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摘要：近些年来，石油化工、工业压力管道爆炸泄漏事件层出不穷，给周围居民和工业生产造成生命的威胁和巨大的经济损失，还对石油化工以及相关工业生产造成巨大的负面影响，所以当地政府有必要加强对石油化工和工业用气压力管道的监督和管理，尤其是设计方面。为了保证石油产品以及相关的工业用气的运输一直保持正常状态，有必要在初始的设计阶段就保障其质量。
关键词：石油化工；压力管道；设计
为了更加合理、经济的选择管道设计的材料，管道的设计工作，应该结合其使用的具体要求，选取较为适合的管道材料。应该考虑的是任何的管道设计材料，都应该考虑其在使用过程中有可能遇到的压力、介质温度、腐蚀性等常规的基本问题，才能够在管道的设计与安装阶段，获得较为合理的设计施工方案。
一、压力管道设计的程序及主要内容
压力管道是否安全可靠关系着化工和工业企业的正常生产，还关系着使用者安全，所以其设计还要经过相关部门的审批。只有审批合格的，才能进行压力管道工程的后期建设工作。压力管道设计质量很关键，所以要先对其进行初步设计，在石油化工或工业用气压力管道工程立项之时，政府有关部门就对其所提交的建议书和可行性研究报告进行了审核，经多方人员共同审议后，项目得到批准。压力管道设计人员就要根据这些可行的资料数据进行初步设计。每设计一次或者对设计图纸进行修改，都要向有关部门报告，有关部门同意后，才能进行接下来的具体设计。初步设计的主要内容就是管道的材料，管道线路，相关系统与管道的连接等，在材料方面，要根据被输送对象在各方面的特质，对材料的类型进行选择，然后根据压力管道的长度对材料数量进行估计，还要对压力管道所涉及地段的地下所有管道分布图进行研究，以便使压力管道能尽量避开与其的交错，或者减少其他管道对其的影响。还要对管道连接处以及管道与生产系统连接处进行设计，使其在使用时不会发生泄漏。
二、石油化工和工业用气压力管道设计准则
对于石油化工和其他工业用气压力管道来说，设计时不仅要从局部入手，针对其自身进行设计，还要从整个生产系统出发，对整体进行设计，所以其设计准则有以下三方面。其一，压力管道的其中一部分是埋在地下的，并且每天都要输出大量的石油产品或其他产品，这意味着管道要长期承受这么大的压力，所以在对材料类型进行选择时，要充分考虑材料具有一定的强度和柔性，还要有抗震性能，使其能在发生天灾人祸时，都不会发生泄漏。其二，压力管道输送的物品都是危险物品，像石油属于易燃易爆物品，其他的工业燃气危险系数也很高，所以在设计压力管道时，要对周围的环境进行综合考虑，还要设计相关的安全防范设施，以将危害降到最低。其三，压力管道在长期使用下，总会出现故障，为了避免出现更大的安全事故，还要在平时做好维修与保养工作，为了及时发现，还要设置相关的预警设施。
三、石油化工和工业用气压力管道设计规范
压力管道和相关工业生产所有的设备共属于一套系统，共同对应一套仪表流程图。为了保证系统的设计是合理科学、安全可靠的，在设计压力管道时，要使管道和设备的关系协调统一，不会出现矛盾，也不会对系统生产效率造成影响。管道有的是直接架设在支架上的，为了保证管道不会坠地，造成破坏，还要使支架的强度与支撑力最起码要超过管道和输送对象的总压力。在温度极高的环境中，管道材料和输送对象的共同作用会使管道不能保持原来的状态，所以还要使管道柔性强一些。另外，在一些地震环境下，整个城市都会陷入瘫痪当中，更不用说地下的各种管道了，为了不发生二次爆炸灾害，设计师要充分考虑管道的抗震性能。管道分为两种，一种是地下管道，另一种是空中管道。