化工管道材料選用綜述

王帆

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

1 前言

在化工生產中，因為管道材料選用不當發生事故的情況已經多次發生，給化工設計人員一次又一次的敲響了警鐘，這些教訓提醒我們要不斷提高管道材料的設計水平[1～3]。此外，隨著科技水平的提高，越來越多的新材料被運用在化工裝置中，比如各種陶瓷材料，普遍具有硬度高耐磨損的特性，非常適合用于含有粉末的管道中。因此，化工裝置設計人員也要與時俱進，選用理化性能更好的材料，減少事故的發生[4～6]。

2 化工管道設計材料選用的原則

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裝置設計質量，因此，必須保證管道材料選用的合理性，需嚴格遵循如下幾方面選用原則[7，8]：

1）設計過程中要充分考慮管道材料的性質。比如，在輸送一些高度危險的液化烴等危險介質過程中，管道材料的選取應以優質鋼為主。

2）管道材料的選擇應嚴格按照規定設計流程進行。材料選定后應經過嚴格的校核和審核后方能用于設計，以免因為個人疏忽給整個裝置的運行帶來隱患，在采購和施工過程中也要建立規范的管理措施，保證最后使用的管道材料與設計的相符。

3）管道材料的選擇要與工藝介質的溫度和壓力相匹配。很多工藝過程物料溫度偏高，這些介質對管道材料的要求也很高；當然也會有低溫的物料輸送需求，要求材料必須具有抗低溫的特性，為保證物料能夠在管道中順利輸送，需要結合實際設計管道材料的溫度規定，在裝置運行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物料中，設計的管道壁厚度需要留一定的腐蝕余量。

5）在保證安全的基礎上也要考慮經濟性問題，不可以盲目提高材料的選用標準，給化工企業造成額外的負擔。

3 化工管道設計材料選用實例

3.1 陶瓷管道材料的選用

管道的耐磨性一直是困擾化工企業的棘手問題。很多化工工藝都需要對粉料進行輸送和處理，這些粉料具有粒度小、硬度高的特點，即便使用加厚鋼管，也會很快被磨穿，從而造成物料泄露，給裝置的連續穩定運行造成影響。陶瓷管道是在鋼管內部襯一層氧化鋁或者氮化硅制作而成，氧化鋁和氮化硅的硬度都非常的高，化學性質穩定，具有非常好的耐磨性能。目前，這兩種陶瓷材料在化工裝置中都得到了廣泛的應用，經受住了實踐的檢驗。

3.2 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。抗性材料主要指：抗高溫、抗低溫、抗氧化的材料。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，很多化工原料或中間體具有較強的氧化性，這對化工管道材料的抗氧化性要求頗高。一些化工介質只有在-20～-196℃低溫環境下才能保存（例如液態乙烯、丙烯、液氮），這就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，不應選取碳素鋼材料；在-40～-70℃區間，管道材料不宜選擇低合金鋼材料；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。

3.3 特殊管材的選用

在化工設計過程中，還會選擇一些特殊介質的管道材料。例如非金屬材料的選用、塑料襯里材料的選用、苛性鈉堿液管材的選用、硫酸管材的選用、氧氣管材的選用等。這些特殊管道材料的使用都有其特定的標準和規范，在選擇上，要根據當時的特定情況，選擇最為合適的管道材料，但是也要注意使用中的限制。例如在對非金屬材料的使用中，要注意其溫度與壓力，避免出現脆化的情況；在對塑料襯里材料選用上，要求溫度控制在120℃以下，除此之外還要注意應用環境；苛性鈉堿液會對碳鋼材料造成破壞，所以在使用中要保證氫氧化鈉的濃度，避免出現意外。

4 結束語

綜上所述，在化工管道設計中，材料選用是非常重要的一個環節，對管道作用的發揮和生產安全性有著直接影響，所以作為設計人員要根據具體的生產環境對多方面的因素進行考慮，選用適合的管道材料，根本上有效確保化工管道設計能夠真正造福于民，取得社會效益和經濟效益的最大化。