化工設(shè)計(jì)過(guò)程中管道材料的選用分析

傅 蒙

（西北化工研究院設(shè)計(jì)所，陜西西安 710000）

化工設(shè)計(jì)過(guò)程中管道材料的選用分析

傅 蒙

（西北化工研究院設(shè)計(jì)所，陜西西安 710000）

我國(guó)改革開放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，使得各行各業(yè)也隨之發(fā)展，化工行業(yè)也在一定程度上得到較大的發(fā)展。快速發(fā)展的化工行業(yè)，在一定程度上給人民的生活帶來(lái)了許多便利，提高了人民的人生活水平，進(jìn)而促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，漸漸成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一個(gè)重要支柱性產(chǎn)業(yè)。化工行業(yè)的重要性隨之增加，有關(guān)部門對(duì)化工行業(yè)的管道進(jìn)行建設(shè)時(shí)，對(duì)其材料的選擇也越來(lái)越慎重，科學(xué)技術(shù)水平的提升，也在一定程度上為化工管道材料的選擇提供給了技術(shù)支持。對(duì)化工設(shè)計(jì)過(guò)程中管道材料的選擇進(jìn)行全面的分析，并指出應(yīng)注意的問(wèn)題。希望對(duì)化工行業(yè)在管道建設(shè)的過(guò)程中提供借鑒。

化工；設(shè)計(jì)過(guò)程；管道材料；選用；分析

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶動(dòng)了各行各業(yè)的發(fā)展。同時(shí)也帶動(dòng)了工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)在人們的生活中，社會(huì)的發(fā)展中，國(guó)家的發(fā)展中的作用越來(lái)越重要。化工行業(yè)作為工業(yè)領(lǐng)域中的一個(gè)部分，在工業(yè)發(fā)展中有著舉足輕重的作用。在化工行業(yè)地位提高的同時(shí)，各界對(duì)其的發(fā)展要求也越來(lái)越高，所以化工在設(shè)計(jì)過(guò)程中的管道材料的選擇也越來(lái)越重要，化工工廠中的化學(xué)原料有許多危險(xiǎn)的藥劑，所以化工管道材料選擇的好，才能保證化工工廠的正常工作的運(yùn)行，才能越來(lái)越平穩(wěn)且有效的促進(jìn)人民生活水平的提高，進(jìn)而促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。

1 合理選用化工管道材料

1.1介質(zhì)的特性和介質(zhì)的工作參數(shù)的重要性

在對(duì)化工管道建設(shè)的材料進(jìn)行選擇時(shí)，一定要注意介質(zhì)的特性和介質(zhì)的工作參數(shù)。介質(zhì)的特性是指管道材料一定要選取，沒(méi)有危害性的，沒(méi)有有毒的成分，發(fā)生易燃易爆的危險(xiǎn)性要低，同時(shí)管道材料的抗腐蝕性要高。由于化工工廠的管道都是運(yùn)輸一些腐蝕性比較高的原料，所以對(duì)管道材料的抗腐蝕性的要求比較高，這樣才能保證管道的使用壽命[1]。降低化工工廠對(duì)管道的投入成本。從而提高化工工廠的企業(yè)利潤(rùn)。介質(zhì)的工作參數(shù)是，在具體的工程設(shè)計(jì)中要結(jié)合具體的實(shí)際，同時(shí)還要根據(jù)有關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)管道溫度和壓力。

1.2在管道建設(shè)中材料的選取要符合相關(guān)規(guī)定

在建設(shè)化工管道的時(shí)候，由于化工管道對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的要求都比較高，所以就要選擇符合相關(guān)規(guī)定的材料，管道的建筑材料的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、防腐性質(zhì)等都要達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)，不能應(yīng)付了事。

1.3管道材料選取的經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)

在化工工廠的建設(shè)中，管道建設(shè)是最基礎(chǔ)的設(shè)施建設(shè)，所以降低管道投入的資金，就會(huì)在一定程度上降低整個(gè)工程的資金投入，提高化工工廠的經(jīng)濟(jì)效益。所以在選取管道建設(shè)的材料時(shí)，一定要選擇經(jīng)濟(jì)適用的材料，并且選擇方便購(gòu)買，貨源豐富的材料工廠進(jìn)行原料的購(gòu)買[2]。

