化工裝置管道材料的設計及應用

常 杰

（中海油惠州石化有限公司，廣東惠州 516086）

1 化工裝置管道材料簡述

針對化工行業而言，化工裝置管道具有較高的設計要求，主要原因是化工裝置管道設計工作實際所涉及的內容十分廣泛，例如工藝方面、設備方面、零部件方面等，如果設計方案不合理，則會對化工企業安全穩定的運轉帶來嚴重的負面影響。所以，需要利用科學完善的措施開展化工裝置管道設計與選材，才能從本質上提升化工裝置設備的性能優勢。在開展化工裝置管道材料選擇時，要充分掌握管道材料對化工裝置帶來的具體影響，在科學有效的控制措施的保障下，實現化工裝置的有序運轉，從而保障化工企業預期生產目標的順利實現。

化工裝置管道材料的選擇內容包含多個項目，例如管道、管件、法蘭、墊片等。在開展化工裝置管道材料的設計與應用分析時，要確保管道材料的具體設計說明，相關等級情況，設計與支管連接等方面的內容得到綜合分析，并結合化工企業的特點與現狀開展針對性的分析，保障管道材料的性質能夠得到科學的明確，再結合設計的相關內容，如設備標準、尺寸、材質等開展化工管道材料整體尺寸標準的明確，提升管道材料各個零部件的尺寸規范性，降低后期管道材料應用時異常問題的發生概率。如果無法保障管道等級選擇的科學合理性，則會為后期管道的設計、安裝以及保養維修等帶來一系列的阻礙。所以，開展管道材料設計與應用時，要重點把控管道材料的等級，由此為后期各環節工作的順利進行提供全面有效的參考和幫助。

2 化工裝置管道材料的相關選擇依據

在開展化工裝置管道材料的選擇工作時，要確保影響管道材料的各類因素得到綜合考慮，才能保障管道材料選擇的合理性與針對性。通常情況下，化工裝置管道材料的具體選擇依據主要體現在以下方面。

2.1 介質的特點方面

主要體現在易燃易爆性、有毒有害以及腐蝕性等方面。其根本原因是受氧化反應、氧腐蝕反應以及氫腐蝕反應等作用的影響，使得管道選材時需要重點考慮介質的特點，才能保障管道的正常使用。

2.2 介質的參數方面

在考慮介質參數影響時，需要重點考慮介質的設計溫度與設計壓力等兩方面的具體參數情況，避免因溫度和壓力不符合相關標準而導致化工裝置管道無法正常運轉。

2.3 管道材料的性能方面

管道材料的性能是直接影響其使用情況的主要因素。而管道材料的性能包括多方面內容，如化學與物理性能、焊接和機械性能，以及經濟和環保性能等。

3 化工裝置管道材料的設計與應用原則

3.1 化工裝置管道材料的設計與選擇方面

（1）在開展化工裝置管道設計工作時，要重點考慮管道材料自身的性質。如果輸送介質的危險等級較高，則應當將優質輕鋼作為管道的主選材料。

（2）明確設計目標，規范設計流程，是開展化工裝置管道材料設計的主要引導力量。當材料選擇工作結束后，要及時上報相關部門進行校核與審核，待審核通過后才能進入設計環節，由此降低對化工裝置管道運行的影響。在材料的采購與施工環節，要積極構建科學完善的管理體系，從而提升管道材料設計與使用的相符性。

（3）保障化工裝置管道材料的選擇同工藝介質的溫度與壓力之間具有理想的匹配性。如果運輸的物料溫度相對較高，那么介質對管道材料的要求也會隨之提高。當然，針對低溫要求的物料輸送，材料的抗低溫特性要求也會隨之提升。所以，為了提升管道物料輸送的順暢性，要根據管道材料自身的溫度要求進行相應物料的選擇，由此避免溫度因素影響物料的運輸效果。

（4）保障管道壁厚度設計的科學合理性。管道壁厚度的科學合理是提升管道運行順暢性的關鍵所在，在腐蝕性物料的運輸中體現得十分明顯。為此，設計人員開展管道壁厚度設計時，要預留一定的腐蝕余量，才能提升管道運輸的整體效果。

（5）經濟問題也是化工裝置管道設計的重要原則。所以，在管道設計與選材時，要提升材料選用的具體標準，增強材料設計與選用的規范性，由此避免給企業帶來不必要的經濟損失。

3.2 管道與管道組成件方面

在開展化工裝置管道材料的選擇工作時，要充分結合具體情況，同時嚴格遵循管道與管道組成件的具體標準，確保影響管道與管道組成件使用性能的各種因素均得到系統考慮，如尺寸方面、型號方面、質量方面以及材質方面等，由此提升管道與管道組成件的使用性能。

