化工管道设计中材料的选用分析

基木格

安徽省工业工程设计院

化工管道设计中材料的选用分析

基木格

安徽省工业工程设计院

社会经济的发展，带动了各行各业的发展。同时也带动了工业的发展，工业在人们的生活，社会的发展，国家的发展中的作用越来越重要。化工行业作为工业领域中的一个部分，在工业发展中有着举足轻重的作用。在化工行业地位提高的同时，各界对其发展要求也越来越高，所以化工在设计过程中的管道材料的选择也越来越重要，化工工厂中的化学原料有许多危险的溶剂，所以化工管道材料选择的好坏与否，关系到化工工厂是否能够正常的运行。

化工管道设计；材料；选用

1 选择管道材料的基本原则

1)化工材料的选择应遵循化工生产管道设计的相关规定。2)管道选择需要以生产运输化学产品的特性作为主要依据，不同特性的化工产品生产，需选用的管道材料也不同。如易燃易爆化学产品则需避免使用塑料材料，而具有较强腐蚀性的化学产品则不可使用碳钢材质的材料。3)管道材料不仅要考虑到化学生产的不同特性，还要注意管道内流体的压力、温度等因素在影响。如，在温度较低的情况下，应避免选择铝镍合金钢、不锈钢等材料。

2 化工设计中的管道材料选用的分析

2.1 耐热管材的选用

材料的屈服强度要随着温度的升高而降低，材料的塑性要随着温度的升高而升高。这两种性能在高温下的要求是完全相反的，在对材料进行选择时，一定要分辨清楚。材料的承载能力和力学性会随着使用时间的增加而变弱。材料的受腐蚀性会随着温度的升高而升高。温度越高，管道的受腐蚀性会越严重。所以在对管道材料进行选择时，要选择抗腐蚀性高的材料。

高温钢管的耐热性非常好，但是其抗氧化的性能较低，在工厂的工作进行运作的过程中，钢管的表面会有一层氧化膜的形成，但是氧化膜的保护作用不强。这些元素的氧化过程都会比其他金属元素的氧化过程快，会在钢管的表面，尽早地形成一层保护膜，阻止氧化反应对钢管的侵蚀速度，从而增强钢管的抗氧化性。钼元素跟铬元素结合后会产生一种合金，这种合金的抗氧化性比单独的铬元素的抗氧化性高，所以在是由化工工厂的管道敷设中经常使用。

2.2 低温管材的选用

在抗低温的化工管道敷设时，不能都采用一种材料。每个低温温度段对材料的要求也不一样，在-40℃到-20℃之间，管道的建设要避免对碳素钢材料的选取。在-70℃到-40℃这个低温温度段中，不适合使用低合金钢管材。在-196℃到-70℃，这个低温温度段中不能使用合金钢管材。这三个温度段对分别对管道的材料有特殊的要求。在管道材质在选择的过程中要注意把握。在低温的环境中，低合金和碳素钢管材的性能会急剧下降，不能很好地实现在常温环境中的功能，同时在低温环境下的受破坏的可能性也会增加，所以在低温环境中保证管道材料的性能是敷设耐低温管道工作的重心。

2.4 特殊介质管材的选用

1)塑料衬里材料的选用。在化工产品生产中，要确保化学物质运输管道的塑料衬里的使用温度不高于120℃。在其衬里材料的选择上，主要为聚四氟、聚丙烯等。相关设计人员在进行材料选择时，还需将其应用环境纳入考虑范畴，避免将其使用于苯溶解介质中。

2)苛性钠碱液管材的选用。对苛性钠碱液管材的选择，需要考虑到腐蚀介质与拉应力共同作用对其产生的不利影响，一旦管道材料选择不当，则极有可能会出现管道的破裂状况。因此，为保证化工生产的安全，必须将氢氧化钠的浓度及温度控制在合理范围内。

3)硫酸管材的选用。化工生产中的硫酸类化学产品因具备较强的腐蚀性，必须选择抗腐蚀性较强的运输管道。总体而言，当硫酸浓度在95%～98%时，应尽可能将管道温度保持在20℃左右、压力控制在1.6Pa左右。同时，管材的腐蚀裕量需为1.5。在硫酸物质的输送过程中，硫酸亚铁保护膜直接决定了其碳钢管材抗腐蚀性的强弱。因此，为了确保保护膜的完整、不被破坏，需将其所运输硫酸的流速掌握在合理范围内。同时，对于不同温度条件下的硫酸运输，所选用的管道材料型号也不同，应根据实际情况而定。

4)氧气管材的选用。在氧气类化学生产中管道材料的选择上，通常以不锈钢、碳钢为首选管材。并且，这类管道的设计，主要考虑因素为两点，即温度与压力。因氧气属于助燃气体，当与其他气体混合后，一旦在运输过程中受到外力冲击，极易引发爆炸事故，所以在对氧气运输管道的设计上，大多数为GC2类型。同时，爆炸事故的发生，情况严重的可能会造成化工生产的停产。因此，氧气管材选用必须慎重，既要考虑到氧气的强压问题，也要考虑到其流速问题。当氧气的压强在0.33MPa～0.55MPa时，则管道材料应为碳钢管。而在氧气压强过高时，则需选用不锈钢管道。其中，为最大限度降低氧气输送中存在的安全隐患，应避免使用褶皱弯头来制作管道，并确保管道直径与外径的比例大于4：1，而管道的长度需＞2m，并选择大半径弯头的管件，将弯头半径与管道外径的比例控制在6：1以上，实施无缝焊接的工艺，完成运输管径之间的焊接。

5)盐酸管材的选用。盐酸具有一定的腐蚀性，所以对于输送盐酸的管材也要合理的选择。如果盐酸的浓度在15%和30%之间，在运输的时候要选择由聚丙烯材料制成的管道，因为这种管道的抗腐蚀能力非常好，能够在很大的压强和温度下保持很好的耐腐蚀性，除此之外，还可以在复杂的盐酸环境下保持很好的耐腐蚀性。同时，这种使用聚丙烯材料制成的管道的导入率不高，所以它的保温性能特别好。而且聚丙烯管材的熔口的强度比较高，所以在使用的过程中能够很好的避免管道断开的情况出现，能够很好的保证管材的使用质量。并且，由聚丙烯材料制成的管材密度比较小、质量比较轻，所以在使用的过程中非常便捷，使用的寿命比较长。

结语

总之，在化工设计过程中，在管道材料的选用方面，既要考虑到成本因素，又要考虑到管道的安全、稳定及长期使用，达到设计的质量要求，因此加深对管道选材分析研究有着重要意义。

[1]李一文.化工装置管道材料的设计和选用分析[J].化工管理，2014，08：197.

[2]李莉.化工管道材料的设计与选用解析[J].化工管理，2015，07：187.