2 化工管道材料的選取原則

首先化工工廠在進(jìn)行管道建設(shè)時(shí)，選取的建設(shè)材料，一定要符合有關(guān)部門的相關(guān)規(guī)定，要對(duì)每個(gè)要求都嚴(yán)格把關(guān)，選取最符合要求的建筑材料。在對(duì)不同介質(zhì)進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，要選擇不同的管道材料對(duì)管道進(jìn)行建設(shè)。例如：在運(yùn)輸危險(xiǎn)度較高的介質(zhì)時(shí)，管道的建設(shè)要選擇鋼來(lái)建設(shè)。其次，在運(yùn)輸有腐蝕性的介質(zhì)時(shí)，管道的建設(shè)要選取抗腐蝕性高的材料進(jìn)行建設(shè)。要對(duì)管道的受腐蝕情況進(jìn)行全面的考慮，最后選取最適合的管道建筑材料。再次，管道在使用的過(guò)程中，受熱的溫度要符合相關(guān)規(guī)定，溫度不能超過(guò)規(guī)定的最大值[3]。還有在建設(shè)低溫管道的時(shí)候，要對(duì)具體的情況進(jìn)行試驗(yàn)，得出試驗(yàn)的結(jié)論后，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)材料進(jìn)行選擇。最后，在符合諸多要求之后，管道在建設(shè)的過(guò)程中，對(duì)管道的厚度也有一定的要求，管道的厚度不宜太厚，也不宜太薄，要充分考慮管道的抗腐蝕性。

3 耐熱材料的選取

耐熱材料，從字面上的意思理解就是，要選擇耐熱性能好、抗氧化性能好、抗氣體腐蝕性好的建筑材料。高溫鋼管的耐熱性就非常好，但是其抗氧化的性能較低，在工廠的工作進(jìn)行運(yùn)作的過(guò)程中，鋼管的表面會(huì)有一層氧化膜的形成，但是氧化膜的保護(hù)作用不強(qiáng)。這些元素的氧化過(guò)程都會(huì)比其他金屬元素的氧化過(guò)程快，會(huì)在鋼管的表面，盡早地形成一層保護(hù)膜，組織氧化對(duì)鋼管的侵蝕速度，從而增加鋼管的抗氧化性[4]。還有一種鉬元素跟鉻元素結(jié)合后會(huì)產(chǎn)生一種合金，這種合金的抗氧化性比單獨(dú)的鉻元素的抗氧化性高，所以在是由化工工廠的管道建設(shè)中經(jīng)常使用。

4 低溫材料的選取

在化工管道的建設(shè)中有的需要耐溫，但有的需要的缺失耐低溫。一些介質(zhì)要在低溫中才能得以保存，低溫的溫度一般在零下二十度到零下一百九十六度之間。所以要求化工管道的抗低溫性也要高。在抗低溫的化工管道進(jìn)行建設(shè)時(shí)，不能都采用用一種材料。每個(gè)低溫溫度段對(duì)材料的要求也不一樣，在零下二十度到零下四十度之間，管道的建設(shè)要避免對(duì)碳素鋼材料的選取。在零下四十度到零下七十度這個(gè)低溫溫度段中，不適合使用低合金鋼管材。在零下七十度到零下一百九十六度，這個(gè)低溫溫度段中不能使用合金鋼管材。這三個(gè)溫度段對(duì)分別對(duì)管道的材料有特殊的要求[5]。在管道建設(shè)的過(guò)程中要注意把握。在低溫的環(huán)境中，低合金和碳素鋼管材的性能會(huì)急劇下降，不能很好地實(shí)現(xiàn)在常溫環(huán)境中的功能，同時(shí)在低溫環(huán)境下的受破壞的可能性也會(huì)增加，所以在低溫環(huán)境中保證管道材料的性能是建設(shè)耐低溫管道工作的重心。

5 高溫材料的選取

在化工工廠的生產(chǎn)過(guò)程中，除了會(huì)在低溫環(huán)境中進(jìn)行工作，還會(huì)在高溫的環(huán)境中進(jìn)行工作，所以在高溫環(huán)境的化工工作過(guò)程中，對(duì)剛到材料的選擇一定要抗高溫性高，才能保證化工工作的正常進(jìn)行。在對(duì)高溫材料進(jìn)行選取時(shí)要注意四點(diǎn)內(nèi)容。其一是，材料的屈服強(qiáng)度要隨著溫度的升高而降低，也就是說(shuō)，在管道溫升高時(shí)，材料的屈服度就要降低，這樣才能保證管道的質(zhì)量。材料的塑性要隨著溫度的升高二升高。這兩種性能在高溫下的要求是完全相反的，在對(duì)材料進(jìn)行選擇時(shí)，一定要分辨清楚。其二是，材料的承載能力和力學(xué)性會(huì)隨著使用時(shí)間的增加而變?nèi)酢Ｆ淙牵牧系目估瓘?qiáng)度要隨著溫度的身高而降低，這樣才有利于延長(zhǎng)管道的使用壽命。材料的受腐蝕性會(huì)隨著溫度的升高而升高[6]。溫度越高，管道的受腐蝕性會(huì)越嚴(yán)重。所以在對(duì)管道建設(shè)材料進(jìn)行選擇時(shí)，要選擇抗腐蝕性高的材料。

