化工管道設(shè)計(jì)及材料等級(jí)選用

衣小天

摘 要：為了保證化工管道在使用中有良好的表現(xiàn)，需要管道設(shè)計(jì)人員能了解各種化工管道的特點(diǎn)，并能結(jié)合管道運(yùn)用中的實(shí)際需要來(lái)合理的選用管道的具體材料以及等級(jí)。本文就化工管道的設(shè)計(jì)以及管道材料的選擇進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：化工；管道；材料；等級(jí)

在化工類(lèi)型項(xiàng)目的建造中，化工管道的整體設(shè)計(jì)以及管道材質(zhì)的選擇直接影響著化工項(xiàng)目的質(zhì)量。和一般項(xiàng)目中的管道結(jié)構(gòu)相比，化工類(lèi)型管道的使用環(huán)境往往更為嚴(yán)苛，經(jīng)常要傳輸各種強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)氧化性、強(qiáng)酸性的液體，因此化工項(xiàng)目中的管道的質(zhì)量也更容易受到影響，應(yīng)在管道整體設(shè)計(jì)以及選材的階段嚴(yán)格遵守相應(yīng)規(guī)范。

1 在化工類(lèi)型項(xiàng)目建造中管道材料選擇以及設(shè)計(jì)的重要性

在化工企業(yè)或者是一些化工研究機(jī)構(gòu)的發(fā)展中常會(huì)使用到一些對(duì)環(huán)境或者是人體影響比較大的化學(xué)品，這也就需要化工管道的設(shè)計(jì)工作、材料選擇工作能有良好的質(zhì)量，否則在管道的正常使用中一旦出現(xiàn)了泄露等情況，就有可能會(huì)對(duì)工作人員的身體健康造成影響，同時(shí)也會(huì)不可避免的出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)損失。為了保證化工類(lèi)型項(xiàng)目中化工類(lèi)型的管道能具有良好的質(zhì)量，需要管道設(shè)計(jì)工作以及管道選材工作都能從實(shí)際出發(fā)，科學(xué)的進(jìn)行設(shè)計(jì)以及選材。

2 化工類(lèi)型項(xiàng)目建造中管道材料選擇的關(guān)鍵

在化工類(lèi)型企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)發(fā)展中，其所使用的化工生產(chǎn)原材料、研究材料都產(chǎn)生了多樣化的發(fā)展，因此在對(duì)化工類(lèi)型項(xiàng)目中管道材料進(jìn)行選擇的時(shí)候，首先要能結(jié)合化工類(lèi)型項(xiàng)目具體的管道用途以及工況進(jìn)行合理的選擇，使得管道整體設(shè)計(jì)以及材料選用完全符合化工項(xiàng)目的實(shí)際需要，對(duì)于不同類(lèi)型的化工產(chǎn)品要有針對(duì)性的選擇管道材料。比如在設(shè)計(jì)易燃易爆類(lèi)型的化學(xué)品所使用管道的時(shí)候，不能運(yùn)用塑料材質(zhì)類(lèi)型的管道建造；再比如，當(dāng)所涉及的管道主要是用來(lái)傳輸腐蝕性較強(qiáng)類(lèi)型的化學(xué)品的時(shí)候，要避免運(yùn)用碳鋼材質(zhì)的管道進(jìn)行項(xiàng)目建造，只有這樣才能保證化工管道的安全使用。

其次，在進(jìn)行化工類(lèi)型項(xiàng)目管道設(shè)計(jì)工作以及材料選擇的時(shí)候不僅要考慮化學(xué)物質(zhì)對(duì)管道質(zhì)量的影響，同時(shí)還要能考慮到管道材質(zhì)在抵抗壓力性能、抵抗沖擊力性能、適應(yīng)溫度變化方面性能的特點(diǎn)，只有全面的分析、綜合了管道各方面的需要以及使用特性才能保證管道在實(shí)際使用中有良好的表現(xiàn)。比如當(dāng)管道使用環(huán)境溫度較低的時(shí)候，就應(yīng)避免使用鋁鎳合金類(lèi)型或者是不銹鋼類(lèi)型的管道材料。

3 化工類(lèi)型項(xiàng)目中管道材料選擇以及設(shè)計(jì)具體分析

3.1 抗高溫類(lèi)型管道的選用

在實(shí)際的運(yùn)用中抗高溫類(lèi)型的管道通常表現(xiàn)出了對(duì)高溫環(huán)境良好的適應(yīng)性，另外鑒于化工生產(chǎn)、研究中常存在一些腐蝕性較強(qiáng)的化學(xué)品，因此抗高溫類(lèi)型的管道通常還具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力以及抗氧化性的能力。在化工企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)加工的時(shí)候，其生產(chǎn)原料在加工傳輸?shù)碾A段都具有較高的溫度，使得抗高溫類(lèi)型管道在化工企業(yè)系統(tǒng)構(gòu)建中使用的頻率較高，并且為了保證化工生產(chǎn)具有良好的安全性，所以抗腐蝕性也就成了這種類(lèi)型管道的一個(gè)必備屬性，防止在化學(xué)品傳輸?shù)碾A段中發(fā)生化學(xué)液體泄漏或者是化學(xué)氣體泄漏。在目前抗高溫類(lèi)型管道生產(chǎn)階段，一般會(huì)將鉻、硅、鋁等元素添加到鋼制材質(zhì)的管道材料之中，從而在這種管道的表面形成一層較薄的氧化膜防止管道遭到腐蝕。

