架，滑动支架的滑动平面应洁净平整，不得有卡死和歪斜现象，其安装位置应从支撑面中心向位移反向偏移，偏移值应为位移值一半，保温层不得妨碍热位移。弹簧支吊架的安装高度应按设计要求调整，并做好记录，其临时固定件在系统运转前安装完毕后拆除。
　　 2.6 管道的水压试验
　　蒸汽管道及其支架在安装完成后，且除保温、防腐外，已按照设计文件全部完成，安装质量符合有关规定后方可进行水压试验。在温度范围内，蒸汽管线水压试验为设计压力的1.5倍，试压前在管道高点安装排放阀，低点设排液阀。
　　3．蒸汽管线的水击现象及避免措施
　　 在蒸汽管线停送汽时，有时能听到“咣咣”的声音，这就是水击现象。水击现象是由于介质流动状态忽然改变程，是管内不稳定流动所引起的一种特殊振荡现象。它使蒸汽管道的使用寿命缩短，严重时甚至会造成管道、阀门等设备的破裂损坏。所以在蒸汽管道设计和生产操作过程中要尽可能避免发生水击。一般可通过以下方法避免和减轻水击对蒸汽管道的影响。
　　（1） 在管道设计安装时，必须使管道具有足够的坡度，并尽可能保持汽、水同向流动。
　　（2） 在停送汽时，延缓阀门的调节时间，使管内流体的流速变化很小，减小管内流体的不稳定流动。
　　（3） 合理的管路设计也是避免水击发生的有效措施。
　　4.结束语
　　蒸汽管道设计，管件及其附件的选择，补偿器的设置需要严格的应力计算，只有设计合理，在安装过程中管道的预拉伸、管支架的正确安装，才会提高蒸汽管道的工作效率。
　　
　　参考文献：
　　李颂妮,张杰,李慧妮,郭宏有．工艺配管简化设计及其应用[j]．油气储运,2009,28(6).
　　宋岢岢 压力管道设计及工程实例。2011.3
　　张发有.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[j].石油化工设备技术,2010,31(3).
　　
　　个人简介：王丽春 ，女，2008年毕业于河北工业大学过程装备与控制工程专业，现就职于天保中天科技（天津）有限公司任管道工程师。

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