6 非金屬材料的選取

6.1非金屬材料的選取原則

當(dāng)化工管道運(yùn)輸?shù)氖且恍┯懈g性的介質(zhì)時(shí)，就要選取非金屬材料對(duì)管道進(jìn)行建設(shè)，因?yàn)椋饘傩缘牟牧系目垢g性都較低，可也說(shuō)是沒(méi)有。這樣會(huì)在化工生產(chǎn)的過(guò)程中產(chǎn)生危險(xiǎn)，所以就要選擇非金屬性的材料。選取非金屬性的材料時(shí)要根據(jù)兩種要求進(jìn)行選取。其一是材料的壓力特性和溫度特性要可以滿足化工的要求。其二是預(yù)防非金屬材料在溫度變化時(shí)脆化現(xiàn)象的發(fā)生。為了滿足這兩點(diǎn)材料選取的要求就要對(duì)不同性能的材料進(jìn)行選擇。

6.2塑料襯里材料的選取

通常情況下，化工工廠在生產(chǎn)的過(guò)程中，塑料襯里的受熱度會(huì)控制在一百二十度以下。聚丙烯和聚四氟都是可以作為塑料襯里的選取原料，在選擇塑料襯里時(shí)不僅要考慮到溫度對(duì)材料的影響，還要考慮其他外部環(huán)境對(duì)材料的影響。化工工廠在對(duì)塑料襯里進(jìn)行材料的選擇時(shí)，要充分結(jié)合本工廠的生產(chǎn)實(shí)際[7]。選擇最適合本工廠生產(chǎn)工作的材料對(duì)化工管道的襯里進(jìn)行建設(shè)。

6.3運(yùn)輸硫酸管道材料的選取

眾所周知，硫酸的腐蝕性很強(qiáng)，所以在管道運(yùn)輸?shù)氖橇蛩徇@一類的介質(zhì)時(shí)，就要對(duì)管道的建設(shè)進(jìn)行材料的選擇。通常情況下，在對(duì)硫酸含量為95%～98%的硫酸進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，管道的溫度不宜超過(guò)20°，也不宜太低，操作時(shí)的壓力最好是在0.2pa左右，應(yīng)選取20號(hào)管道材料進(jìn)行管道的建設(shè)。硫酸亞鐵形成的保護(hù)膜，對(duì)碳鋼的抗腐蝕性非常重要，硫酸亞鐵保護(hù)膜的好壞，直接影響碳鋼的抗腐蝕性。由于硫酸亞鐵保護(hù)膜的重要性，所以為了保護(hù)硫酸亞鐵保護(hù)膜要嚴(yán)重控制硫酸的流動(dòng)速度。

6.4運(yùn)輸氧氣管道材料的選取

化工管道在運(yùn)輸氧氣介質(zhì)時(shí)，管道的建設(shè)材料一般會(huì)選擇碳鋼或者不銹鋼這兩種材料。根據(jù)管道設(shè)計(jì)時(shí)溫度的影響和壓力的影響，一般會(huì)選擇GC2類型的管道。由于氧氣是一種助燃的氣體，在運(yùn)輸氧氣的過(guò)程中，如果發(fā)生泄漏與其他氣體混合，可能會(huì)導(dǎo)致爆炸的情況發(fā)生，一旦有意外的情況發(fā)生，氧氣的運(yùn)輸工作就會(huì)停止，造成經(jīng)濟(jì)上的損失。基于以上原因，對(duì)運(yùn)輸氧氣的管道建設(shè)選取材料時(shí)，要注意兩點(diǎn)問(wèn)題。一是壓強(qiáng)的情況，二是流速的情況。具體的選擇還要結(jié)合具體的壓強(qiáng)情況，選擇最適合的管道材料對(duì)管道進(jìn)行建設(shè)。

