化工設計過程中管道材料的選用分析

傅 蒙

（西北化工研究院設計所，陜西西安 710000）

化工設計過程中管道材料的選用分析

傅 蒙

（西北化工研究院設計所，陜西西安 710000）

我國改革開放以來，經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，使得各行各業(yè)也隨之發(fā)展，化工行業(yè)也在一定程度上得到較大的發(fā)展。快速發(fā)展的化工行業(yè)，在一定程度上給人民的生活帶來了許多便利，提高了人民的人生活水平，進而促進了社會經(jīng)濟的發(fā)展，漸漸成為經(jīng)濟社會發(fā)展的一個重要支柱性產(chǎn)業(yè)。化工行業(yè)的重要性隨之增加，有關部門對化工行業(yè)的管道進行建設時，對其材料的選擇也越來越慎重，科學技術水平的提升，也在一定程度上為化工管道材料的選擇提供給了技術支持。對化工設計過程中管道材料的選擇進行全面的分析，并指出應注意的問題。希望對化工行業(yè)在管道建設的過程中提供借鑒。

化工；設計過程；管道材料；選用；分析

社會經(jīng)濟的發(fā)展，帶動了各行各業(yè)的發(fā)展。同時也帶動了工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)在人們的生活中，社會的發(fā)展中，國家的發(fā)展中的作用越來越重要。化工行業(yè)作為工業(yè)領域中的一個部分，在工業(yè)發(fā)展中有著舉足輕重的作用。在化工行業(yè)地位提高的同時，各界對其的發(fā)展要求也越來越高，所以化工在設計過程中的管道材料的選擇也越來越重要，化工工廠中的化學原料有許多危險的藥劑，所以化工管道材料選擇的好，才能保證化工工廠的正常工作的運行，才能越來越平穩(wěn)且有效的促進人民生活水平的提高，進而促進社會的發(fā)展。

1 合理選用化工管道材料

1.1介質(zhì)的特性和介質(zhì)的工作參數(shù)的重要性

在對化工管道建設的材料進行選擇時，一定要注意介質(zhì)的特性和介質(zhì)的工作參數(shù)。介質(zhì)的特性是指管道材料一定要選取，沒有危害性的，沒有有毒的成分，發(fā)生易燃易爆的危險性要低，同時管道材料的抗腐蝕性要高。由于化工工廠的管道都是運輸一些腐蝕性比較高的原料，所以對管道材料的抗腐蝕性的要求比較高，這樣才能保證管道的使用壽命[1]。降低化工工廠對管道的投入成本。從而提高化工工廠的企業(yè)利潤。介質(zhì)的工作參數(shù)是，在具體的工程設計中要結合具體的實際，同時還要根據(jù)有關規(guī)定設計管道溫度和壓力。

1.2在管道建設中材料的選取要符合相關規(guī)定

在建設化工管道的時候，由于化工管道對各項指標的要求都比較高，所以就要選擇符合相關規(guī)定的材料，管道的建筑材料的物理性質(zhì)、力學性質(zhì)、防腐性質(zhì)等都要達到要求的標準，不能應付了事。

1.3管道材料選取的經(jīng)濟標準

在化工工廠的建設中，管道建設是最基礎的設施建設，所以降低管道投入的資金，就會在一定程度上降低整個工程的資金投入，提高化工工廠的經(jīng)濟效益。所以在選取管道建設的材料時，一定要選擇經(jīng)濟適用的材料，并且選擇方便購買，貨源豐富的材料工廠進行原料的購買[2]。

2 化工管道材料的選取原則

首先化工工廠在進行管道建設時，選取的建設材料，一定要符合有關部門的相關規(guī)定，要對每個要求都嚴格把關，選取最符合要求的建筑材料。在對不同介質(zhì)進行運輸時，要選擇不同的管道材料對管道進行建設。例如：在運輸危險度較高的介質(zhì)時，管道的建設要選擇鋼來建設。其次，在運輸有腐蝕性的介質(zhì)時，管道的建設要選取抗腐蝕性高的材料進行建設。要對管道的受腐蝕情況進行全面的考慮，最后選取最適合的管道建筑材料。再次，管道在使用的過程中，受熱的溫度要符合相關規(guī)定，溫度不能超過規(guī)定的最大值[3]。還有在建設低溫管道的時候，要對具體的情況進行試驗，得出試驗的結論后，依據(jù)實驗結果對材料進行選擇。最后，在符合諸多要求之后，管道在建設的過程中，對管道的厚度也有一定的要求，管道的厚度不宜太厚，也不宜太薄，要充分考慮管道的抗腐蝕性。

