化工管道設(shè)計及材料等級選用

衣小天

摘 要：為了保證化工管道在使用中有良好的表現(xiàn)，需要管道設(shè)計人員能了解各種化工管道的特點，并能結(jié)合管道運用中的實際需要來合理的選用管道的具體材料以及等級。本文就化工管道的設(shè)計以及管道材料的選擇進行了分析。

關(guān)鍵詞：化工；管道；材料；等級

在化工類型項目的建造中，化工管道的整體設(shè)計以及管道材質(zhì)的選擇直接影響著化工項目的質(zhì)量。和一般項目中的管道結(jié)構(gòu)相比，化工類型管道的使用環(huán)境往往更為嚴苛，經(jīng)常要傳輸各種強腐蝕性、強氧化性、強酸性的液體，因此化工項目中的管道的質(zhì)量也更容易受到影響，應(yīng)在管道整體設(shè)計以及選材的階段嚴格遵守相應(yīng)規(guī)范。

1 在化工類型項目建造中管道材料選擇以及設(shè)計的重要性

在化工企業(yè)或者是一些化工研究機構(gòu)的發(fā)展中常會使用到一些對環(huán)境或者是人體影響比較大的化學品，這也就需要化工管道的設(shè)計工作、材料選擇工作能有良好的質(zhì)量，否則在管道的正常使用中一旦出現(xiàn)了泄露等情況，就有可能會對工作人員的身體健康造成影響，同時也會不可避免的出現(xiàn)經(jīng)濟損失。為了保證化工類型項目中化工類型的管道能具有良好的質(zhì)量，需要管道設(shè)計工作以及管道選材工作都能從實際出發(fā)，科學的進行設(shè)計以及選材。

2 化工類型項目建造中管道材料選擇的關(guān)鍵

在化工類型企業(yè)、研究機構(gòu)發(fā)展中，其所使用的化工生產(chǎn)原材料、研究材料都產(chǎn)生了多樣化的發(fā)展，因此在對化工類型項目中管道材料進行選擇的時候，首先要能結(jié)合化工類型項目具體的管道用途以及工況進行合理的選擇，使得管道整體設(shè)計以及材料選用完全符合化工項目的實際需要，對于不同類型的化工產(chǎn)品要有針對性的選擇管道材料。比如在設(shè)計易燃易爆類型的化學品所使用管道的時候，不能運用塑料材質(zhì)類型的管道建造；再比如，當所涉及的管道主要是用來傳輸腐蝕性較強類型的化學品的時候，要避免運用碳鋼材質(zhì)的管道進行項目建造，只有這樣才能保證化工管道的安全使用。

其次，在進行化工類型項目管道設(shè)計工作以及材料選擇的時候不僅要考慮化學物質(zhì)對管道質(zhì)量的影響，同時還要能考慮到管道材質(zhì)在抵抗壓力性能、抵抗沖擊力性能、適應(yīng)溫度變化方面性能的特點，只有全面的分析、綜合了管道各方面的需要以及使用特性才能保證管道在實際使用中有良好的表現(xiàn)。比如當管道使用環(huán)境溫度較低的時候，就應(yīng)避免使用鋁鎳合金類型或者是不銹鋼類型的管道材料。

3 化工類型項目中管道材料選擇以及設(shè)計具體分析

3.1 抗高溫類型管道的選用

在實際的運用中抗高溫類型的管道通常表現(xiàn)出了對高溫環(huán)境良好的適應(yīng)性，另外鑒于化工生產(chǎn)、研究中常存在一些腐蝕性較強的化學品，因此抗高溫類型的管道通常還具有較強的抗腐蝕能力以及抗氧化性的能力。在化工企業(yè)進行生產(chǎn)加工的時候，其生產(chǎn)原料在加工傳輸?shù)碾A段都具有較高的溫度，使得抗高溫類型管道在化工企業(yè)系統(tǒng)構(gòu)建中使用的頻率較高，并且為了保證化工生產(chǎn)具有良好的安全性，所以抗腐蝕性也就成了這種類型管道的一個必備屬性，防止在化學品傳輸?shù)碾A段中發(fā)生化學液體泄漏或者是化學氣體泄漏。在目前抗高溫類型管道生產(chǎn)階段，一般會將鉻、硅、鋁等元素添加到鋼制材質(zhì)的管道材料之中，從而在這種管道的表面形成一層較薄的氧化膜防止管道遭到腐蝕。

