化工設計過程中管道材料的選用分析

楚海龍

摘 要：近些年來，化工產業的發展極為迅速，但同時各類化工材料的設計也成為當前化工生產的主要問題，能夠有著安全可靠的設計環境，直接關乎到化工材料的生產效率。管道作為化工材料設計的必備器材，在化工設計過程中，管道材料的選用必須考慮各項因素，才能保證化工生產效率。

關鍵詞：化工設計；管道材料；選用

在新時期發展中，對化工產業的發展也極為重視，特別是化工設計中管道材料的選用，需要相關設計人員從不同角度、多個方向考慮選材問題，以下主要針對化工設計過程中管道材料選用的原則、依據等相關內容展開詳細分析。

1 化工設計過程中管道材料選用的原則

化工設計中管道材料的選用是否合理將直接影響到整個化工設計質量，因此，必須保證管道材料選用的合理性，需嚴格遵循著如下幾方面選用原則。①設計過程中要充分考慮管道材料的性質，如，在運輸一些高度危險的液化炔等危險介質過程中，則管道材料的選取應以優質鋼為主，如果是在運輸一些可燃性介質時，則不能采用沸騰鋼材料，以免影響到介質運輸的安全性[1]。②管道材料的選擇應嚴格按照規定設計流程進行，而且，在化工設計管道選材之后還需要進行后續環節，如，制造、焊接、熱處理、檢驗等，必須保證最后使用的管道材料與設計的相符。③很多化學介質溫度偏高，這些介質對管道材料的要求也很高，當然也會有低溫的化學介質運輸，要求材料必須具有抗低溫的特性，為保證化學介質能夠在管道中順利運輸，需要結合實際設計管道材料的溫度規定，并在運輸使用中不能超過規定的最高溫度及最低溫度。④管道壁厚度的設計必須合理，尤其是在運輸腐蝕性化學介質中，設計的管道壁厚度需本著合理性原則。

2 化工設計過程中管道材料選用的依據分析

化工設計過程中管道材料的選用具有一定的依據，如，設計過程中，設計人員應充分考慮到運輸介質的工作參數，主要指壓力和溫度，以此為依據設置管道材料的參數值；應考慮運輸介質的特性，如，易燃易爆、有毒、腐蝕等特性的物質，需要保證管道選材具有抗腐蝕性、抗氧化性等特性；此外，還應考慮到運輸介質的化學特性、物理特性、機械特性、焊接特性等相關要求，同時還要從經濟性出發合理選擇管道材料[2]。

3 化工設計過程中管道材料的選用分析

通過以上的分析了解化工設計過程中管道材料選用的重要性，以下主要對化工管道材料的選用做出幾點分析。

3.1 抗性材料的選用

化工設計過程中對管道材料的選用要求很高，所選材料需符合實際使用要求，而其中抗性材料就是化工設計管道材料選用的重點考慮對象之一[3]。抗性材料主要指抗高溫、抗低溫、抗氧化等材料，化工管道在使用過程中經常會處于高溫、低溫的環境中，同時，在使用過程中很多化工材料也具有較強的氧化性，這對化工管道材料的抗氧化性要求頗高。一些介質只有在-20℃～-196℃低溫環境下才能保存，這對化工管道材料的抗低溫性要求很高，因此，在化工設計過程中必須合理選用抗低溫材料，而且每個低溫區對材料的要求也有所不同。例如，在-20℃～-40℃區間，不應選取碳素鋼等材料，在-40℃～-70℃區間，管道材料不易選擇低合金鋼材料，而在-70℃～-196℃區間內，管道材料禁止選用合金鋼材料，主要因這些材料的管道在低溫中性能會急劇下降。

另外，從抗氧化的角度上分析，化工設計過程中管道材料的選取應考慮全面[4]。如，在選用抗高溫鋼管作為化工管道主材時，雖然該材料具有很好的耐熱性，但其抗氧化性能極低，該管道在出廠時會在其表面形成一層氧化膜，但這層氧化膜的抗氧化作用不大。因此，為保證化工材料管道同時兼具耐高溫性和抗氧化性，則需要在管道表面增加抗氧化層，或是直接應用抗氧化性較強的管材。如，鉻元素具有較強的抗氧化性，將其應用于管道中能夠有效提高管道的抗氧化性，鉻元素與鉬元素結合能夠產生一種合金，而利用這種材料生產的管道具有較強的抗氧化性。

3.2 非金屬材料的選用

化工生產中很多管道都是由非金屬材料制成，這類管道材料也是化工設計過程中重點考慮的對象。化工生產中經常會運輸一些具有腐蝕性的化工材料，而對這類材料的運輸則需要采用非金屬耐腐蝕性的管道，因金屬性材料的抗腐蝕性偏低，很難更好地運輸這些材料，固在此不選擇金屬材料的管道。腐蝕性化工材料運輸具有一定的危險性，因此，在選擇非金屬材料管道時，必須要慎重，主要遵循著非金屬管道材料的選取，其溫度特性和壓力特性必須滿足化工生產要求的原則，避免受到溫度變化的影響而造成非金屬材料管道出現脆化的現象。

硫酸是化工生產運輸的主要材料之一，在運輸這種特殊化學物質時必須要考慮管道的選用。在化工設計過程中，如果所運輸的物質為含量為95%～98%的高濃度硫酸時，運輸硫酸管道的溫度應控制在20℃以下，不宜過低，而且在任何情況下保證管道的壓力不能超過0.2pa，避免管道受到破壞而造成硫酸材料的外漏為周圍設備、人員等構成安全威脅。通常情況下，在選用運輸硫酸管道材料過程中，應在其管道內部設計硫酸亞鐵的保護膜，當然，硫酸亞鐵的保護膜的好壞也會直接影響到保護膜的使用壽命，同時，硫酸運輸的流動速度快慢也將與硫酸亞鐵保護膜被腐蝕的強弱成正比，硫酸運輸速度越快也會加快硫酸亞鐵的腐蝕，因此，不僅要重視化工設計過程中管道材料的選用，同時還應控制硫酸等化工材料的運輸速度。

4 總結

總的來說，化工設計過程中管道材料的選用需嚴格按照相關依據進行選取，同時還要考慮化工材料的性質，如，腐蝕性、氧化性、高溫性、低溫性、易燃易爆、有毒等，需根據實際的使用需求選用相關的管道材料，才能保證化工材料運輸的安全可靠性。

參考文獻

[1] 金俠杰，林財興.基于業主方的大型化工管道工程材料集成管理[J]. 上海大學學報（自然科學版）. 2013（06）

[2] 朱迎杰，黃濤，鄒劉銀.化工裝置管道材料的設計及應用研究[J]. 化工管理. 2015（14）

[3] 芮國芬.化工工藝安全設計中的危險因素以及解除途徑探索[J]. 現代工業經濟和信息化. 2015（01）

[4] 姜澄，劉迅升.化工管道設計中材料的選用分析[J]. 科技創新與應用. 2016（03）