3.3 端面連接方面

端面連接是化工裝置管道連接的重要環節。在端面連接的具體過程中，技術人員要結合實際情況選擇最佳連接方式，從而保障端面連接的緊密性。端面連接的方式多種多樣，常用的有法蘭連接方式、螺紋連接方式、焊接方式、咬合連接方式以及承插連接方式等。在眾多端面連接方式中，焊接方式的應用頻率相對較高。針對螺紋連接方式而言，要保障螺紋性質得到及時科學的分析，如果是60°的密封螺紋，則通常選用NPT螺紋材料，并根據相關標準與要求進行連接操作。承插連接方式，相比其他端面連接方式而言，該類型的端面連接方式具有廣泛的適用范圍，例如在DN小于40（11/2）的管道中都具有理想的應用效果。針對部分法蘭連接的端面，如果運輸的介質具有易燃易爆的特性，則要結合密封焊，由此才能在保障螺紋連接合理性的基礎上增強其連接的密封效果，避免因連接不緊密而出現泄漏現象。

4 化工裝置管道材料的應用實例分析

4.1 氧氣管道材料的選擇與應用

針對氧氣管道材料的選擇，現階段具有詳細的標準，如GB50030標準，技術人員要充分結合該標準的具體要求，開展科學合理的分析選擇，由此保障氧氣管道選材的科學合理性。如果輸送介質的溫度低于200℃，則通常會選擇304或304L的不銹鋼材質管道；如果溫度超過200℃，則可以選擇Inconel600材質的管道，并且加強對外界影響因素的綜合分析與科學應用，確保管道的正常使用。針對氧氣管道而言，自身性質對其整體運行效果的影響體現得十分明顯，所以在開展氧氣管道材料設計與選擇時，要重視全通徑閥門的選擇與應用，避免使用快閉性閥門，尤其是閘閥，嚴禁出現在氧氣管道中，從而保障氧氣管道運輸的安全性。在氧氣管道的填料處理環節，要結合氧氣管道自身的性質，選擇科學的填料，如聚四氟乙烯或膨脹石墨等材料，都是應用頻率較高的材料。在氧氣管墊片選擇時，技術人員要根據具體要求對各類型的墊片進行科學選擇，如環墊、銅材質墊片，鎳材質墊片以及纏繞型的墊片等，確保墊片的作用能夠得到充分的發揮。

4.2 陶瓷管道材料的選擇與應用

如何保障和提升化工管道材料的耐磨性，是化工管道設計與選材的重要內容。在化工裝置管道運輸中，粉料運輸的概率也相對較高，由于這些粉料不僅粒度小，而且硬度還較高，即便使用加厚的鋼管進行運輸，也會經常發生鋼管被磨穿的現象，由此必將引發物料泄漏的現象。而陶瓷管道則能很好地應對這一問題，由于陶瓷管道是在鋼管內部添加了氧化鋁或氮化硅，而這兩種物質都具有較高的硬度，并且化學性質穩定性強、耐磨性高，所以能夠充分地保障管道運輸的安全性與穩定性。

4.3 抗性材料的選擇與應用

抗性材料的選擇與應用對化工管道的設計與應用效果具有重要的影響作用。從本質上而言，抗性材料主要是指能夠抗高溫、抗低溫以及抗氧化反應的材料。由于化工管道運輸的介質對溫度都具有較高的要求，同時大量的化工原料自身的氧化性較強，必將提升對化工管道的抗氧化性要求。例如，部分化工介質的保存溫度在-20~-196℃，如液態丙烯、液態乙烯以及液氮等，這些物質需要在低溫環境下運輸，所以運輸這些介質的化工管道材料自身則要具有較強的抗低溫性能。并且每個低溫區針對材料的要求也具有明顯的差異性，所以技術人員要綜合分析不同溫區的特點，保障管道選材的科學性與針對性，提升管道使用的穩定性。

4.4 特殊管材的選擇與應用

特殊介質管道材料的選用對化工管道設計與應用也具有十分重要的作用。例如，非金屬材料、苛性鈉堿液管材、塑料襯里材料、硫酸管材等，這些特殊類型的管道材料在選擇與應用方面都具有詳細的要求與標注，所以在選擇環節，技術人員要結合具體情況開展管材選擇工作，由此保障管道運輸的安全性與穩定性。例如，針對非金屬材料的使用，不僅要注意溫度因素，還要嚴格把控壓力情況，降低管道脆化現象的發生概率。在開展塑料襯里材料的選擇與應用時，要確保塑料襯里材料的使用溫度不超過120℃。而針對苛性鈉堿液，對碳鋼材料的破壞性體現得十分明顯，所以要對氫氧化鈉的具體濃度進行嚴格的控制與監管，避免因管道被損壞而出現泄漏事故。

5 結束語

化工行業的穩步發展對社會經濟的可持續增長具有重要的決定作用，而化工裝置管道材料的科學設計與應用直接影響著化工行業的整體發展情況。所以，相關部門要高度重視并科學開展化工裝置管道材料的設計與應用，嚴格遵循化工裝置管道材料設計與選擇的相關原則和依據，確保影響管道使用性能的各項因素能夠得到綜合分析，由此從根源上提升化工管道運輸的安全性與穩定性，為化工企業預期發展目標的順利實現提供良好的基礎條件。