化工裝置管道材料的設計及應用

曹文斌

（東華工程科技股份有限公司上海分公司，上海 200233）

化工裝置管道運輸的介質呈現出明顯的特殊性，因此在發展過程中應合理進行控制，優化現階段的管道材料設計環節，充分發揮出設計優勢，保證管道的整體設計性，降低管道發生破裂的概率，以避免發生安全事故，因此在發展過程中應積極的創新，實現科學化的設計以管理，在處理過程中遵循相關的標準與規范，提升匹配性，進而滿足現階段的發展需求。

1 化工裝置管道材料概述

化工裝置管道設計的整體要求較高，涉及的內容較多，如工藝、設備、零件等，產生的影響是方方面面的，需要合理地進行優化設計，保證其達到一定的標準后才能保證化工裝置充分發揮出自身的作用，滿足現階段的發展需求。在管道材料選擇過程中，需要明確其對化工裝置產生的影響，通過有效的控制來促使裝置穩定的運行，滿足人們的需求。化工裝置材料的選擇內容較多，如管道、法蘭、管件、墊片以及相關的材料，以管道材料相關的參考文件為基礎，分析管道材料相關的設計說明、等級索引表、材料設計、支管連接表等組成，工作人員在處理過程中應根據實際情況進行分析，明確管道材料的性質，從其設計內容入手，對相關的設計標準、材質、實驗、單位尺寸等內容，對整體的尺寸標準進行分析，如螺栓的具體尺寸、墊片尺寸、閥門尺寸、管件尺寸等，為各項工作的開展奠定良好的基礎[1]。管道材料等級對管道等級產生的影響較為明顯，如對管道組成元件的尺寸、標準、材料以及型號等進行明確的規定，進而為工作人員產生良好的參考性，同時也為后續管道設計、材料匯總、安裝施工以及維修等提供參考依據。

2 化工裝置管道材料的選擇依據

在管道材料選擇過程中，應明確各種因素產生的影響，進而保證其選擇的合理性，具體來說其影響因素主要表現在以下幾方面。

1）介質的特點，受其自身的性質因素影響，呈現出明顯的易爆性、毒性、易燃性以及腐蝕性，其主要的原因在于相關的氫腐蝕、氧化以及氧腐蝕等反應過程產生的影響。

2）介質的工作參數，對于介質來說，重點在于設計溫度以及壓力等方面的參數，以滿足現階段的需求。

3）管道材料的選擇，在選擇過程中應分析管道材料的性能，綜合考慮各種因素產生的影響，如化學性能、物理性能、機械性能、焊接性能等，與此同時還需要考慮經濟性與環保性，以滿足實際的需求[2]。

現階段的管道材料分類較多，如管道材料包含的類型較多，如法蘭、管子、墊片、閥門、緊固件等，應針對性的進行研究，以保證其合理性。以管子為例，在應用過程中管子是現階段管道中最為常見、用量最大、最普遍的組成件，對于管子來說應保證其具備良好的尺寸標準與制造標準，在管子中應注明尺寸，現階段的常用制造標準較多，如制造標準有GB/T 3091—2008《低壓流體輸送用焊接鋼管》、GB/T 8163—2008《輸送流體用無縫鋼管標準》和GB/T 14976—2012《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》，工作人員在選擇過程中應根據實際情況進行選擇，保證其符合實際的需求[3]。在無縫鋼管選擇過程中，應盡量選擇符合標準的材料，如對高度危害、可燃介質或者壓力溫度、機械振動、劇烈溫度等環境下選擇管道時，工作人員應結合其特性來進行選擇，通常情況下選擇無縫鋼管，以保證管道符合實際需求。對于管道選擇過程中，應針對性地分析壓力因素產生的影響，如在PN100、Class600或者其他以上的介質管道來說，在處理過程中應選擇無縫鋼管，明確無縫鋼管的選擇條件，以促使管道發揮出自身的作用，達到最終的應用需求[4]。

3 化工裝置管道材料的設計和選用原則

3.1 管道材料設計及選擇原則

現階段，我國對于管道材料逐漸加強重視力度，并形成相關的標準，應以GB50316規定的標準進行相關的設計、安裝、焊接工作，保證其呈現出合理性，進而滿足發展需求。以實際為例，在應用過程中如果管道輸送極高、高度危險介質以及液化烴等介質的壓力管道來說，應選擇高質量的鋼材質，而對于現階段輸送的可燃介質來說，則需要避免選擇沸騰鋼材質材料，以發揮出管道的優勢。對于現階段的腐蝕性介質來說，應保證管道材料具有良好的抗腐蝕性，進而滿足現階段的發展需求，同時工作人員還需要結合實際情況來進行優化，根據現場的實際情況來進行分析，以保證均勻腐蝕的介質符合實際情況。在管道材料的使用過程中，應保證材料使用溫度參照GB50316相關的規定溫度，嚴格按照其標準進行控制，禁止出現溫度超標情況，以滿足實際的需求。對于現階段的低溫管道材料來說，在使用過程中應按照現階段相關的ASMEB31.3的低溫沖擊試驗來進行處理，根據其試驗結果進行分析，以保證其性能滿足現階段的需求。以碳鋼為例，該類材料的操作溫度應保證超過200℃，應對管道最高的操作溫度進行控制，將最高操作溫度提升20~40℃，合理地對氫氣進行分壓，按照當前的相關要求來進行材料選擇，以滿足現階段的抗腐蝕需求[5]。

