化工裝置中夾套管管道的配管設置

胡承誠

（國家能源集團神華工程技術有限公司安徽分公司，安徽合肥 230009)

化工行業包含著多個領域，其中最為看重管道設計的領域是石油運輸領域。在石油運輸領域中，管道一般是來運輸石油的，而石油屬于高危性液體，因此對于運輸石油的管道設計格外的看重。一般來講，運輸石油的管道通常是雙層的，一方面是為了避免一層管道不結實導致石油泄漏，另一方面是管道能對所運輸的介質起到一定程度的保溫作用，使被運輸的介質在運輸過程中不會因為周圍溫度過低而導致介質凝結的現象，既保護了管道的堅韌性也保證了介質不泄漏的安全性。細化來講，在石油化工產業中，利用管道來運輸某種介質時，常常會出現由于介質本身具有特殊性而導致在運輸的過程中不可避免地有一些介質攀附在管道壁上，這時如果管道的設計和材質沒有按照介質的特性而建造的話，極有可能會發生行業失誤，除去介質有可能具有黏性攀附在管道壁上這一因素，影響介質輸送的原因還有可能是由于管道建設時沒有充分考慮到管道的保溫功能，對于一些在溫度高的情況下才能順利運輸的介質來說，夾套管管道的設計不能滿足隨時調控溫度的要求，極有可能會因為管道質量和功能的不合格而造成的運輸失誤以及最終石油或者其他液體介質質量的不合格。在普通的化工裝置中，除了管道設置以外還有其他的工藝設置，即使管道設置很普通，但是在化工行業運輸的過程中還是起著不能代替的重要作用?；ぴO置分許多種，其中夾套管的設置在化工設置中是比較特殊的裝置，夾套管管道的特殊性源于它本身的設計以及運送介質的特殊性，它和普通的管道大體上是一致的但是又有所區別，在夾套管管道的設計中，只有真正地了解了夾套管的重要性以及特殊表現，才能從根本上提高設計技術。

1 對化工裝置夾套管管道的發展概述

夾套管之所以能夠一直在化工行業中保持著被持續應用的地位，主要是得益于夾套管自身強大的優勢，在運輸行業中，這種優勢無疑會最大限度體現出來。一般的管道體作為普通管道運輸平常的沒有特性的液體或者氣體時，管道自身并不需要有多么突出的優勢，但是在石油運輸中，一般的普通管道并不能滿足石油運輸的條件，相反還會因為管道質量的低下而造成一系列的失誤，這時運用夾套管運輸的好處則顯而易見。夾套管是由兩個管子組成的，并且這兩個管子都是空心的，由于兩個管子半徑相同并可以把兩個管子套在一起，這樣一來，不僅解決了運輸物質泄漏的問題，因為管道共有雙層所以保溫功能相比于其他普通管道的作用要好。運輸的液體一般來說都是對化工行業的發展十分重要的物質，在運輸過程中，如果管道是普通管道的話，則會一邊流動一邊散熱，這樣不僅大大降低了液體的質量，同時也會沖擊化工工業的生產，使其生產穩定性遭到破壞。并且由于夾套管是由雙層管道組成的，因此在設計時會有一定的難度和復雜性。正因為夾套管本身極具特殊性，因此在設計的過程中為了能夠使夾套管發揮相應的作用還需要注意多方面技術的配合，兼顧夾套管多重功能的發揮。在夾套管的設計過程中，由于夾套管主要作用是運輸介質，因此要考慮到對介質的保溫作用，并且由于輸送的介質大部分為液體，所以在設計時應該最大程度保證管道能夠正常的通行，保證其流暢性，除了對夾套管管道技術有所要求之外，對于夾套管管道材料的選擇也應該有所側重，盡量選擇具有保溫功能的材料，最大限度地保證液體在運輸過程中不會因溫度低而造成凝結的現象，另外管道自身要具備受熱均勻的能力，只有保證管道受熱均勻，液體才不會因為溫度驟降而發生形態的改變。如果管道的選材沒有經過特殊質檢，那么當管道受熱不均勻時，根據熱脹冷縮原理來看，管道的某一部位也會因為溫度的變化導致管道的承壓能力有所改變，這一現象不利用管道的長期使用，而夾套管的設計就是為了彌補這一空缺，使得被運輸的液體能夠因中間介質的保護而不受影響的運輸，最終不影響化工行業的工程 進度。