3 耐熱材料的選取

耐熱材料，從字面上的意思理解就是，要選擇耐熱性能好、抗氧化性能好、抗氣體腐蝕性好的建筑材料。高溫鋼管的耐熱性就非常好，但是其抗氧化的性能較低，在工廠的工作進行運作的過程中，鋼管的表面會有一層氧化膜的形成，但是氧化膜的保護作用不強。這些元素的氧化過程都會比其他金屬元素的氧化過程快，會在鋼管的表面，盡早地形成一層保護膜，組織氧化對鋼管的侵蝕速度，從而增加鋼管的抗氧化性[4]。還有一種鉬元素跟鉻元素結合后會產(chǎn)生一種合金，這種合金的抗氧化性比單獨的鉻元素的抗氧化性高，所以在是由化工工廠的管道建設中經(jīng)常使用。

4 低溫材料的選取

在化工管道的建設中有的需要耐溫，但有的需要的缺失耐低溫。一些介質(zhì)要在低溫中才能得以保存，低溫的溫度一般在零下二十度到零下一百九十六度之間。所以要求化工管道的抗低溫性也要高。在抗低溫的化工管道進行建設時，不能都采用用一種材料。每個低溫溫度段對材料的要求也不一樣，在零下二十度到零下四十度之間，管道的建設要避免對碳素鋼材料的選取。在零下四十度到零下七十度這個低溫溫度段中，不適合使用低合金鋼管材。在零下七十度到零下一百九十六度，這個低溫溫度段中不能使用合金鋼管材。這三個溫度段對分別對管道的材料有特殊的要求[5]。在管道建設的過程中要注意把握。在低溫的環(huán)境中，低合金和碳素鋼管材的性能會急劇下降，不能很好地實現(xiàn)在常溫環(huán)境中的功能，同時在低溫環(huán)境下的受破壞的可能性也會增加，所以在低溫環(huán)境中保證管道材料的性能是建設耐低溫管道工作的重心。

5 高溫材料的選取

在化工工廠的生產(chǎn)過程中，除了會在低溫環(huán)境中進行工作，還會在高溫的環(huán)境中進行工作，所以在高溫環(huán)境的化工工作過程中，對剛到材料的選擇一定要抗高溫性高，才能保證化工工作的正常進行。在對高溫材料進行選取時要注意四點內(nèi)容。其一是，材料的屈服強度要隨著溫度的升高而降低，也就是說，在管道溫升高時，材料的屈服度就要降低，這樣才能保證管道的質(zhì)量。材料的塑性要隨著溫度的升高二升高。這兩種性能在高溫下的要求是完全相反的，在對材料進行選擇時，一定要分辨清楚。其二是，材料的承載能力和力學性會隨著使用時間的增加而變?nèi)酢Ｆ淙牵牧系目估瓘姸纫S著溫度的身高而降低，這樣才有利于延長管道的使用壽命。材料的受腐蝕性會隨著溫度的升高而升高[6]。溫度越高，管道的受腐蝕性會越嚴重。所以在對管道建設材料進行選擇時，要選擇抗腐蝕性高的材料。

6 非金屬材料的選取

6.1非金屬材料的選取原則

當化工管道運輸?shù)氖且恍┯懈g性的介質(zhì)時，就要選取非金屬材料對管道進行建設，因為，金屬性的材料的抗腐蝕性都較低，可也說是沒有。這樣會在化工生產(chǎn)的過程中產(chǎn)生危險，所以就要選擇非金屬性的材料。選取非金屬性的材料時要根據(jù)兩種要求進行選取。其一是材料的壓力特性和溫度特性要可以滿足化工的要求。其二是預防非金屬材料在溫度變化時脆化現(xiàn)象的發(fā)生。為了滿足這兩點材料選取的要求就要對不同性能的材料進行選擇。

6.2塑料襯里材料的選取

通常情況下，化工工廠在生產(chǎn)的過程中，塑料襯里的受熱度會控制在一百二十度以下。聚丙烯和聚四氟都是可以作為塑料襯里的選取原料，在選擇塑料襯里時不僅要考慮到溫度對材料的影響，還要考慮其他外部環(huán)境對材料的影響。化工工廠在對塑料襯里進行材料的選擇時，要充分結合本工廠的生產(chǎn)實際[7]。選擇最適合本工廠生產(chǎn)工作的材料對化工管道的襯里進行建設。

6.3運輸硫酸管道材料的選取

眾所周知，硫酸的腐蝕性很強，所以在管道運輸?shù)氖橇蛩徇@一類的介質(zhì)時，就要對管道的建設進行材料的選擇。通常情況下，在對硫酸含量為95%～98%的硫酸進行運輸時，管道的溫度不宜超過20°，也不宜太低，操作時的壓力最好是在0.2pa左右，應選取20號管道材料進行管道的建設。硫酸亞鐵形成的保護膜，對碳鋼的抗腐蝕性非常重要，硫酸亞鐵保護膜的好壞，直接影響碳鋼的抗腐蝕性。由于硫酸亞鐵保護膜的重要性，所以為了保護硫酸亞鐵保護膜要嚴重控制硫酸的流動速度。

