探究石油化工裝置管道設(shè)計的安全問題獲獎科研報告

探究石油化工裝置管道設(shè)計的安全問題獲獎科研報告【摘

要】石油化工裝置管道的安全運行是基于化工裝置管道的本質(zhì)安全設(shè)計，包括工藝過程的安全設(shè)計、防止發(fā)生運行中的事故的安全設(shè)計以及防止事故災(zāi)害擴大的安全設(shè)計。文章主要針對石油化工裝置管道設(shè)計的安全問題進行了探討。

【關(guān)鍵詞】石油化工;裝置;管道;安全設(shè)計

石油化工企業(yè)管道內(nèi)輸送的物質(zhì)主要為易燃易爆、有毒有害的危險物質(zhì)，雖然管道是密閉的，但是管道包含各類管道閥門、控制儀表等薄弱環(huán)節(jié)，在日常頻繁的啟閉過程中，難免會發(fā)生磨損、老化，從而出現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象，甚至可能會發(fā)生破裂，導致易燃易爆、有毒有害物流泄漏，引起作業(yè)人員發(fā)生慢性或急性中毒，大量泄漏還可能會引起火災(zāi)爆炸事故。以下簡要探討石油化工裝置管道設(shè)計存在的安全問題以及安全策略。

1石油化工裝置管道設(shè)計中存在的危險性因素和主要問題

1.1存在有毒物質(zhì)的危險可能性

石油化工裝置的管道設(shè)計大多是密封完好的，通常情況下，管道內(nèi)流通的物質(zhì)不會發(fā)生泄漏現(xiàn)象，但經(jīng)過長時間的使用，或因為工作人員的不正確操作，往往會發(fā)生意想不到的泄漏現(xiàn)象。泄漏物質(zhì)中包含石油化工的原料、半成品、加工品等等，不缺乏有毒性物質(zhì)，在長時間與工作人員的接觸過程中，會由其口、鼻、皮膚吸收并進入體內(nèi)，對工作人員的身體健康產(chǎn)生影響，削弱人體的生理機能，嚴重的甚至危及到工作人員的生命安全。

1.2存在腐蝕性物質(zhì)的危險可能性

石油化工裝置中的管道設(shè)備將承擔運輸各種化工原料、能源的任務(wù)，而各種化工原料本身就具有酸堿性，這部分物質(zhì)本身就對管道具有一定的腐蝕損害。另外在運輸過程中會在管道內(nèi)壁中殘留，與其他物質(zhì)會產(chǎn)生化學反應(yīng)，常常會產(chǎn)生具有更加高強度腐蝕性的反應(yīng)物質(zhì)，這會對管道造成更加嚴重的損害。除了管道內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜，外部環(huán)境同樣會對管道造成破壞，工作人員的操作不當，高硬度物質(zhì)的打磨與敲打都會對管道造成一定程度的損害。再加上管道本身制造材質(zhì)的缺陷，往往存在不合理性，不能應(yīng)對各種腐蝕現(xiàn)象和破壞行為產(chǎn)生的影響，便會損壞管道，降低其運行的安全性。

1.3存在應(yīng)力破壞的危險可能性

由于石油化工裝置的復(fù)雜性，管道設(shè)備常常會遭受外部條件的破壞，又因自身材質(zhì)的缺陷，產(chǎn)生“應(yīng)力破壞”現(xiàn)象。例如低溫脆性斷裂，指的是某一處管道的工作溫度處于溫度低的位置，而此工作溫度又較管道材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度低，長此以往管道韌性下降，這一位置的管道會發(fā)生脆性斷裂。再比如管道在經(jīng)過焊接等機械加工后，管道的基體組織存在應(yīng)力殘留，這將會影響管道的安全性，金屬材料往往容易隨著周圍環(huán)境的變化發(fā)生變質(zhì)現(xiàn)象，出現(xiàn)疲勞、變形和斷裂的可能性大，這種情況同樣也會破壞管道的內(nèi)部環(huán)境，具有很強的危險性，影響管道的安全性。

