化工設計過程中管道材料的選擇探討

（山東華魯恒升集團德化設計研究有限公司 山東 253024）

化工管道生產過程中，最重要的問題就是化工管道安全問題，化工管道材料對化工管道應用的安全性產生著重要影響，在常規情況下，化工管道運輸的物質腐蝕性比較強，具有特殊性能，所以必須科學的對化工管道材料進行選擇，以降低運輸過程中管道破裂的可能性，這就需要在化工設計過程中，優化管道材料的選擇，以確保化工產品運輸的安全性。

1.化工設計中管道材料選擇

(1)管道材料選擇依據

化工設計屬于一項十分復雜的工作，工作設計難度較大，管道材料的選擇具有一定的特殊性和限制性。所以在進行材料選擇的過程中，必須以具備介質特性的材料為主。由于化工設計過程中，開展管道材料的選擇工作，必須考量材料的耐腐蝕性、不具備易燃易爆性、耐高溫性，降低意外事故的發生幾率。化工設計中，必須對管道材料的參數進行明確，我國對介質工作參數的要求比較高，依照介質參數，合理進行管道材料的選擇，依據管道應用的實際情況，合理進行管道參數的調整。此外，必須保障管道材料選擇的經濟性，一方面來說，在進行管道材料選擇過程中，必須綜合機械性質、化學性質和物力性質開展，此外，在進行管道材料選擇過程中，必須保障材料的充足程度，以強化材料的采購工作[1]。

(2)管道材料選擇的原則

當前化工設計已經趨于完善，管材選擇中制定了對應的原則，在進行管材選擇過程中，首先，必須優化檢驗步驟、熱處理步驟、焊接步驟、制作步驟和設計內容等，以實現有關規定的相關內容。其次，必須從管道材料選擇的原則出發，由于介質材料與其他材料存在差異性，具備特殊性質，所以必須保障運送的安全性。最后，必須保障材料的設計原則符合運輸特殊物質的要求。針對不同的運輸物質，所選用的管道材料必須與之相符合。比如：在運輸過程中，若是運輸物質存在腐蝕性，必須對物質的腐蝕范圍進行考量，強化抗腐蝕干預，考量材料的防腐范圍，增強抗腐蝕效果，以滿足運輸過程中的溫度要求，可開展溫度沖擊測試，以促進材料符合設計標準。

2.化工管道應用中的質量缺陷

(1)相關部門缺少對化工管道工程安全責任的明確

在進行化工管道工程管理過程中，監管部門、施工部門和政府相關部門，缺少對設計管理的重視程度，監督管理力度不足，在開展化工管道建設中，將管道施工交托施工企業開展，并不能協調多方部門對化工管道工程進行管理，直接影響施工圖紙施工效果，無法明確檢驗施工材料質量，施工技術應用欠缺合理性。除此以外，在化工管道工程建設竣工以后，相關部門并不能派遣專業人員對管道質量進行檢查，極易導致后期化工管道問題的發生[2]。

(2)化工管道施工圖紙內容不精準

常規情況下，施工人員大都依照施工圖紙進行化工管道工程管理，若是圖紙欠缺精準性，施工人員依照不精準的圖紙進行化工管道施工，將導致管道安全隱患的存在。此外，設計人員在進行管道施工圖紙繪制過程中，若不能從區域地理環境出發，對施工圖紙內容進行驗證，而施工人員按部就班的進行施工，對圖紙精確度問題忽視，則會嚴重影響化工管道施工質量。

(3)缺少管道施工材料的監管工作

化工管道在施工過程中，所涉及的原料比較多，包括閥門設備、保護裝置、管子、補償器和管件，這些材料的質量將對化工管道工程施工產生負面影響，管理人員在進行施工材料采辦過程中，必須對供應商的資質進行審核，分析施工材料是否符合質量標準，是否具備合格證書，并開展抽樣質量檢驗工作。但是，在施工過程中，企業為了縮減施工成本，應用劣質管道材料施工的情況時有發生，也時常忽略材料的質量檢驗問題[3]。

3.化工設計過程中管道材料的選擇

(1)低溫材料的選擇

化工管道設計過程中，低溫情況時有發生，低溫情況下進行工程建設，溫度大都在-20℃以下，必須保障化工管道施工具有極強的耐低溫性能，所以，在化工管道低溫材料設計過程中，必須根據溫度情況，合理選擇材料。由于不同低溫環境對施工材料的要求存在差異性，若是溫度在-20℃到-40℃之間，則在進行管道設計過程中，不可選擇碳素鋼材料，若是溫度在-40℃到-70℃之間，不可選擇低合金鋼管材料，若是溫度在-70℃到-196℃之間，不可選擇合金材料。在不同溫度段之下，分別對管道材料的溫度有不同的需求。在進行管道建設過程中，必須合理對環境溫度進行把控。由于低溫條件下，碳素鋼管材和低合金管材的性能下降明顯，無法實現常溫環境下的材料功能，且低溫環境下，管道破壞概率隨之增加，想要保障管道材料性能，就必須合理進行低溫管道材料的選取[4]。

