化工行業(yè)管道防腐保溫優(yōu)化策略與研究獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘

要】化工行業(yè)管道及相應(yīng)設(shè)備在工作條件下，往往面臨復(fù)雜的內(nèi)外環(huán)境，從生產(chǎn)過程控制和安全等方面考慮，均需要具備良好的防腐保溫性能。目前，隨著化工行業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高，其防腐、保溫性能的性能標(biāo)準(zhǔn)也在不斷加強(qiáng)，這就需要更科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，有效保證施工環(huán)節(jié)的整體質(zhì)量。本文在分析目前化工防腐保溫技術(shù)的基礎(chǔ)上，對其優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，并提出相應(yīng)的施工注意事項(xiàng)，以期提供一定的參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】化工管道;防腐保溫;設(shè)計(jì);施工

1.化工防腐保溫技術(shù)分析

1.1防腐技術(shù)

防腐涂層的應(yīng)用是管道防腐技術(shù)的基本環(huán)節(jié)。通過添加涂層管道的內(nèi)部和外部的表面，它可以凝固成一個(gè)防腐涂層隔離外部環(huán)境，可有效防止管道之間的化學(xué)反應(yīng)和外部環(huán)境的物質(zhì)，以提高管道的防腐性能。同時(shí)，陰極保護(hù)法也是管道材料防腐技術(shù)的一種常見形式。將該方法與上述防腐涂層相結(jié)合，可取得理想的防腐效果[1]。陰極保護(hù)分為外加電流法和犧牲陽極法。外電流法通過連接管道外電源來改變管道的電位，從而避免了管道的電化學(xué)腐蝕。在此過程中，管道與電源負(fù)極相連，輔助陽極與電源正極相連。管道的電位水平將防止外部腐蝕。犧牲陽極原理是將管道外的金屬材料連接起來，形成一個(gè)新的腐蝕槽，而外部連接的陽極金屬發(fā)生腐蝕，從而避免管道腐蝕。該方法主要適用于管道涂料外露部分的保護(hù)條件或外電流電平過低[2]。常用的犧牲陽極材料主要有鋅基合金、鎂基合金和鋁基合金等。

1.2管道保溫技術(shù)

管道保溫技術(shù)的常見形式是通過在管道外包裹保溫層，阻斷管道與外部環(huán)境之間的能量交換，從而獲得相應(yīng)的保溫效果。其中，管道成型和保溫技術(shù)中的管道采用PE外保護(hù)管和管道形成保溫系統(tǒng)，將聚氨酯泡沫塑料灌入外層保護(hù)管與PE外管之間的環(huán)形空間，最終形成整個(gè)保溫管[3]。一次性成型保溫技術(shù)也是一種應(yīng)用較為廣泛的保溫形式。該工藝將放置在保護(hù)層和硬質(zhì)發(fā)泡保溫成型生產(chǎn)線上，通過防腐性能檢測管道實(shí)現(xiàn)一次性成型處理。管道的焊接位置是保溫的薄弱環(huán)節(jié)。管道焊接保溫技術(shù)是指管道焊接連接完成后的防腐保溫初始處理，管道防腐保溫端部的防腐和保溫，以及保溫材料在專用容器中的混合過程。材料發(fā)泡完成后形成聚氨酯泡沫，材料固化后用修補(bǔ)套構(gòu)建保溫層。

2.化工防腐保溫優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

2.1防腐層和保溫層的選擇

在管道防腐涂料的選擇過程中，應(yīng)首先選擇性能良好的防腐涂料。涂料的選擇應(yīng)考慮其保溫性、穩(wěn)定性、耐久性、機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕性等，同時(shí)還要考慮涂料材料的實(shí)際應(yīng)用，以便于施工和現(xiàn)場聯(lián)合涂裝作業(yè)。管道涂料選擇合理性的主要評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括原料、涂料工藝、使用壽命、成本等。首先，為了保證管道的防腐性能是合理的，它可以保證涂層有合理的使用壽命。同時(shí)要考慮涂料選擇的經(jīng)濟(jì)性，以降低工程造價(jià)。在管道保溫層的設(shè)計(jì)和施工中，保溫材料的選擇應(yīng)以導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫性能好為基本性能指標(biāo)，盡量保證材料的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性。目前常用的管道保溫材料有硬質(zhì)聚氨酯泡沫、玻璃纖維被、疏水性硬質(zhì)巖棉殼等。在使用此類保溫材料的過程中，應(yīng)充分考慮保溫層與管道防腐涂層的適應(yīng)性，從而形成一個(gè)協(xié)調(diào)的防腐保溫系統(tǒng)。保溫層的厚度應(yīng)盡量根據(jù)經(jīng)濟(jì)厚度的計(jì)算結(jié)果來確定。對于某些特殊的外部環(huán)境溫度條件，可適當(dāng)增加保溫層厚度。

2.2陰極保護(hù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在化工管道的陰極保護(hù)中，通常采用強(qiáng)制電流法來提高管道的整體防腐性能。具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程要實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)目標(biāo)：1.外部電流水平應(yīng)適應(yīng)化工管道防腐要求，充分滿足陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求，并有一定的電流裕量，以適應(yīng)管道運(yùn)行條件變化對腐蝕的要求。2.輔助陽極系統(tǒng)應(yīng)與管道的使用壽命一致，以保證管道的有效性，避免外部腐蝕，輔助陽極應(yīng)定期檢查和更換。