这两种方式各有自己的优势和缺陷，所以工程师还要根据当地铺设现场的各种环境进行方式选择。不过为了便于维修和养护，第二种方式比较受石油化工企业所青睐。管道和各种装置是交互混杂在一起的，所以对于其安装位置要做好合理的安排，一般在管道旁边或者管道墩子下边安放的是吨位比较重、规模比较大的装置。另外，对于需要进行远距离传输的管道，石油化工企业以及其他工业则比较倾向于将其深埋在地下，这样地面上的空间就相对增大了，并且不用担心人为破坏，但是埋在地下，也就意味着有可能与其他的水管道以及电缆等相遇，并可能会交织在一起，这除了带来安全隐患外，还给维修人员的工作带来麻烦。
四、石油化工压力管道的设计要点
1.压力管道材料设计要点
压力管道材料应根据管道级别、设计温度、设计压力、介质特性以及材料的耐腐蚀性、加工工艺性能、焊接性能和经济合理性等选用。且管道选材需符合现行国家标准和相关技术条件。石油化工装置内压力管道的腐蚀大体上可分为全面腐蚀和局部腐蚀。
全面腐蚀为管道所用的材料，在酸、碱溶液等环境中，管道壁厚随时间延长而减少。一般将不锈钢作为耐全面腐蚀的材料，但其适用范围有限，应针对具体的使用环境具体分析。如18-8系不锈钢具有良好的耐硝酸腐蚀性，但含有Mo的18-8Mo系对氧化性酸的耐腐蚀性较差。而对于硫酸，不锈钢仅限于在很狭隘的浓度范围和温度范围内使用，且需要考虑其管道线速、介质温度、压力、震动等因素。局部腐蚀包括晶间腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀、疲劳腐蚀、氢腐蚀等，在整个石化装置管道腐蚀中占比超过70%。在具体的设计条件下应具体分析材料的抗腐蚀情况，如选用低碳不锈钢以避免产生碳化铬从而降低晶间腐蚀的风险；减少应力集中及热处理消除进而防止应力腐蚀等。
2.压力管道应力分析设计要点
压力管道应力分析设计的本质是研究管道及其元件的强度、刚度及振动，为管道的布置提供安全保障。通过对管系应力、管道振动等力学分析，适当改变管道走向和管道支撑条件，达到满足管道刚度和强度要求的目的。管道的应力分析分为静力分析和动力分析两部分。静力分析是指在静力载荷作用下对管道进行力学分析，主要研究对象为压力载荷和持续载荷作用下的一次应力，管道热胀冷缩和端点附加位移作用下的二次应力，以及管道对设备作用力的计算。目的是防止管道塑性变形破坏，防止法兰泄漏，保证设备、机组的安全运行。动力分析是指往复泵、大型机组管道水锤和冲击载荷作用下的的振动分析。目的是防止管系发生机械共振及疲劳破坏。
3.压力管道布置设计要点
压力管道设计应统筹规划，符合工艺、管道及仪表流程图的相关要求。塔器管道布置应对塔的四周进行功能区分，有利于平台、梯子和吊柱等的布置，便于检修操作。塔顶至冷换设备的管道应“步步低”，不可出现液袋。塔底出口管道与泵连接时，塔的安装高度必须满足泵的汽蚀余量要求。反应器管道的布置应注意流化床反应器的管道需避免催化剂堆积或滞留。管式反应器的管道布置应满足设备管口附加位移的要求，并根据管道的应力分析选择合适的管架型式。空冷器管道在介质进口处不应有液袋。当管道无流量调节时，进口管道宜对称布置，当管道为气液两相流体时，进出口管道应对称布置。
结束语：在石油化工装置的压力管道设计过程中，在满足建设项目的设计条件、要求及国家法律及规范的前提下，综合考虑管道材料的选择，管道的柔性设计，现场施工及后期操作的便利性等因素，保证其安全性，使其能够正常的投入使用，进一步促进我国石油化工产业的发展。
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