化工管道設計中材料的選用分析

基木格

安徽省工業工程設計院

化工管道設計中材料的選用分析

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安徽省工業工程設計院

社會經濟的發展，帶動了各行各業的發展。同時也帶動了工業的發展，工業在人們的生活，社會的發展，國家的發展中的作用越來越重要?；ば袠I作為工業領域中的一個部分，在工業發展中有著舉足輕重的作用。在化工行業地位提高的同時，各界對其發展要求也越來越高，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溶劑，所以化工管道材料選擇的好壞與否，關系到化工工廠是否能夠正常的運行。

化工管道設計；材料；選用

1 選擇管道材料的基本原則

1)化工材料的選擇應遵循化工生產管道設計的相關規定。2)管道選擇需要以生產運輸化學產品的特性作為主要依據，不同特性的化工產品生產，需選用的管道材料也不同。如易燃易爆化學產品則需避免使用塑料材料，而具有較強腐蝕性的化學產品則不可使用碳鋼材質的材料。3)管道材料不僅要考慮到化學生產的不同特性，還要注意管道內流體的壓力、溫度等因素在影響。如，在溫度較低的情況下，應避免選擇鋁鎳合金鋼、不銹鋼等材料。

2 化工設計中的管道材料選用的分析

2.1 耐熱管材的選用

材料的屈服強度要隨著溫度的升高而降低，材料的塑性要隨著溫度的升高而升高。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。材料的承載能力和力學性會隨著使用時間的增加而變弱。材料的受腐蝕性會隨著溫度的升高而升高。溫度越高，管道的受腐蝕性會越嚴重。所以在對管道材料進行選擇時，要選擇抗腐蝕性高的材料。

高溫鋼管的耐熱性非常好，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，阻止氧化反應對鋼管的侵蝕速度，從而增強鋼管的抗氧化性。鉬元素跟鉻元素結合后會產生一種合金，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敷設中經常使用。

2.2 低溫管材的選用

在抗低溫的化工管道敷設時，不能都采用一種材料。每個低溫溫度段對材料的要求也不一樣，在-40℃到-20℃之間，管道的建設要避免對碳素鋼材料的選取。在-70℃到-40℃這個低溫溫度段中，不適合使用低合金鋼管材。在-196℃到-70℃，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。在管道材質在選擇的過程中要注意把握。在低溫的環境中，低合金和碳素鋼管材的性能會急劇下降，不能很好地實現在常溫環境中的功能，同時在低溫環境下的受破壞的可能性也會增加，所以在低溫環境中保證管道材料的性能是敷設耐低溫管道工作的重心。

2.4 特殊介質管材的選用

1)塑料襯里材料的選用。在化工產品生產中，要確保化學物質運輸管道的塑料襯里的使用溫度不高于120℃。在其襯里材料的選擇上，主要為聚四氟、聚丙烯等。相關設計人員在進行材料選擇時，還需將其應用環境納入考慮范疇，避免將其使用于苯溶解介質中。

2)苛性鈉堿液管材的選用。對苛性鈉堿液管材的選擇，需要考慮到腐蝕介質與拉應力共同作用對其產生的不利影響，一旦管道材料選擇不當，則極有可能會出現管道的破裂狀況。因此，為保證化工生產的安全，必須將氫氧化鈉的濃度及溫度控制在合理范圍內。

3)硫酸管材的選用?；どa中的硫酸類化學產品因具備較強的腐蝕性，必須選擇抗腐蝕性較強的運輸管道?？傮w而言，當硫酸濃度在95%～98%時，應盡可能將管道溫度保持在20℃左右、壓力控制在1.6Pa左右。同時，管材的腐蝕裕量需為1.5。在硫酸物質的輸送過程中，硫酸亞鐵保護膜直接決定了其碳鋼管材抗腐蝕性的強弱。因此，為了確保保護膜的完整、不被破壞，需將其所運輸硫酸的流速掌握在合理范圍內。同時，對于不同溫度條件下的硫酸運輸，所選用的管道材料型號也不同，應根據實際情況而定。

4)氧氣管材的選用。在氧氣類化學生產中管道材料的選擇上，通常以不銹鋼、碳鋼為首選管材。并且，這類管道的設計，主要考慮因素為兩點，即溫度與壓力。因氧氣屬于助燃氣體，當與其他氣體混合后，一旦在運輸過程中受到外力沖擊，極易引發爆炸事故，所以在對氧氣運輸管道的設計上，大多數為GC2類型。同時，爆炸事故的發生，情況嚴重的可能會造成化工生產的停產。因此，氧氣管材選用必須慎重，既要考慮到氧氣的強壓問題，也要考慮到其流速問題。當氧氣的壓強在0.33MPa～0.55MPa時，則管道材料應為碳鋼管。而在氧氣壓強過高時，則需選用不銹鋼管道。其中，為最大限度降低氧氣輸送中存在的安全隱患，應避免使用褶皺彎頭來制作管道，并確保管道直徑與外徑的比例大于4：1，而管道的長度需＞2m，并選擇大半徑彎頭的管件，將彎頭半徑與管道外徑的比例控制在6：1以上，實施無縫焊接的工藝，完成運輸管徑之間的焊接。

5)鹽酸管材的選用。鹽酸具有一定的腐蝕性，所以對于輸送鹽酸的管材也要合理的選擇。如果鹽酸的濃度在15%和30%之間，在運輸的時候要選擇由聚丙烯材料制成的管道，因為這種管道的抗腐蝕能力非常好，能夠在很大的壓強和溫度下保持很好的耐腐蝕性，除此之外，還可以在復雜的鹽酸環境下保持很好的耐腐蝕性。同時，這種使用聚丙烯材料制成的管道的導入率不高，所以它的保溫性能特別好。而且聚丙烯管材的熔口的強度比較高，所以在使用的過程中能夠很好的避免管道斷開的情況出現，能夠很好的保證管材的使用質量。并且，由聚丙烯材料制成的管材密度比較小、質量比較輕，所以在使用的過程中非常便捷，使用的壽命比較長。

結語

總之，在化工設計過程中，在管道材料的選用方面，既要考慮到成本因素，又要考慮到管道的安全、穩定及長期使用，達到設計的質量要求，因此加深對管道選材分析研究有著重要意義。

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

[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.