6.4運輸氧氣管道材料的選取

化工管道在運輸氧氣介質(zhì)時，管道的建設材料一般會選擇碳鋼或者不銹鋼這兩種材料。根據(jù)管道設計時溫度的影響和壓力的影響，一般會選擇GC2類型的管道。由于氧氣是一種助燃的氣體，在運輸氧氣的過程中，如果發(fā)生泄漏與其他氣體混合，可能會導致爆炸的情況發(fā)生，一旦有意外的情況發(fā)生，氧氣的運輸工作就會停止，造成經(jīng)濟上的損失。基于以上原因，對運輸氧氣的管道建設選取材料時，要注意兩點問題。一是壓強的情況，二是流速的情況。具體的選擇還要結合具體的壓強情況，選擇最適合的管道材料對管道進行建設。

6.5運輸鹽酸管道材料的選取

鹽酸和硫酸一樣，同樣具有腐蝕性，所以選擇運輸硫酸的管道建設材料時也要慎重考慮。聚丙烯這種材料的抗腐蝕性特別高。無論是溫度的變化還是壓強的變化，都不容易對其的抗腐蝕性起到影響。所以在運輸鹽酸的時候，運輸管道的建設一般選取的材料是聚丙烯。聚丙烯的導入率低，所以聚丙烯的保溫效果好。同時聚丙烯還具有，熔口強度比較高的特點，在管道的使用過程中，管道斷裂的情況發(fā)生的可能性會大大降低。在一定程度上會延長管道的使用壽命，減低化工工廠在管道建設方面的資金投入。聚丙烯的質(zhì)量較輕，使用的過程非常便利，成本低，所以在管道建設的過程中的使用頻率會增加[8]。但聚丙烯同時也有一定的缺點，例如：聚丙烯比較容易受到外界環(huán)境的影響，可能會降低聚丙烯本身的性能。

6.6苛性鈉堿液管道材料的選取

苛性鈉堿液也會在一定程度上對運輸管道造成的破壞，通常發(fā)生的情況可能會使管道裂口并損壞，所以，在運輸苛性鈉堿液這一介質(zhì)時，要對氫氧化鈉驚醒溫度和濃度的控制，確保管道使用的安全性。

7 結語

綜上所述，化工行業(yè)的重要性顯而易見，科學的發(fā)展水平也能跟得上化工行業(yè)的發(fā)展，所以對化工行業(yè)設計管道的過程中，一定要對其選用的材料進行慎重的選擇，化工行業(yè)對管道材料的選擇的要求很高，因為其運輸?shù)囊徊糠只ぎa(chǎn)品是有腐蝕性、危害性的，所以保證化工工廠的正常工作的同時，也要保證化工工廠中勞動人員的生命健康，還要保證化工工廠周圍的環(huán)境。在實現(xiàn)自身經(jīng)濟效益的同時，促進社會經(jīng)濟的發(fā)展，還能促進可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境建設的政策的落實。

[1] 姜澄，劉迅升.化工管道設計中材料的選用分析[J].科技創(chuàng)新與應用，2016，6（03）:85.

[2] 李莉.化工管道材料的設計與選用解析[J].化工管理，2015，07:187.

[3] 韋征，顧順超.如何正確分析化工管道設計中的管道應力[J].化工管理，2015，3（16）:180.

[4] 梁宏偉.化工管道設計及材料等級選用探討[J].化工管理，2015，1（20）:4+6.

[5] 李一文.化工裝置管道材料的設計和選用分析[J].化工管理，2014，2（08）:197.

[6] 張林青，司馬靚明，黃麗娟.SRH加氫循環(huán)油泵入口管道設計探討[J].煉油技術與工程，2014，4（05）:57-60.

[7] 黃晶.淺談磷酸生產(chǎn)裝置中管道材料的選用[J].硫磷設計與粉體工程，2014，8（04）:14-18.

[8] 王同堯.石油化工儀表專業(yè)本質(zhì)安全設計探討[J].石油化工自動化，2012，9（03）:7-11.

Chemical Pipe Material Selection of Analysis in the Design Process

Fu meng

Since China’s reform and opening up，the development of economy and society，so that all walks of life also will be the development of the chemical industry but also to some extent to give larger development.The rapid development of the chemical industry，to a certain extent，to bring to people’s lives a lot of convenience and improve the people’s living standards，thus contributing to the social and economic development，and gradually become an important pillar industry in economic and social development.The importance of the chemical industry increased，while the relevant departments of the chemical industry，pipeline construction，choice of materials for its increasingly cautious，enhance scientifi c and technological level，but also to some extent，to the selection of materials for the chemical pipeline technical support.This paper will select the piping material chemical engineering design process to conduct a comprehensive analysis and noted that should pay attention to.We hope to provide reference for the chemical industry in the process of construction of the pipeline.

chemical；design process；pipe materials；selection；analysis

TQ055.81

A

1003-6490（2016）01-0037-02

2015-12-25

傅蒙（1987—），男，陜西西安人，助理工程師，主要研究方向為化工管道設計。