化工設計過程中管道材料的選擇及應用

魏其凡，張麗麗

（1.山東凱泰科技股份有限公司，山東青島 266000；2.青島江河檢測有限公司，山東青島 266000）

如今，化工產品已經在社會的各個領域得到了廣泛應用，化工行業在未來的社會發展中擁有著非常廣闊的前景。但是，由于化工生產和設計過程比較復雜，如果不對其中的管道材料進行合理化設計，就會導致其中潛在著安全隱患，嚴重情況下還會帶來一定的經濟損失。因此，在化工設計過程中，需要加強對管道材料的有效選擇和應用，預防安全事故的發生。

1 化工設計過程中管道材料的應用背景

調查發現，在化工設計和生產中，管道是引發化工事故的主要因素，材料質量更是其中的關鍵。這就要求相關的工作人員在開展化工設計工作中，不僅要注意環境的復雜性，還要綜合考慮到材料本身的特性，然后結合具體的情況，選擇高質量的材料[1]。

耐火管道材料是化工設計過程中的主要材料之一，其本身具有非常高的溫強度，氧化性也非常好，這種材料在工生產中的應用，可以避免高溫氣體和液體對生產過程中的應用。如果在化工工藝專業上分析，影響其設計質量的主要因素，就是對管道材料的合理選擇，需要結合當前化工企業的發展情況，加強對管道材料的研究，從而進一步優化化工設計過程。

2 化工設計過程中管道材料選用相關要求

2.1 明確管道材料性能的參數

采購人員在對化工生產中的管道材料進行選用時，不僅需要重視其質量，更重要的是關注不同管道材料的性能特點和參數，對不同介質的特性和相關參數都需要進行全面整合，然后在此基礎上，選擇比較理想的管道材料，積極發揮其在后續化工生產的核心價值，主要目的是預防材料質量對化工設計工作的影響，優化生產流程，保證其設計的有效性。

2.2 經濟適用性

除了要在化工設計和性能出發，還需要結合實際的施工情況，選擇經濟節能的管道材料，在經濟性方面等角度對其進行綜合習性分析，讓其可以表現出較為理想的應用效果，預防資金限制等對其整體應用性能的影響，加強對各類成本的合理化控制，然后結合新的經濟適用性標準，控制化工生產布置情況，實現對資金的合理化應用，預防管道材料選擇所出現超預算問題，結合管道材料的實際采購費用，對其進行綜合性預估，為其他管道材料類型的選用提供更加準確的參考，進而提高化工設計的質量。

2.3 滿足當前運輸的需求

新時期，除了要對化工設計過程中的管道材料進行有效選擇以及應用，還需要加強對運輸方面的重視，提前了解不同管道材料的運輸介質，主要目的是預防運輸等因素對化工設計的影響，加強對管道材料的合理化選擇，把握其中的重點，選擇有效的運輸方式，預防運輸介質以及管道材料在應用時出現明顯的反應。如果不對運輸環境進行有效控制，就會導致其中出現腐蝕性問題，這就需要對管道材料的運輸進行更加嚴格的把關，保證化工生產的穩定性[2]。

3 導致管道材料出現安全問題的因素

3.1 腐蝕

腐蝕問題是管道周圍環境中的介質，其在實際應用時，會出現化學反應，如果不對其進行有效控制，就會對管道材料質量帶來破壞。在對腐蝕破壞管道的表現形式進行分析時，發現其有應力腐蝕、局部腐蝕以及大氣腐蝕等，應結合不同管道材料，控制其環境，預防相關的化學材料腐蝕管道。

3.2 物理損傷

在石油化工中，物理損失是比較明顯的，其管道物理損傷一般表現在低溫脆性斷裂以及高溫破壞等方面。當其處于低溫時，如果管道材料溫度低于其脆性轉變溫度，這個時候就非常容易導致沖擊韌性下降。

高溫下，管道材料的本身性能還會出現惡性變化，如果不對其進行有效控制，會出現碳鋼以及碳相鋼等情況，這些問題都是影響管道材料質量的主要因素。此外，如果管道金屬材料還處于交變荷載，或者是溫度周期變化時期，就可能會出現變形損傷，嚴重情況下還會導致化工管道的安全受到威脅。

3.3 密封效果

當前，化工管道密封是提高其穩定性和安全性的主要措施，一般采用管法蘭密封以及閥門密封這兩種方式，預防管道腐蝕，或者是泄漏對化工設計質量的影響，從而保證管道安全性。然而，在實際的管道材料應用中，并沒有選擇合理的密封方式，這會嚴重影響管道的安全性。一般情況下，閥門的泄漏分內漏和外漏，如果不對其進行有效處理和控制，會對裝置帶來非常大的影響。

