化工管道材料的設計與選用解析

李莉(天津渤海化工集團規劃設計院， 天津 300450)

化工管道材料的設計與選用解析

李莉(天津渤海化工集團規劃設計院， 天津 300450)

為了保障化工裝置使用質量，有必要對管道材料的設計進行優化，選用最佳的管道材料。管道的設計是否合理、是否科學直接影響到化工裝置的使用安全，所以有必要考慮、分析化工管道材料的設計以及選用原則。本文主要對管道材料設計以及選用的基本原則以及管道材料配件的設計以及選用要求進行論證。

化工管道；設計；選用

1 管道材料設計以及選用的基本原則

由于化工管道材料具有一定的特殊性，所以需遵循以下原則設計以及選用管道材料：化工管道材料的設計、制造以及檢驗等過程均需要根據GB50316(2008年版)的規定要求開展，若化工管道材料類型為ASTM材料，則管道材料的設計、制造以及檢驗等過程應當根據ASMEASMEB31.3以及B31.1中的條約規定開展；對于低溫管道，需根據ASMEB31.3之中的相關規定判斷該管道材料是否需要進行低溫沖擊試驗，若需要實驗，則需根據ASMEB31.3之中的相關要求規定判斷實驗結果是否合格；若壓力管道若需輸送腐蝕介質，則需選用耐腐蝕性高的管道材料，為了確定材料需先獲取均勻腐蝕，均勻腐蝕通常可通過介質對管道材料的腐蝕速率確定，但由于部分介質具有一定的特殊性，比如說介質為應力腐蝕或者是局部腐蝕等等，所以一定要根據實際情況確定管道材料；根據危險程度的不同，使用不同的化工管道材料，比如說壓力管道若需輸送液化烴以及危險程度非常高的介質，必須由優質鋼制成，若為輸送可燃介質，則應避免使用沸騰鋼材料；若由低合金鋼或者是碳鋼制成的化工管道，不僅需要輸送含有氫氣的介質，同時操作溫度超過200℃，需以管道材料的最高操作溫度為基礎，為管道增添20℃到40℃的溫度和含氫氣介質分壓，再根據Nelson曲線確定以及選用抗氫鋼材。

2 管道材各組成部分的設計以及選用要求

2.1 管道與組成件

現在我國大部分的化工管道材料以及各組成件均需要按照GB、HG之中的標準規范確定材料類型以及材料尺寸，另外若化工管道材料以及各組成件是由ASTM材料制成，則需要遵守BS、ASTM以及API中的規范標準，根據規范要求確定材料類型以及材料尺寸。化工管道材料以及各組成件需少使用或者是不使用DN550型號、DN65型號以及DN90型號等應用經驗少、使用范圍小的管管道直徑標準。管道組成件一般包括閥門、墊片以及法蘭等。其中閥門通常可分為止回閥、疏水閥、截止閥以及蝶閥、閘閥等等，可謂是形式多樣，所以選擇以及確定閥門型式已經成為管道材料設計工作的重中之重。為了優化管道材料設計，確定閥門型式，相關工程師除了要了解各種閥門的相關標準要求、性能特點以及結構型式之外，同時還需要了解工程實際情況以及閥門應用環境，這樣才能夠使閥門的特性真正發揮出來，提升管道材料設計質量。閘閥是最為常見、應用范圍最廣的閥門，相比于截止閥，閘閥不僅密封性強、啟閉力小，同時流阻小，安全可靠，常用于普通開關，但需注意的是，若管道直徑較大則需應用其他閘門類型，不可應用閘閥；節流閥以及截止閥由于能夠控制流體流量，具有一定的調節作用，所以多應用在有流體流量調節需求的部位；止回閥由于可以根據介質本身的流動情況自動的開閥瓣或者是閉閥瓣，所以通常應用于有防介質倒流需求的部位。

2.2 端面連接

對焊連接、咬合連接、螺紋連接以及法蘭連接、承插焊連接這是幾種較為常見的化工管道連接方式，需注意的是所有的管道均需要使用焊接方式連接之后才能夠使用其他方式連接。其中若管道材料需使用NPT螺紋連接，如果螺紋類型為55度的密封管螺紋通常需根據GB/T7306.2中的相關條約確定管螺紋的尺寸以及牙型，如果螺紋類型為60度的密封管螺紋通常需根據ASMEB1.20.1或者是GB/T12716中的相關條約確定管螺紋的尺寸以及牙型。

2.3 氧氣管道材料

通常需以GB50030條約為基礎設計以及選擇優化氧氣管道材料。由于氧氣管道材料種類眾多，同時各材料的特性各不相同，所以需要基于使用溫度確定氧氣管道材料種類，比如說，基于Inconel600準則制作而成的化工管道材料，可應用于使用溫度超過200℃的場所，按照304或者是304L準則制作而成的化工不銹鋼管道材料，可應用于使用溫度不超過200℃的場所等等。氧氣管道首要的閥門選擇類型為全通徑閥門，同時該閥門需應用具有膨脹性的聚四氟乙烯或者是石墨填充，另外閘閥、快閉型閥門以及快開型閥門不可以應用于氧氣管道中，并使用焊接方式連接氧氣管道材料、閥門和各個組成部件。

3 結語

管道材料的設計以及選擇不僅與化工裝置的可靠性、安全性、科學性以及環保性有著直接的影響，同時又與化工設備的建設投資息息相關，直接影響到化工設備裝置的成本、造價。由此可以見得，優化管道材料的設計以及材料選用具有極強的現實意義。

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