化工設計過程中管道材料的選用研究

買濤(眾一阿美科福斯特惠勒工程有限公司寧夏分公司，寧夏銀川750004)

0 引言

化工設計是保障化工產業穩定有序發展的關鍵環節。加強對管道材料選用分析，可以有效地規避各種潛在的隱患，切實提升化工生產的安全性。在化工設計中要根據管道材料進行嚴格的把控，根據標準要求合理設計，進而提升管道選材水平。

1 化工設計流程與要點

化工設計是一項復雜的工作，涉及到了諸多方面的知識。化工設計就是原材料在成品轉化的過渡階段的化工設計，其主要流程如下：

1.1 預處理

在化工設計中要根據原材料的性質特征、化工設計處理設備等因素進行原材料的研磨以及提取處理，保障其符合設計標準要求。加強對原材料的預處理才可以有效提升化學反應速率與效果。

1.2 化學反應過程優化設計

化學反應過程是化工設計的關鍵內容，對于化工轉化速率以及化工設計成品來說有著決定性的影響。在設計中為了有效的減少化學反應中產生的副反應問題，在設計中要綜合化學反應條件、原材料以及催化劑種類、溫度等因素進行合理的設計分析。

1.3 化工成品處理

通過化學反應獲得的成品要根據要求進行處理，及時剔除雜質，保障其符合標準要求。對此，要根據成品的產品質量要求進行萃取、蒸餾處理[1]。

2 化工設計過程中管道材料的選用基本原則

管道材料是決定化工設計質量是否符合標準的關鍵因素，在設計中為了提升產品質量就要合理選擇管道材料。在設計中要基于實際狀況合理設計。

2.1 分析環境

在選擇管道材料之前要實地考察設計項目的實際環境狀況，根據環境條件合理地選材。做好材料檢驗，保障其符合性能參數標準要求，進而保障管道材料可以在不同的溫度以及濕度條件之下均可以穩定、安全的運行。

2.2 分析性能

針對不同流體介質要選擇不同的管道材料，在選擇中要根據分析不同材料的性能參數。

例如，如果管道中運輸的介質為易燃易爆類的介質則就要選擇碳素鋼以及低合金鋼等材料，要做好安全防范處理，合理預防危險因素；在輸送介質具有可燃性特征的時候則就要避免應用沸騰鋼材料；在其輸送的介質為腐蝕性特征的時候則就要根據其腐蝕程度以及工作壓力、溫度等多種參數合理選擇管材[2]。

2.3 規范標準

在進行管道材料選擇中要根據規范標準要求嚴格開展。在材料選擇中做好調查分析，綜合多種因素。在完成選材之后要根據要求進行焊接、熱處理技術的控制管理，保障其符合化工設計的標準要求，提升管道材料整體性能。

2.4 溫度變化

保障化工設計管道材料符合輸送介質溫度變化。多數輸送介質溫度較高，管道材料的選擇也相對較高。在輸送介質屬于低溫介質的時候則就要有針對性的應用具有耐低溫特征的材料，要根據規范要求標準合理的進行工作溫度控制，保障管道介質輸送安全性。

2.5 合理控制壁厚

管道設計中要保障壁厚符合標準要求，基于輸送介質不同特征合理的確定管道壁厚，在對一些特殊的化學介質輸送的時候要適當的增加管道的壁厚。

3 化工設計過程中管道材料的選用研究

一般在化工設計中對于管道選材具有嚴格的要求，在化工設計中要綜合管道輸送介質的特征，基于不同的特征選擇對應的材料，分析管道的耐腐蝕、耐熱性等特征，也要綜合管道溫度、濕度以及壓力等多種外部環境，集合介質物理化學特征等合理選擇。