(2)高溫管材

部分化工產品生產過程為高溫狀態生產，由于運輸管道必須對高溫產品進行運輸，所以必須保障材料具有耐高溫性質。在開展化工管道的設計過程中，必須從以下幾個方面進行材料的選取，不同溫度條件下，管道材料不同，管道的屈服強度也存在一定的差異性，塑形會呈現正比例變化，屈服強度會呈現反比例變化，隨著運輸時間的延長，管道材質的力學性能和荷載強度也會隨之發生變化。在不同的溫度條件下，管道材料的抗拉強度也會產生不同程度的變化。溫度變化會在不同程度對管道材料產生腐蝕作用，化工生產中，一旦溫度超過350℃，就可視為高溫環境，高溫材料存在高溫極限，以碳素鋼為例，一旦其溫度值在425℃以上，碳素鋼將出現石墨化情況，必須在碳素鋼之中添加合金元素，以降低石墨化現象的發生，確保碳素鋼材料性能的穩定性。除此以外，可以采用鎮靜鋼、添加鋁元素鎮靜鋼的材質進行管道設計，以促進管道安全性能的提升[5]。

(3)塑料襯里材料

化工產品生產過程中，襯里層材料的溫度耐受程度必須在襯里管道使用溫度之下，在進行襯里材料選擇過程中，必須以聚丙烯材料和聚四氟材料為主，設計人員在進行塑料襯里材料的選擇中，必須從生產環境特征出發，不可將材料在不同的的環境下應用。

(4)硫酸管道材料

若是管道輸送的介質物質為硫酸的情況下，進行管道材料的選擇，確保管道材料能夠適應硫酸的化學性質，對不同濃度的硫酸物質的化學性質進行分析，了解性質差異性，以合理進行硫酸材料的選擇。若是所選用的材料為普通碳鋼管，以碳鋼管進行濃硫酸的輸送過程中，必須保障濃硫酸輸送的穩定速率，以保障濃硫酸溫度數值的穩定性能，確保硫酸的流速穩定，降低硫酸速度快慢不均或者流速過快的情況發生。濃硫酸的性質在鐵質容器中，可有效保存，且不會對鐵質容器產生腐蝕效果，其主要由于濃硫酸遇到鐵質容器以后，可在鐵質容器的表面形成密度較高的四氧化三鐵氧化膜，對濃硫酸對碳鋼管道產生的腐蝕作用進行隔離，若是濃硫酸的流動速度不均勻或者流動速度過快，將導致濃硫酸自身溫度數值的變化，溫度一旦升高，氧化膜就會受到影響而破壞，對鐵質材料的保護作用隨之下降，管道腐蝕效率上升。若是化工條件無法對濃硫酸的流動速度進行控制，就可以用不銹鋼材料金屬管道設計，以確保管道內部壓強在2.5MPa以下，溫度控制在30℃以下，維持不銹鋼管材化學和物理性質的穩定性，以保障濃硫酸能夠安全穩定的輸送。

(5)鹽酸管材

鹽酸材料的腐蝕性依然比較強，為合理選擇鹽酸輸送管材，必須對鹽酸應用情況進行分析，若是鹽酸的濃度在15%-30%范圍以內，在輸送過程中，可以采用非金屬材料進行鹽酸輸送，非金屬材料的抗鹽酸腐蝕效果較好，可保持良好的耐腐蝕性和溫度的合理性。此外，若是鹽酸環境復雜，應用非金屬材料的效果也十分顯著。比如，采用聚丙烯材料進行管道的制作，其導入效率不足，保溫性能較強，聚丙烯管材具有較高的熔口強度，應用該材料的過程中，可有效降低管道斷開情況的出現，確保管材使用質量的良好性，且由于聚丙烯材料所制作的管材密度值比較小，質量輕，應用具有便捷性，具有較長的使用壽命，且應用聚丙烯材料進行管道的制作，成本投入量較低，可大范圍應用。只是其在進行鹽酸輸送過程中，也存在一定的缺陷，比如其突遇降水或者強降雪天氣，管材使用性能會大程度降低，若是在惡劣的天氣條件下施工，建議應用塑料襯里材料或者其他類型的非金屬材料進行建設。

4.結束語

綜上所述，化工設計中，管道材料的選擇十分重要，由于化工生產環境存在多變、復雜的特征，所以，在進行化工管材選擇中，必須依據施工實際情況，從輸送介質的類型出發，合理選擇管道材料，以確保輸送效率，保障管道應用的有效性，為化工企業謀取較大的經濟效益。