3.2 管道及管道組成件

在現階段的化工裝置管道材料選擇過程中，應根據實際情況進行選擇，保證管道及管道組成件滿足現有的相關標準，從尺寸、材質、質量、型號等方面進行選擇，如GB、HG等規范標準，需要保證各項內容符合現階段的標準要求，以保證其管道與管道組成件符合要求。對于現階段的化工裝置管道管徑來說，工作人員需要盡量少選擇不常用的管道，降低該因素產生的影響。

在管道組件應用過程中，閥門、法蘭、緊固件等需要考慮其在正常運行過程中溫度與壓力因素產生的影響，并且考慮管道輸送介質呈現出的性質，如易爆性、毒性、易燃以及腐蝕性因素產生的影響，進而保證管道符合要求[6]。受局部管道自身的性質因素影響，需要保證其安裝的精確性，因而在該過程中工作人員需要結合實際情況進行進行處理，嚴格按照精準的要求來進行處理，保證其管道公差得到控制，在安裝完成后來提升其整體的性能。

3.3 端面連接

在化工裝置的管道連接過程中，工作人員需要結合實際情況來進行處理，現階段的連接方式較多，如螺紋連接、法蘭連接、焊接、承插連接、咬合等方式，在處理過程中需要根據實際情況來選擇，通常工作人員會優先選擇焊接方式。對于現階段的螺紋連接方式來說，在使用過程中需要分析其性質，如果密封管螺紋為60°，應該選擇NPT螺紋，參照相關的規范標準，進而滿足現階段的需求。現階段的承插連接的適用范圍較為廣泛，通常被應用在DN小于40（11/2）的管道，而對于焊連接則適用于現階段DN大于50（2）的范圍，進而滿足現階段的需求。在部分連接過程中，可以選擇合理的法蘭連接方式，通常情況下選擇螺紋連接，如果現階段管道輸送的介質為易燃易爆有毒的介質，應選擇密封焊的方式來處理，保證螺紋連接的合理，提升其密封性，從根源上避免發生泄漏情況，以發揮出管道的作用[7]。

3.4 氧氣管道材料選擇

在氧氣管道的選擇過程中，應根據實際情況進行選擇，滿足現階段的GB50030標準，嚴格按照現階段的要求進行，針對性地開展處理，當其溫度小于200℃時則選擇不銹鋼材質，通常為304、304L，當溫度大于200℃時，在管道選擇過程中可以選擇Inconel600的材質，注意外界因素產生的影響，合理地進行控制，以保證管道可以發揮出自身的作用，滿足現階段的需求。對于氧氣管道來說，受其自身的性質因素影響，應選擇全通徑閥門，充分利用其優勢來進行控制，同時應避免使用快閉性閥門，嚴禁在氧氣管道上使用閘閥，其主要的原因在于保證安全性，消除存在的安全隱患。通常情況，受管道自身的性質因素影響，在處理填料過程中，工作人員會選擇聚四氟乙烯或者膨脹石墨來進行處理，以發揮出填料自身的功能。氧氣管墊片也是重要的內容，因此工作人員需要結合實際情況進行選擇，保證墊片的種類符合要求，如常見的銅材質、鎳材質、環墊、纏繞等類型，以發揮出現階段墊片的作用。實際上，在氧氣管道與組成件安裝過程中，應做好脫脂處理，包括施工過程中使用的輔材，需要保證其符合實際的要求。氧氣管道處理過程中應選擇合理的焊接方式，但對于同閥門來說，在連接過程中應選擇法蘭接方式，合理地對現階段的材質進行分析，以滿足實際需求[8]。

4 結束語

在當前的時代背景下，化工裝置管道材料的設計應用過程中，應明確其性質，充分考慮各種因素產生的影響，深入進行分析，以保證管道的合理性，延長管道的使用壽命。因此在進行選擇過程中，應積極進行合理的設計，考慮各種經濟性因素的影響，以滿足發展需求，加強現階段的控制，以實現全面發展，科學地進行管道材料管理，實現全面的控制，為各項工作的有效開展奠定良好的基礎。