3.1 耐溫管道材料

在化學管道中運輸了大量的化學物質，這些物質對于管道的的性能參數要求嚴格。其中溫度作為關鍵的參數，在進行化工設計中要分析管道材料的溫度變化，合理設計。一般狀況之下高于350℃屬于高溫狀態，而碳素鋼的極限穩定為425℃，在此范圍中碳素鋼會出現墨化的變化，為了避免在高溫環境中出現墨化的問題，在化工設計中就要適當的在碳素鋼中添加穩定性的金屬元素。在化學運輸中其介質溫度高于碳素鋼材料的溫度極限的時候，為了提升材料的安全性就要合理的應用沸騰鋼或者碳元素的鎮定鋼。

在化工設計中，管道低溫狀態之下的主要材料為12號鋼，可以耐受的最低溫度為-40℃；在設計中運輸介質溫度小于-20℃的時候其應用的管道材料要根據標準合理的進行低溫性能測試分析，保障其在低溫狀況之下可以滿足各項要求[3]。如果其運輸的化學介質溫度小于最低溫度在選擇的時候則就要適當地添加其他的材料，通過添加其他元素的方式提升材料的整體性能，使其在低溫狀況中可以正常應用。

3.2 耐熱管道材料

在化工生產中，應用管道運輸高溫氣體以及液體材料時，為了提升管道穩定性就要選擇具有耐氧化性的管道材料。一般狀況之下會對碳素鋼材料進行氧化處理，形成保護膜。但是此種方式無法起到保護的作用，為了有效的提升材料的整體性能，在設計中可以適當的在材料中添加鋁元素以及相關元素，這樣則就會形成一層保護膜。

3.3 濃硫酸類介質管道材料

化工生產中會運輸各種不同類型的化學介質，其中一些硫酸、鹽酸溶液具有強酸性，這些物質會對化工管道造成嚴重的腐蝕性影響。為了提升化工管道的整體安全性，就要合理的選擇特殊性質的材料，避免在化工管道材料運輸中出現事故隱患問題。通過特殊性質的材料可以提升管道性能，提升運輸的安全性。同時，在進行特殊介質運輸中要根據實際狀況合理的控制流速、流量，避免因為過速或者過量而造成材料保護膜破壞等問題而誘發安全事故的發生。

對于濃硫酸類的介質，在選擇管材中，要選擇物理化學性質在溫度方面穩定保持在25℃之下、工作壓力穩定在0.25MPa左右，具有良好耐腐蝕性的管道材質。在應用普通類型的碳鋼管道進行濃硫酸的輸送過程中保障濃硫酸處于穩定的溫度中，則可以避免濃硫酸造成腐蝕性的影響。

3.4 鹽酸類介質管道材料

針對濃度在15%～30%的鹽酸類介質，化工管道的選材主要為聚丙烯材料，此類材質具有良好的耐腐蝕性，在溫度以及壓強的限制之下影響較小，而在酸以及堿條件之下其具有良好的耐腐蝕性特征。聚丙烯材料密度較小，其質量小，在施工中合理應用能夠有效降低管道變形、損壞以及斷開等問題，在化工設計中要合理的應用。

3.5 氧氣類介質管道材料

輸送介質為氧氣的時候要綜合氧氣壓力、溫度、流速等參數合理的選擇管材類型。一般狀況之下其主要應用碳鋼、不銹鋼以及鎳基合金材料。氧氣屬于助燃物在與環境中的氣體混合之后在壓力作用之下就會出現爆炸等問題，因此要加強對氧氣管道選材的重視。

誘發管道中氧氣爆炸主要就是壓力與流速。對此，在壓力低的時候要選擇碳鋼材料，而在其壓力較高的時候則要應用不銹鋼類型的材料[4]。

4 結語

管道選材是化工設計中最為關鍵、基礎的內容，管道選材直接影響化工設計質量，是關系到化工企業工作效率以及工藝流程安全的重要環節。在化工管道選材中要根據實際狀況合理的設計分析，不僅要減少工程成本，也要切實保障管道的安全性，延長管道的使用壽命。對此，要根據化工設計的實際狀況科學合理的進行管道選材。