6.5運(yùn)輸鹽酸管道材料的選取

鹽酸和硫酸一樣，同樣具有腐蝕性，所以選擇運(yùn)輸硫酸的管道建設(shè)材料時(shí)也要慎重考慮。聚丙烯這種材料的抗腐蝕性特別高。無(wú)論是溫度的變化還是壓強(qiáng)的變化，都不容易對(duì)其的抗腐蝕性起到影響。所以在運(yùn)輸鹽酸的時(shí)候，運(yùn)輸管道的建設(shè)一般選取的材料是聚丙烯。聚丙烯的導(dǎo)入率低，所以聚丙烯的保溫效果好。同時(shí)聚丙烯還具有，熔口強(qiáng)度比較高的特點(diǎn)，在管道的使用過(guò)程中，管道斷裂的情況發(fā)生的可能性會(huì)大大降低。在一定程度上會(huì)延長(zhǎng)管道的使用壽命，減低化工工廠在管道建設(shè)方面的資金投入。聚丙烯的質(zhì)量較輕，使用的過(guò)程非常便利，成本低，所以在管道建設(shè)的過(guò)程中的使用頻率會(huì)增加[8]。但聚丙烯同時(shí)也有一定的缺點(diǎn)，例如：聚丙烯比較容易受到外界環(huán)境的影響，可能會(huì)降低聚丙烯本身的性能。

6.6苛性鈉堿液管道材料的選取

苛性鈉堿液也會(huì)在一定程度上對(duì)運(yùn)輸管道造成的破壞，通常發(fā)生的情況可能會(huì)使管道裂口并損壞，所以，在運(yùn)輸苛性鈉堿液這一介質(zhì)時(shí)，要對(duì)氫氧化鈉驚醒溫度和濃度的控制，確保管道使用的安全性。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，化工行業(yè)的重要性顯而易見，科學(xué)的發(fā)展水平也能跟得上化工行業(yè)的發(fā)展，所以對(duì)化工行業(yè)設(shè)計(jì)管道的過(guò)程中，一定要對(duì)其選用的材料進(jìn)行慎重的選擇，化工行業(yè)對(duì)管道材料的選擇的要求很高，因?yàn)槠溥\(yùn)輸?shù)囊徊糠只ぎa(chǎn)品是有腐蝕性、危害性的，所以保證化工工廠的正常工作的同時(shí)，也要保證化工工廠中勞動(dòng)人員的生命健康，還要保證化工工廠周圍的環(huán)境。在實(shí)現(xiàn)自身經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還能促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境建設(shè)的政策的落實(shí)。

[1] 姜澄，劉迅升.化工管道設(shè)計(jì)中材料的選用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，6（03）:85.

[2] 李莉.化工管道材料的設(shè)計(jì)與選用解析[J].化工管理，2015，07:187.

[3] 韋征，顧順超.如何正確分析化工管道設(shè)計(jì)中的管道應(yīng)力[J].化工管理，2015，3（16）:180.

[4] 梁宏偉.化工管道設(shè)計(jì)及材料等級(jí)選用探討[J].化工管理，2015，1（20）:4+6.

[5] 李一文.化工裝置管道材料的設(shè)計(jì)和選用分析[J].化工管理，2014，2（08）:197.

[6] 張林青，司馬靚明，黃麗娟.SRH加氫循環(huán)油泵入口管道設(shè)計(jì)探討[J].煉油技術(shù)與工程，2014，4（05）:57-60.

[7] 黃晶.淺談磷酸生產(chǎn)裝置中管道材料的選用[J].硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2014，8（04）:14-18.

[8] 王同堯.石油化工儀表專業(yè)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)探討[J].石油化工自動(dòng)化，2012，9（03）:7-11.

Chemical Pipe Material Selection of Analysis in the Design Process

Fu meng

Since China’s reform and opening up，the development of economy and society，so that all walks of life also will be the development of the chemical industry but also to some extent to give larger development.The rapid development of the chemical industry，to a certain extent，to bring to people’s lives a lot of convenience and improve the people’s living standards，thus contributing to the social and economic development，and gradually become an important pillar industry in economic and social development.The importance of the chemical industry increased，while the relevant departments of the chemical industry，pipeline construction，choice of materials for its increasingly cautious，enhance scientifi c and technological level，but also to some extent，to the selection of materials for the chemical pipeline technical support.This paper will select the piping material chemical engineering design process to conduct a comprehensive analysis and noted that should pay attention to.We hope to provide reference for the chemical industry in the process of construction of the pipeline.

chemical；design process；pipe materials；selection；analysis

TQ055.81

A

1003-6490（2016）01-0037-02

2015-12-25

傅蒙（1987—），男，陜西西安人，助理工程師，主要研究方向?yàn)榛す艿涝O(shè)計(jì)。