化工装置管道材料的设计及应用

曹文斌

（东华工程科技股份有限公司上海分公司，上海 200233）

化工装置管道运输的介质呈现出明显的特殊性，因此在发展过程中应合理进行控制，优化现阶段的管道材料设计环节，充分发挥出设计优势，保证管道的整体设计性，降低管道发生破裂的概率，以避免发生安全事故，因此在发展过程中应积极的创新，实现科学化的设计以管理，在处理过程中遵循相关的标准与规范，提升匹配性，进而满足现阶段的发展需求。

1 化工装置管道材料概述

化工装置管道设计的整体要求较高，涉及的内容较多，如工艺、设备、零件等，产生的影响是方方面面的，需要合理地进行优化设计，保证其达到一定的标准后才能保证化工装置充分发挥出自身的作用，满足现阶段的发展需求。在管道材料选择过程中，需要明确其对化工装置产生的影响，通过有效的控制来促使装置稳定的运行，满足人们的需求。化工装置材料的选择内容较多，如管道、法兰、管件、垫片以及相关的材料，以管道材料相关的参考文件为基础，分析管道材料相关的设计说明、等级索引表、材料设计、支管连接表等组成，工作人员在处理过程中应根据实际情况进行分析，明确管道材料的性质，从其设计内容入手，对相关的设计标准、材质、实验、单位尺寸等内容，对整体的尺寸标准进行分析，如螺栓的具体尺寸、垫片尺寸、阀门尺寸、管件尺寸等，为各项工作的开展奠定良好的基础[1]。管道材料等级对管道等级产生的影响较为明显，如对管道组成元件的尺寸、标准、材料以及型号等进行明确的规定，进而为工作人员产生良好的参考性，同时也为后续管道设计、材料汇总、安装施工以及维修等提供参考依据。

2 化工装置管道材料的选择依据

在管道材料选择过程中，应明确各种因素产生的影响，进而保证其选择的合理性，具体来说其影响因素主要表现在以下几方面。

1）介质的特点，受其自身的性质因素影响，呈现出明显的易爆性、毒性、易燃性以及腐蚀性，其主要的原因在于相关的氢腐蚀、氧化以及氧腐蚀等反应过程产生的影响。

2）介质的工作参数，对于介质来说，重点在于设计温度以及压力等方面的参数，以满足现阶段的需求。

3）管道材料的选择，在选择过程中应分析管道材料的性能，综合考虑各种因素产生的影响，如化学性能、物理性能、机械性能、焊接性能等，与此同时还需要考虑经济性与环保性，以满足实际的需求[2]。

现阶段的管道材料分类较多，如管道材料包含的类型较多，如法兰、管子、垫片、阀门、紧固件等，应针对性的进行研究，以保证其合理性。以管子为例，在应用过程中管子是现阶段管道中最为常见、用量最大、最普遍的组成件，对于管子来说应保证其具备良好的尺寸标准与制造标准，在管子中应注明尺寸，现阶段的常用制造标准较多，如制造标准有GB/T 3091—2008《低压流体输送用焊接钢管》、GB/T 8163—2008《输送流体用无缝钢管标准》和GB/T 14976—2012《流体输送用不锈钢无缝钢管》，工作人员在选择过程中应根据实际情况进行选择，保证其符合实际的需求[3]。在无缝钢管选择过程中，应尽量选择符合标准的材料，如对高度危害、可燃介质或者压力温度、机械振动、剧烈温度等环境下选择管道时，工作人员应结合其特性来进行选择，通常情况下选择无缝钢管，以保证管道符合实际需求。对于管道选择过程中，应针对性地分析压力因素产生的影响，如在PN100、Class600或者其他以上的介质管道来说，在处理过程中应选择无缝钢管，明确无缝钢管的选择条件，以促使管道发挥出自身的作用，达到最终的应用需求[4]。

3 化工装置管道材料的设计和选用原则

3.1 管道材料设计及选择原则

现阶段，我国对于管道材料逐渐加强重视力度，并形成相关的标准，应以GB50316规定的标准进行相关的设计、安装、焊接工作，保证其呈现出合理性，进而满足发展需求。以实际为例，在应用过程中如果管道输送极高、高度危险介质以及液化烃等介质的压力管道来说，应选择高质量的钢材质，而对于现阶段输送的可燃介质来说，则需要避免选择沸腾钢材质材料，以发挥出管道的优势。对于现阶段的腐蚀性介质来说，应保证管道材料具有良好的抗腐蚀性，进而满足现阶段的发展需求，同时工作人员还需要结合实际情况来进行优化，根据现场的实际情况来进行分析，以保证均匀腐蚀的介质符合实际情况。在管道材料的使用过程中，应保证材料使用温度参照GB50316相关的规定温度，严格按照其标准进行控制，禁止出现温度超标情况，以满足实际的需求。对于现阶段的低温管道材料来说，在使用过程中应按照现阶段相关的ASMEB31.3的低温冲击试验来进行处理，根据其试验结果进行分析，以保证其性能满足现阶段的需求。以碳钢为例，该类材料的操作温度应保证超过200℃，应对管道最高的操作温度进行控制，将最高操作温度提升20~40℃，合理地对氢气进行分压，按照当前的相关要求来进行材料选择，以满足现阶段的抗腐蚀需求[5]。

