化工管道設計中材料的選用分析

基木格

安徽省工業(yè)工程設計院

化工管道設計中材料的選用分析

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安徽省工業(yè)工程設計院

社會經(jīng)濟的發(fā)展，帶動了各行各業(yè)的發(fā)展。同時也帶動了工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)在人們的生活，社會的發(fā)展，國家的發(fā)展中的作用越來越重要?；ば袠I(yè)作為工業(yè)領(lǐng)域中的一個部分，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，各界對其發(fā)展要求也越來越高，所以化工在設計過程中的管道材料的選擇也越來越重要，化工工廠中的化學原料有許多危險的溶劑，所以化工管道材料選擇的好壞與否，關(guān)系到化工工廠是否能夠正常的運行。

化工管道設計；材料；選用

1 選擇管道材料的基本原則

1)化工材料的選擇應遵循化工生產(chǎn)管道設計的相關(guān)規(guī)定。2)管道選擇需要以生產(chǎn)運輸化學產(chǎn)品的特性作為主要依據(jù)，不同特性的化工產(chǎn)品生產(chǎn)，需選用的管道材料也不同。如易燃易爆化學產(chǎn)品則需避免使用塑料材料，而具有較強腐蝕性的化學產(chǎn)品則不可使用碳鋼材質(zhì)的材料。3)管道材料不僅要考慮到化學生產(chǎn)的不同特性，還要注意管道內(nèi)流體的壓力、溫度等因素在影響。如，在溫度較低的情況下，應避免選擇鋁鎳合金鋼、不銹鋼等材料。

2 化工設計中的管道材料選用的分析

2.1 耐熱管材的選用

材料的屈服強度要隨著溫度的升高而降低，材料的塑性要隨著溫度的升高而升高。這兩種性能在高溫下的要求是完全相反的，在對材料進行選擇時，一定要分辨清楚。材料的承載能力和力學性會隨著使用時間的增加而變?nèi)?。材料的受腐蝕性會隨著溫度的升高而升高。溫度越高，管道的受腐蝕性會越嚴重。所以在對管道材料進行選擇時，要選擇抗腐蝕性高的材料。

高溫鋼管的耐熱性非常好，但是其抗氧化的性能較低，在工廠的工作進行運作的過程中，鋼管的表面會有一層氧化膜的形成，但是氧化膜的保護作用不強。這些元素的氧化過程都會比其他金屬元素的氧化過程快，會在鋼管的表面，盡早地形成一層保護膜，阻止氧化反應對鋼管的侵蝕速度，從而增強鋼管的抗氧化性。鉬元素跟鉻元素結(jié)合后會產(chǎn)生一種合金，這種合金的抗氧化性比單獨的鉻元素的抗氧化性高，所以在是由化工工廠的管道敷設中經(jīng)常使用。

2.2 低溫管材的選用

在抗低溫的化工管道敷設時，不能都采用一種材料。每個低溫溫度段對材料的要求也不一樣，在-40℃到-20℃之間，管道的建設要避免對碳素鋼材料的選取。在-70℃到-40℃這個低溫溫度段中，不適合使用低合金鋼管材。在-196℃到-70℃，這個低溫溫度段中不能使用合金鋼管材。這三個溫度段對分別對管道的材料有特殊的要求。在管道材質(zhì)在選擇的過程中要注意把握。在低溫的環(huán)境中，低合金和碳素鋼管材的性能會急劇下降，不能很好地實現(xiàn)在常溫環(huán)境中的功能，同時在低溫環(huán)境下的受破壞的可能性也會增加，所以在低溫環(huán)境中保證管道材料的性能是敷設耐低溫管道工作的重心。

2.4 特殊介質(zhì)管材的選用

1)塑料襯里材料的選用。在化工產(chǎn)品生產(chǎn)中，要確?；瘜W物質(zhì)運輸管道的塑料襯里的使用溫度不高于120℃。在其襯里材料的選擇上，主要為聚四氟、聚丙烯等。相關(guān)設計人員在進行材料選擇時，還需將其應用環(huán)境納入考慮范疇，避免將其使用于苯溶解介質(zhì)中。