3.2 抗低溫類型管道材質(zhì)的選用

低溫環(huán)境對化工管道的使用質(zhì)量影響較大，在選擇低溫環(huán)境中所使用管道材質(zhì)的時候應(yīng)能結(jié)合具體的溫度數(shù)值進行科學選擇。如果管道使用中的環(huán)境溫度在零下20攝氏度到零下40攝氏度之間的時候，則不能選碳素類型的鋼管來進行化工管道建設(shè)；而當化工管道的使用溫度在零下40攝氏度到零下70攝氏度之間的時候，則不能選擇合低金類型管道進行化工管道建設(shè)；當管道的使用時候環(huán)境溫度在70攝氏度以下的時候，不能選擇使用合金鋼材質(zhì)的管道來進行設(shè)計。一般情況下，如果管道的使用溫度降低到0攝氏度的時候，碳素鋼材料的管道就會在韌性強度方面降低，進而導致管道脆性提升，一旦發(fā)生碰撞或者其他情況就有可能導致管道損壞，因此在運輸以及使用的時候都要考慮到溫度的特性。

3.3 特殊介質(zhì)管材的選用

（1）塑料襯里材料的選用

在化工產(chǎn)品生產(chǎn)中，要確保化學物質(zhì)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(guān)設(shè)計人員在進行材料選擇時，還需將其應(yīng)用環(huán)境納入考慮范疇，避免將其使用于苯溶解介質(zhì)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(zhì)與拉應(yīng)力共同作用對其產(chǎn)生的不利影響，一旦管道材料選擇不當，則極有可能會出現(xiàn)管道的破裂狀況。因此，為保證化工生產(chǎn)的安全，必須將氫氧化鈉的濃度及溫度控制在合理范圍內(nèi)。

（3）硫酸管材的選用

化工生產(chǎn)中的硫酸類化學產(chǎn)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。總體而言，當硫酸濃度在95%～98%時，應(yīng)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(zhì)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(nèi)。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(yīng)根據(jù)實際情況而定。

（4）鹽酸管材的選用

在化學生產(chǎn)中，對于鹽酸管道設(shè)計中材料的選擇，必須考慮到鹽酸的腐蝕性特點。當鹽酸濃度為15%～30%時，應(yīng)選擇抗腐蝕性較強的聚丙烯材料。聚丙烯材料相比于其他管材，在復雜的溫度及大壓強下，仍然能表現(xiàn)較強的耐腐蝕性，能有效應(yīng)對鹽酸運輸中形成的復雜環(huán)境。同時，由于聚丙烯材料在管道設(shè)計中的應(yīng)用，導入率較低，因而具備較高的保溫性。此外，聚丙烯材料在管道中的應(yīng)用，擁有較高的熔口強度，能有效防止管道斷裂，提升化工生產(chǎn)的安全性。相比于其他管材，聚丙烯管道具備質(zhì)量輕、密度小、成本低的優(yōu)點，投入使用極為便捷，并且使用期限較長。但同樣，聚丙烯管材也存在一些不可避免的缺點，如老化現(xiàn)象出現(xiàn)頻繁，易受自然氣候的影響，特別是在降雪、降水或風力等惡劣天氣下，聚丙烯管道的使用質(zhì)量便會大打折扣。

4 結(jié)束語

開展化工管道設(shè)計的過程中，完成管道材質(zhì)以及管道等級的選擇需要通過實際介質(zhì)特性情況來完成，如果選取的管材選擇較為常規(guī)，那么就需要保持足夠的清楚，如果選取的管材選擇較為特殊，那么就需要保持足夠的明白。對一個項目來說，設(shè)計人員起著非常重要的作用，所以需要做到以下幾點：第一點是從根本上掌握物料的性質(zhì)以及工藝操作的參數(shù)。特別是一部分有毒的、易燃的、易爆的、存在腐蝕性的化工介質(zhì)，需要給予足夠的關(guān)注以及重視。第二點是化工管道配套的閥門、法蘭以及墊片等也要對選型保持足夠的重視以及關(guān)注。

參考文獻

[1]賀安良.關(guān)于推進化工管道設(shè)計技術(shù)進步的幾點意見[J].化工設(shè)備與管道，2011，6（06）：862-863.

[2]宋建蓉，王鳳才.流體管道設(shè)計中值得注意的一些問題[J].液壓與氣動，2010，26（02）：96-98.

[3]尹俠，周劍秋，李慶生.壓力管道設(shè)計中的低溫低應(yīng)力工況及其應(yīng)用[J].化工機械，2011，31（09）：558-559.