3.2 管道及管道组成件

在现阶段的化工装置管道材料选择过程中，应根据实际情况进行选择，保证管道及管道组成件满足现有的相关标准，从尺寸、材质、质量、型号等方面进行选择，如GB、HG等规范标准，需要保证各项内容符合现阶段的标准要求，以保证其管道与管道组成件符合要求。对于现阶段的化工装置管道管径来说，工作人员需要尽量少选择不常用的管道，降低该因素产生的影响。

在管道组件应用过程中，阀门、法兰、紧固件等需要考虑其在正常运行过程中温度与压力因素产生的影响，并且考虑管道输送介质呈现出的性质，如易爆性、毒性、易燃以及腐蚀性因素产生的影响，进而保证管道符合要求[6]。受局部管道自身的性质因素影响，需要保证其安装的精确性，因而在该过程中工作人员需要结合实际情况进行进行处理，严格按照精准的要求来进行处理，保证其管道公差得到控制，在安装完成后来提升其整体的性能。

3.3 端面连接

在化工装置的管道连接过程中，工作人员需要结合实际情况来进行处理，现阶段的连接方式较多，如螺纹连接、法兰连接、焊接、承插连接、咬合等方式，在处理过程中需要根据实际情况来选择，通常工作人员会优先选择焊接方式。对于现阶段的螺纹连接方式来说，在使用过程中需要分析其性质，如果密封管螺纹为60°，应该选择NPT螺纹，参照相关的规范标准，进而满足现阶段的需求。现阶段的承插连接的适用范围较为广泛，通常被应用在DN小于40（11/2）的管道，而对于焊连接则适用于现阶段DN大于50（2）的范围，进而满足现阶段的需求。在部分连接过程中，可以选择合理的法兰连接方式，通常情况下选择螺纹连接，如果现阶段管道输送的介质为易燃易爆有毒的介质，应选择密封焊的方式来处理，保证螺纹连接的合理，提升其密封性，从根源上避免发生泄漏情况，以发挥出管道的作用[7]。

3.4 氧气管道材料选择

在氧气管道的选择过程中，应根据实际情况进行选择，满足现阶段的GB50030标准，严格按照现阶段的要求进行，针对性地开展处理，当其温度小于200℃时则选择不锈钢材质，通常为304、304L，当温度大于200℃时，在管道选择过程中可以选择Inconel600的材质，注意外界因素产生的影响，合理地进行控制，以保证管道可以发挥出自身的作用，满足现阶段的需求。对于氧气管道来说，受其自身的性质因素影响，应选择全通径阀门，充分利用其优势来进行控制，同时应避免使用快闭性阀门，严禁在氧气管道上使用闸阀，其主要的原因在于保证安全性，消除存在的安全隐患。通常情况，受管道自身的性质因素影响，在处理填料过程中，工作人员会选择聚四氟乙烯或者膨胀石墨来进行处理，以发挥出填料自身的功能。氧气管垫片也是重要的内容，因此工作人员需要结合实际情况进行选择，保证垫片的种类符合要求，如常见的铜材质、镍材质、环垫、缠绕等类型，以发挥出现阶段垫片的作用。实际上，在氧气管道与组成件安装过程中，应做好脱脂处理，包括施工过程中使用的辅材，需要保证其符合实际的要求。氧气管道处理过程中应选择合理的焊接方式，但对于同阀门来说，在连接过程中应选择法兰接方式，合理地对现阶段的材质进行分析，以满足实际需求[8]。

4 结束语

在当前的时代背景下，化工装置管道材料的设计应用过程中，应明确其性质，充分考虑各种因素产生的影响，深入进行分析，以保证管道的合理性，延长管道的使用寿命。因此在进行选择过程中，应积极进行合理的设计，考虑各种经济性因素的影响，以满足发展需求，加强现阶段的控制，以实现全面发展，科学地进行管道材料管理，实现全面的控制，为各项工作的有效开展奠定良好的基础。