3.2 抗低溫類(lèi)型管道材質(zhì)的選用

低溫環(huán)境對(duì)化工管道的使用質(zhì)量影響較大，在選擇低溫環(huán)境中所使用管道材質(zhì)的時(shí)候應(yīng)能結(jié)合具體的溫度數(shù)值進(jìn)行科學(xué)選擇。如果管道使用中的環(huán)境溫度在零下20攝氏度到零下40攝氏度之間的時(shí)候，則不能選碳素類(lèi)型的鋼管來(lái)進(jìn)行化工管道建設(shè)；而當(dāng)化工管道的使用溫度在零下40攝氏度到零下70攝氏度之間的時(shí)候，則不能選擇合低金類(lèi)型管道進(jìn)行化工管道建設(shè)；當(dāng)管道的使用時(shí)候環(huán)境溫度在70攝氏度以下的時(shí)候，不能選擇使用合金鋼材質(zhì)的管道來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般情況下，如果管道的使用溫度降低到0攝氏度的時(shí)候，碳素鋼材料的管道就會(huì)在韌性強(qiáng)度方面降低，進(jìn)而導(dǎo)致管道脆性提升，一旦發(fā)生碰撞或者其他情況就有可能導(dǎo)致管道損壞，因此在運(yùn)輸以及使用的時(shí)候都要考慮到溫度的特性。

3.3 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，要確保化學(xué)物質(zhì)運(yùn)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(shè)計(jì)人員在進(jìn)行材料選擇時(shí)，還需將其應(yīng)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(duì)苛性鈉堿液管材的選擇，需要考慮到腐蝕介質(zhì)與拉應(yīng)力共同作用對(duì)其產(chǎn)生的不利影響，一旦管道材料選擇不當(dāng)，則極有可能會(huì)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

化工生產(chǎn)中的硫酸類(lèi)化學(xué)產(chǎn)品因具備較強(qiáng)的腐蝕性，必須選擇抗腐蝕性較強(qiáng)的運(yùn)輸管道?？傮w而言，當(dāng)硫酸濃度在95%～98%時(shí)，應(yīng)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(shí)，管材的腐蝕裕量需為1.5。在硫酸物質(zhì)的輸送過(guò)程中，硫酸亞鐵保護(hù)膜直接決定了其碳鋼管材抗腐蝕性的強(qiáng)弱。因此，為了確保保護(hù)膜的完整、不被破壞，需將其所運(yùn)輸硫酸的流速掌握在合理范圍內(nèi)。同時(shí)，對(duì)于不同溫度條件下的硫酸運(yùn)輸，所選用的管道材料型號(hào)也不同，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。

（4）鹽酸管材的選用

在化學(xué)生產(chǎn)中，對(duì)于鹽酸管道設(shè)計(jì)中材料的選擇，必須考慮到鹽酸的腐蝕性特點(diǎn)。當(dāng)鹽酸濃度為15%～30%時(shí)，應(yīng)選擇抗腐蝕性較強(qiáng)的聚丙烯材料。聚丙烯材料相比于其他管材，在復(fù)雜的溫度及大壓強(qiáng)下，仍然能表現(xiàn)較強(qiáng)的耐腐蝕性，能有效應(yīng)對(duì)鹽酸運(yùn)輸中形成的復(fù)雜環(huán)境。同時(shí)，由于聚丙烯材料在管道設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，導(dǎo)入率較低，因而具備較高的保溫性。此外，聚丙烯材料在管道中的應(yīng)用，擁有較高的熔口強(qiáng)度，能有效防止管道斷裂，提升化工生產(chǎn)的安全性。相比于其他管材，聚丙烯管道具備質(zhì)量輕、密度小、成本低的優(yōu)點(diǎn)，投入使用極為便捷，并且使用期限較長(zhǎng)。但同樣，聚丙烯管材也存在一些不可避免的缺點(diǎn)，如老化現(xiàn)象出現(xiàn)頻繁，易受自然氣候的影響，特別是在降雪、降水或風(fēng)力等惡劣天氣下，聚丙烯管道的使用質(zhì)量便會(huì)大打折扣。

4 結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)展化工管道設(shè)計(jì)的過(guò)程中，完成管道材質(zhì)以及管道等級(jí)的選擇需要通過(guò)實(shí)際介質(zhì)特性情況來(lái)完成，如果選取的管材選擇較為常規(guī)，那么就需要保持足夠的清楚，如果選取的管材選擇較為特殊，那么就需要保持足夠的明白。對(duì)一個(gè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)人員起著非常重要的作用，所以需要做到以下幾點(diǎn)：第一點(diǎn)是從根本上掌握物料的性質(zhì)以及工藝操作的參數(shù)。特別是一部分有毒的、易燃的、易爆的、存在腐蝕性的化工介質(zhì)，需要給予足夠的關(guān)注以及重視。第二點(diǎn)是化工管道配套的閥門(mén)、法蘭以及墊片等也要對(duì)選型保持足夠的重視以及關(guān)注。

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