2)苛性鈉堿液管材的選用。對苛性鈉堿液管材的選擇，需要考慮到腐蝕介質(zhì)與拉應力共同作用對其產(chǎn)生的不利影響，一旦管道材料選擇不當，則極有可能會出現(xiàn)管道的破裂狀況。因此，為保證化工生產(chǎn)的安全，必須將氫氧化鈉的濃度及溫度控制在合理范圍內(nèi)。

3)硫酸管材的選用?；どa(chǎn)中的硫酸類化學產(chǎn)品因具備較強的腐蝕性，必須選擇抗腐蝕性較強的運輸管道。總體而言，當硫酸濃度在95%～98%時，應盡可能將管道溫度保持在20℃左右、壓力控制在1.6Pa左右。同時，管材的腐蝕裕量需為1.5。在硫酸物質(zhì)的輸送過程中，硫酸亞鐵保護膜直接決定了其碳鋼管材抗腐蝕性的強弱。因此，為了確保保護膜的完整、不被破壞，需將其所運輸硫酸的流速掌握在合理范圍內(nèi)。同時，對于不同溫度條件下的硫酸運輸，所選用的管道材料型號也不同，應根據(jù)實際情況而定。

4)氧氣管材的選用。在氧氣類化學生產(chǎn)中管道材料的選擇上，通常以不銹鋼、碳鋼為首選管材。并且，這類管道的設計，主要考慮因素為兩點，即溫度與壓力。因氧氣屬于助燃氣體，當與其他氣體混合后，一旦在運輸過程中受到外力沖擊，極易引發(fā)爆炸事故，所以在對氧氣運輸管道的設計上，大多數(shù)為GC2類型。同時，爆炸事故的發(fā)生，情況嚴重的可能會造成化工生產(chǎn)的停產(chǎn)。因此，氧氣管材選用必須慎重，既要考慮到氧氣的強壓問題，也要考慮到其流速問題。當氧氣的壓強在0.33MPa～0.55MPa時，則管道材料應為碳鋼管。而在氧氣壓強過高時，則需選用不銹鋼管道。其中，為最大限度降低氧氣輸送中存在的安全隱患，應避免使用褶皺彎頭來制作管道，并確保管道直徑與外徑的比例大于4：1，而管道的長度需＞2m，并選擇大半徑彎頭的管件，將彎頭半徑與管道外徑的比例控制在6：1以上，實施無縫焊接的工藝，完成運輸管徑之間的焊接。

5)鹽酸管材的選用。鹽酸具有一定的腐蝕性，所以對于輸送鹽酸的管材也要合理的選擇。如果鹽酸的濃度在15%和30%之間，在運輸?shù)臅r候要選擇由聚丙烯材料制成的管道，因為這種管道的抗腐蝕能力非常好，能夠在很大的壓強和溫度下保持很好的耐腐蝕性，除此之外，還可以在復雜的鹽酸環(huán)境下保持很好的耐腐蝕性。同時，這種使用聚丙烯材料制成的管道的導入率不高，所以它的保溫性能特別好。而且聚丙烯管材的熔口的強度比較高，所以在使用的過程中能夠很好的避免管道斷開的情況出現(xiàn)，能夠很好的保證管材的使用質(zhì)量。并且，由聚丙烯材料制成的管材密度比較小、質(zhì)量比較輕，所以在使用的過程中非常便捷，使用的壽命比較長。

結(jié)語

總之，在化工設計過程中，在管道材料的選用方面，既要考慮到成本因素，又要考慮到管道的安全、穩(wěn)定及長期使用，達到設計的質(zhì)量要求，因此加深對管道選材分析研究有著重要意義。

[1]李一文.化工裝置管道材料的設計和選用分析[J].化工管理，2014，08：197.

[2]李莉.化工管道材料的設計與選用解析[J].化工管理，2015，07：187.