2石油化工裝置中管道設(shè)計的安全策略與有效措施

2.1減少腐蝕破壞現(xiàn)象

腐蝕破壞現(xiàn)象無非是管道內(nèi)部化學物質(zhì)之間發(fā)生化學反應(yīng)，或是物質(zhì)與管道材質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果。不論是化學反應(yīng)還是電解反應(yīng)，在所有的腐蝕現(xiàn)象之中，都包含了多種可能存在的反應(yīng)機理。由此導致管道內(nèi)壁厚度減薄所引起的均勻腐蝕現(xiàn)象占管道腐蝕現(xiàn)象的比率高達百分之三十。對于此種現(xiàn)象的產(chǎn)生，需要改良管道設(shè)計的使用材質(zhì)，提高管道的耐受性是最佳解決策略，以及采用抗腐蝕性強的管道材料或耐受性高的壁內(nèi)材料，增加管道的壁厚，同時監(jiān)控管道內(nèi)部腐蝕的程度和范圍，采取有效修護措施和防范政策，降低腐蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的可能性。

2.2減少應(yīng)力破壞的可能性

石油化工裝置管道的應(yīng)力破壞現(xiàn)象時有發(fā)生，降低危險產(chǎn)生的可能性，將應(yīng)力破壞現(xiàn)象發(fā)生率降到最低，是有效提高管道安全性的有力措施。應(yīng)力破壞對管道造成破壞，不同于管道內(nèi)壁厚度減薄的發(fā)生時間長，應(yīng)力破壞往往會造成管道開裂，并且應(yīng)力破壞之前不會有任何征兆，一旦發(fā)生應(yīng)力破壞，管道將無法正常運轉(zhuǎn)，危險系數(shù)極高。因此，要制定有效應(yīng)對應(yīng)力破壞的管道設(shè)計方案，根據(jù)管道的脆性性質(zhì)和硬度性質(zhì)，以及管道內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的原因，增強管道抗腐蝕性，并加強日常監(jiān)管和維護，減少開裂現(xiàn)象。

對于低溫脆性斷裂現(xiàn)象，首先要根據(jù)低溫條件和環(huán)境因素，設(shè)計、選擇適應(yīng)低溫的安全性的管道材質(zhì)。保證管道低溫脆性斷裂現(xiàn)象的產(chǎn)生率減小，提高管道運行安全性。另外，因為金屬材料在高溫環(huán)境下會產(chǎn)生變質(zhì)現(xiàn)象，要盡量避免金屬材質(zhì)發(fā)生蠕變失效的狀況，減少其斷裂、變形的可能性，加強管道材料使用的監(jiān)控和把握，控制溫度的變化，選擇更加合適、合理的材質(zhì)，尋找問題的來源并積極處理和解決，提高管道安全性。

2.3防止密封失效，減少有毒物質(zhì)的泄漏

石油化工裝置中的管道密封材料要求嚴格，具有高度的密封性，為的是減少有毒物質(zhì)的泄漏。但不少工廠為偷工減料，采用不配套的管道密封材料進行組裝，對工人的操作要求也不嚴格，往往提高了有毒化學物質(zhì)泄漏的可能性，出現(xiàn)密封失效現(xiàn)象。因此管道設(shè)計應(yīng)要求采用配套合理的管道密封材料，并按要求處理管道分界處，注意密封過程中的操作與實施，考慮材質(zhì)間的相互匹配性，保證密封效果達到最佳狀態(tài)。有效提高管道的使用壽命，確保管道處于良好的密封狀態(tài)，減少有毒物質(zhì)的外泄，不僅為工作人員的生命健康提供保障，還能促進管道正常運轉(zhuǎn)，在帶來經(jīng)濟效益的同時，產(chǎn)生社會效益。

結(jié)語：

石油化工裝置中的管道設(shè)計是裝置安全運轉(zhuǎn)不可或缺的組成部分之一，管道運行中會存在不少安全隱患和安全問題。不論是密封性差導致有毒物質(zhì)的泄漏，還是高強度腐蝕性導致的危險性或者應(yīng)力破壞產(chǎn)生的危險性，都應(yīng)