4 化工設計過程中管道材料的選擇和應用重點

4.1 合理設計化工裝置管道

由于化工生產中的物質具有易燃易爆性等特點，更會對周圍的環境帶來比較嚴重的影響，其污染性是非常強的。因此，在對管道設計時，不僅需要做好其中的安全設計工作，還需要對管道材料進行合理化選擇，將發生事故的概率降到最低，實現對化工裝置管道的合理化設計，預防設計不當或者是設計錯誤給生產帶來安全隱患[3]。

需要注意對管道進行合理化布置，其管道連接除了需要進行法蘭連接外，還需要選擇焊接方式，對管道上的小口徑分支管進行有效的焊接，然后積極采用管接頭和主管有效連接的方式，預防管橋上的輸送液對其質量帶來的影響。同時，工作人員還需要控制腐蝕介質對管道質量的影響。

在處理事故時，還需要注意緊急放空、消防蒸汽和消防豎管等工作，結合實際的化工設計情況，布置明顯和易于開啟的管道的結構的，注重對材料的合理化檢測，實現對管道材料的合理應用，將其送到現場后，還需要對材料進行綜合性檢驗，提高材料的質量。如果在實際的檢查中，發現其中缺少材料，需要立即找相關廠家協商進行補齊，一些檢測不達標的管道材料，需要送到相關部門進行復檢，主要目的是避免材料不齊，或者不合格對實際化工設計的影響，從而加強對不同材料的管理和應用[4]。

4.2 管道器材

在對管道器材進行選擇時，需要選擇可以承受操作過程壓力以及最苛刻溫度壓力的材料，主要目的是其在應用時，出現其他作用力，更好地預防管道器材對使用條件所帶來的影響，不可以讓超過允許的范圍，還不能使用不允許的材料，要結合化工設計中的具體要求完善和優化。

在對腐蝕性介質管道材料進行選擇時，需要選用耐腐蝕的材料，實現對不同等級管道的有效連接，可以在不同化工設計內容出發，盡量用法蘭連接，主要目的是預防異種鋼焊接對材料質量的影響，高壓閥門需要選擇壓力密封結構比較好的密封結構，從而保障管架設計的安全性和穩定性。

不合理的管架設計，不僅會導致管道在運行中出現受損，或者是轉動設備損壞等問題，其還會出現管架設計不合理等問題，并且其與管道設計還是密不可分的，所以在對管架進行設計時，需要在保障其穩定性的基礎，盡量減少彈簧架等對施工質量的影響的[5]。

但是，在此過程中，工作人員需要清楚簧架的安裝過程是比較復雜的，所以為了預防其他因素對安裝彈簧架的影響，在此過程中不可以隨意拔掉定位銷。此外，工作人員在一般情況下，需要沿著塔的管線，設一個承重支架，如果支架承受的荷載過大，需要設計第二個稱重彈簧吊架，強化其穩定性，預防其對管道結構穩定性的影響。

4.3 加強對管道機械的合理選擇

在對這種材料進行選擇時，需要在保證管道合理性以及其具有足夠柔性的基礎上，對其進行有效選擇。在對高溫和大口徑管道等管道材料進行連接時，需要滿足設備制造商的要求，結合化工設計過程的實際情況，應用往復式壓縮機，在對其進行接管時，不僅需要考慮柔性外，還要進行脈沖振動的分析，預防振動等因素對設計質量的影響。管道選取如表1所示：

表1 管道選取

4.4 注意冷換設備管線設計的可科學性

在化工裝置和管道設計中，除了注意其材料選擇的有效性，還需要注意對不同材料的合理應用。工作人員在對冷換設備管線進行布置時，發現其明顯不同于其他的設備，其本身的設計工程非常復雜。這就需要注意逆流換熱等工作，注意冷換設備的冷水走管流程，控制其下入上出。為了預防其中出現安全故障，需要提前對換熱器內存一些水，預防水被排空，對化工生產過程的影響。注意安裝的凈距離。工作人員在對冷換設備進行換熱時，為了給實際的檢測工作提供便利，通常將換熱器進出口進行有效控制，對設備的封頭進行有效連接，一般會應用蓋法蘭方式控制凈距離。因此，為了給拆卸過程提供方便，需要將凈距離控制在310mm左 右[6]。

最后還需要注意熱應力，在對冷換設備進行合理布置時，需要將換熱器的固定點進行合理化設置，一般需要將其設置在管箱的端部，強化管架結構的穩定性，預防設備在應用時出現受損等情況，從而為化工設計過程的順利進行提供保障。

5 結束語

在當前化工設計過程中，要想減少這種情況對化工生產質量的影響，不僅需要注意其流程，還需要清楚管道材料的選擇和應用，完善管道設計方案，對檢修和管道熱應力進行合理化控制，全面檢查相關的機械化因素，進而保證管道材設計的科學性。