2 夾套管的優勢以及被應用的領域中的問題

2.1 夾套管自身具有良好的保溫功能

在化工生產中，最常用的推動化工行業發展的一種物質是石油，可以說化工行業的生產和發展與石油是息息相關的，雖然石油資源目前在我國還有一定的儲備量，但是由于石油本身的特性使得石油運輸行業在不斷地想盡辦法，以便于石油的運輸能夠又多又高效。關于石油的運輸方式，最常見也是最通用的就是管道運輸，石油具有流動性但石油也是易燃易爆的液體，因此在石油的運輸過程中要時刻注意運輸的安全問題，以免無意中的失誤帶來不可估量的損失。在化工行業的運輸過程中，最常見的運輸裝置則是夾套管，夾套管由于是由兩層管道組成的因此較普通管道的保溫作用更加明顯。石油在運輸的過程中難免會因為外界的影響而產生受熱不均的現象，在石油發生這一現象的同時，如果不及時采取措施避免這一現象的發生，那么極有可能會因為熱度發生改變而導致最終運輸的失敗，或者是大大降低了石油的使用效益，延誤了化工行業開展工作，當產生受熱不均現象時，夾套管的作用就顯而易見了，由于夾套管的中間部位是空心的，因此可以在中間部位上填充一定量的介質，從而防止因受熱不均而導致管道的承壓能力發生變化。用最高的效率來保障石油熱損耗的降低，使得管道能夠一直處于恒溫狀態，不被外界的溫度變化所影響。尤其是在高溫領域的應用，對于調節溫度變化十分有效。但是夾套管也有相應的缺點，例如當石油在運輸過程中發生泄漏時，由于管道有雙層密封性，處理泄漏的液體并不十分容易。

2.2 夾套管中介質的填充成本比較高

即使夾套管能夠在運輸石油的過程中保證石油一直處于恒溫狀態，但正因為保持恒溫狀態因此在夾套管中填充的介質比較特殊，因此填充的成本相對來說也比較高。通常來講，在夾套管中填充介質一般為熱媒以及蒸汽，然而這兩種介質都屬于成本較高的介質，因此為了滿足與其介質能夠匹配的管道設備，需要付出更多的精力。熱媒和蒸汽與夾套管是一種互為代替的狀態，但由于目前替換技術要求比較高，因此需要付出極大的成本才能完成替換，同時也正因為二者可以替換的特殊性，不能找到其他相匹配的設備，所以當管道出現一些問題時，很難找到另外的替代物。由于管道運輸的物質的特殊性，因此對于管道的制備材料也有很高的要求，必須要有高品質的材料來制備管道，才能保證管道的質量。

3 夾套管管道的構造

3.1 夾套管管道的設計

在夾套管管道的設計中，其中尤為看重管道的尺寸大小。在化工行業的石油運輸過程中，管道的尺寸不僅會影響石油的運輸效率，也會影響石油在運輸過程中受到高溫壓力的作用，因此在夾套管的管道設置中，為了避免石油在運輸過程中發生不必要的失誤，對于管道的尺寸大小設計標準極為嚴格。夾套管的尺寸對石油運輸的具體影響在于管道尺寸不同會改變運輸物質的特性，在運輸過程中由于高壓發生變化，因此被運輸的物質特性受到高壓壓迫之后的自身特性也會相應地發生改變。并且物質容易受到熱脹冷縮現象的影響，尤其是對于化工行業的運輸物來說，物質特性一旦發生改變，最終會影響化工產品的質量，更有甚者還會因為物質特性完全發生改變而不能用于化工工業的建設。夾套管的尺寸和設計位置稍微的發生一些偏差就可能導致一系列的后果。除此之外，夾套管的長度和寬度如果設計不標準也會增大或者減小管道自身的壓力，假如管道自身的壓力受管道長度的影響而不斷增大，那么運輸物的熱損耗也會逐漸擴大，屆時夾套管的保溫作用跟不上熱損耗的增大，最終導致運輸物熱量的喪失。按照以上的問題通過實踐最終得出管道的尺寸應該始終控制在十五分米之內，才能保證夾套管作用的發揮。