3.襯里管道布置的一般要求的注意事項(xiàng)

襯里管道設(shè)計(jì)時(shí)除了要滿足流程的要求，根據(jù)所輸送介質(zhì)的壓力、溫度、流體特性和外部各種荷載等條件布置外，在考慮管道布置時(shí)還要統(tǒng)籌規(guī)劃，做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，滿足施工、操作、維修等方面的要求。

（1）內(nèi)襯管道應(yīng)沿地面或架空敷設(shè)。必要時(shí)可敷設(shè)在坡度不小于2‰的溝槽中。管道敷設(shè)應(yīng)有一定的坡度，避免介質(zhì)在管道中積累。管道應(yīng)采用“逐級高”或“逐級低”的無袋布置，否則應(yīng)根據(jù)運(yùn)行維護(hù)要求設(shè)置放空、放凈。

（2）內(nèi)襯管上的法蘭不應(yīng)布置在設(shè)備、泵及運(yùn)行通道上方，以免對人及設(shè)備造成傷害。若不可避免，應(yīng)在法蘭連接處增加安全防護(hù)措施。

（3）襯管應(yīng)考慮支撐點(diǎn)的位置，應(yīng)靠近法蘭接頭和閥門，盡量采用卡箍式支撐和吊架。如必須采用焊接型式，應(yīng)在襯里操作前進(jìn)行焊接。

（4）多層管廊上輸送腐蝕性介質(zhì)的非金屬內(nèi)襯管道應(yīng)布置在下層。

（5）內(nèi)襯管道不得布置在臨近高溫管道的位置，也不得布置在高溫管道上方有熱影響的位置。內(nèi)襯管不得靠近沒有保溫的熱介質(zhì)管，以免損傷內(nèi)襯。

3.1襯里管段長度的設(shè)置

非金屬襯里直管及其部件的端部由金屬法蘭連接，現(xiàn)場施工中可自由切割和焊接。內(nèi)襯管在廠家按圖紙加工，整體交付。為保證管道設(shè)計(jì)和三維建模的順利進(jìn)行，便于后續(xù)采購、制造、安裝、維護(hù)和更換，在設(shè)計(jì)初期對內(nèi)襯管段長度和規(guī)格進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范。在催化劑生產(chǎn)裝置廢氣處理項(xiàng)目中，根據(jù)前期生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和HG/T20538等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，最終設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)長度為100，200，300，500，1000，2000mm。內(nèi)襯鋼管規(guī)格較少，便于施工單位對材料進(jìn)行備份，避免因施工錯(cuò)誤導(dǎo)致設(shè)計(jì)長度與現(xiàn)場不符，大量更換內(nèi)襯鋼管，造成浪費(fèi)。

3.2襯里管線調(diào)節(jié)段的設(shè)置

由于非金屬管道的安裝有特殊要求，所以在非金屬管道的安裝上應(yīng)給予更多的重視。為便于現(xiàn)場安裝，可將襯里管道的直管及管道組成件一端連接型式設(shè)置為固定法蘭，另一端為松套法蘭。松套法蘭包括對焊和平焊兩種。由于它們之間密封面的厚度不同，在項(xiàng)目采購時(shí)應(yīng)確定直管活套端法蘭的形式，以確定螺栓長度。一般情況下，如果管道方向是三個(gè)方向的，管件一端和直管段應(yīng)設(shè)置疏松法蘭。特殊角度彎頭或襯管旋轉(zhuǎn)一定角度后安裝時(shí)，應(yīng)考慮法蘭螺栓孔數(shù)和旋轉(zhuǎn)角度的可行性。為避免因設(shè)計(jì)失誤而導(dǎo)致安裝失敗，建議采用松套法蘭。

3.3襯里管的沖洗、吹掃

襯里管道應(yīng)設(shè)置沖洗、吹掃管線。當(dāng)管內(nèi)流體為酸、堿等腐蝕性介質(zhì)時(shí)，拆卸或檢修之前首先要進(jìn)行沖洗、吹掃，沖洗水不能亂排，需通過專門的收集管道進(jìn)行收集處理。當(dāng)襯里管道內(nèi)介質(zhì)為漿液時(shí)，為防止裝置停車時(shí)漿液積聚在管道內(nèi)堵塞管道和閥件，在漿液管道靠近設(shè)備管口處應(yīng)設(shè)置沖洗、吹掃管線，以便漿液從管道中排出。管線上可能出現(xiàn)漿液聚集、堵塞的閥門、管件處應(yīng)考慮設(shè)置沖洗、吹掃措施，并滿足PID要求。漿液管道的沖洗或吹掃管道應(yīng)從漿液管的頂部接入，且第一道切斷閥宜靠近主管，以避免出現(xiàn)死區(qū)。

3.4閥門設(shè)置、調(diào)節(jié)閥配管

襯管閥門應(yīng)該水平安裝在最高位置。當(dāng)管道有分支時(shí)，應(yīng)將閥門設(shè)置在分支匯合處附近，以減少盲區(qū)。調(diào)節(jié)閥應(yīng)設(shè)置在管路的最高點(diǎn)，這樣在關(guān)閉調(diào)節(jié)閥時(shí)，調(diào)節(jié)閥兩側(cè)的漿體可以排出，防止堵塞。沖洗管路應(yīng)設(shè)置在控制閥前管路的最低點(diǎn)，定期沖洗掉控制閥前的沉