3.2 夾套管管道包含的種類數目

夾套管管道的設計并不是由一種管道類型組成的，而是根據不同運輸物或者化工行業的需求不同分為多種類型。由于常見的夾套管的填充物為熱媒，那么則根據熱媒的種類，可以將夾套管大致的劃分為三種類型，這三種類型分別是熱媒、熱油和蒸汽，利用這三種熱媒作為填充物，既可以保障夾套管管道的保溫功能一直發揮作用，并且由于這三種類型的原理大體上是一致的，因此也可以將這三種熱媒類型互為代替，但是在利用過程中要注意化工產業的環節是否相同，不同的環節之間利用夾套管保溫的介質是不同的。

3.3 夾套管的熱應力

導致夾套管熱應力數值出現變化的主要因素還是因為管道的內管和外管所接觸到的介質不同，因此內管道和外管道都會有不同程度的受熱不均，當內外管道彼此的受熱均勻程度不同時，內管道和外管道承受的壓力就不盡相同，在這種情況下，為了能夠保證液體的安全運輸，就要分別對內管道和外管道的熱應力的數值進行測量，不能因為直徑相同就默認為內外管道的熱應力數值相同。當計算出的內管道和外管道的熱應力數值不相同時，相應的一些局部區域則會因為誤差而發生膨脹的現象，而夾套管內的膨脹可隨著壓力進行位移，因此為了避免發生這一現象，就要盡可能地縮小外管道的直徑，縮小內管道和外管道二者之間的差距，以此來預防受熱不均現象的出現。

3.4 在夾套管管道相互連接處應用的材料

由于夾套管管道的特殊性，不僅要對管道內產生的壓力有足夠的承受能力，還要及時地調整保溫作用，因此對于夾套管管道建設材料的選擇也需要十分的慎重。在對夾套管進行焊接的同時還要注意到夾套管的材質特性，材質特性決定了其焊接方式，夾套管對于材料的選擇并不是完全相同的，由于內管道和外管道的接觸物不同，因此內管道和外管道的材料選擇也是不同的，內管道一般直接接觸到需要運輸的物質，因此在選材時要注重對腐蝕性的抵抗并且還要選擇有較強抗壓能力的材料。但無論是內外管道，在選材時都要注重對厚度的選擇，盡量選擇較厚的材料，避免被腐蝕，除此之外，對內外管道的配件的焊接一般都是運用對焊的方式，這樣才能保證配件之間的堅韌度。

3.5 夾套管連接時對坡度和跨度的要求

一般來說，在夾套管的鋪設過程中，難免會遇到一些有坡度的鋪設方式，對于習慣了平鋪的夾套管來說，鋪設有坡度的夾套管也是一項難題，首先平鋪時不必考慮管內運輸物質的流速或者流向問題，但是在遇見有坡度的鋪設時，這些問題要逐一考慮到，要保證夾套管內的介質和遇到的坡度的方向始終是相同的，并且還需要單獨設置疏水閥，以便于每個夾套管都能夠及時地疏散聚集的水汽。由于每節夾套管的內外受壓力度不同，內管道與外管道有膨脹誤差，因此夾套管的長度需要根據管道的布置來進行決定，通常來說，一節夾套管的長度都會小于6m，夾套的閥門也要經由跨接管串接，而跨接管的連接要使用法蘭，對于水平的夾套管來說，通常有三種辦法來進行跨接管的連接。

4 夾套管中配件的選擇原則

在進行夾套管配件的選擇時，要觀察到不同連接管之間的不同連接方式，一般情況下，選擇三通是基于夾套管中支管的直徑大小，并且三通的剖面一般都是由橫剖和縱剖方式為主，因此在選擇三通時還需要結合夾套管的使用情況進行合理的選擇。夾套管的內管使用的彎頭通常都會選擇標準彎頭，在沒有特殊情況下，標準彎頭的半徑應完全符合內管的彎道處的大小標準，但在選擇彎頭或者安裝彎頭的過程中還需要注意一點，那就是內管道和外管道要有一定的間隔，并且符合計算出的熱應力數值。另外在內管道的設計過程中，必須要有相應的以普通標準為40mm的定位板對其管道進行定位，并且定位板的選擇材質一定要和內管道材質是一樣的，這一舉措是為了預防內管道與外管道的偏心，以上則是夾套管配件的選擇原則。

5 結語

化工行業中由于運輸物質的重要性而導致夾套管的建設逐漸得到重視，夾套管的主要作用還是能夠對運輸物進行保溫并且最大限度地保障運輸過程的安全性，夾套管的應用在化工行業中起到了不可或缺的作用，因此應對夾套管技術進行更進一步的探索。