化工设计过程中管道材料的选用

＊朱庆满

（新地能源工程技术有限公司 河北 050018）

随着我国工业生产的持续发展，社会生产力与生产效率也不断提高，在改善人们生活质量的同时也为社会经济发展作出了杰出贡献。作为我国最基础，最重要的产业之一，化工行业的迅速发展满足了人们对高质量日用品与化工材料的需求。此外，化工产业产生的巨大社会效益也促进了人们对其进一步的创新和发展。

作为一项复杂而精细的工作，化工设计主要以化工加工技术为主体，以土木工程、给排水、供热通风、电气环保等专业技术构成，具有环保、安全等特点。在化工建设项目具体实施过程中，管道安装将管道建设作为基础，安装过程中所使用的管道材料由管道设计所决定。对于化工技术专业人员来说，选择管道材料时必须以设计成果质量和安全系数为重要考虑因素。原材料的有效选择可以确保化工设备的安全性，还可以提升化工设计的质量。所以，必须加强管道材料的科学研究。本文分析了化工建设项目实施过程中管道材料选择的基本标准，并在此基础上对所使用的材料进行了详细分析。

1.化工设计中选择管道材料的依据和原则

(1)管道材料选择依据

化工设计是一项复杂的任务，对管道材料的选择非常严格。

首先，管道原材料的选择一般应具有材料特性。简而言之，在化工设计的过程中选择管道原材料不仅必须具有很强的耐腐蚀性，而且还必须具有不易着火和爆炸的特性，以防止发生意外事故。

其次，在进行化工设计过程中，对于管道材料的选择必须具备材料工作的主要参数。现阶段，我国已建立了物质工作的标准参数，应在有效的范畴之内选择辅助物质的主要参数，此外必须根据实际情况进行合理调整。

最后，在选择管道材料时必须坚持合理、有效原则，一方面要根据材料物理、化工的特性进行全面选择。另一方面，还必须做好管道材料货源充足工作，以便为以后的采购做好充分准备。

(2)管道材料选择的原则

随着化工设计的改进，为选择管道材料制定了一些基本标准。首先，必须有一个标准的外观。一般来说，后视图必须具有设计，制造，电焊，热处理工艺，检查和可用性等多个过程，才能满足后视图设计的要求。其次，管道原材料的选择必须符合材料标准。由于管道材料与其他材料不同，它们具有一定的独特性，必须保证危险化工品运输过程的安全性。最后，管道材料的选择必须满足对于特殊化工物品的运输条件。在进行不同化工物品的处理时，选材料必须与运输条件保持一致。例如，在进行腐蚀性物品运输的过程中，必须着重考虑腐蚀的范围和条件，提高实际的耐腐蚀效果。在运输对温度具有要求的材料的过程中，必须对温度进行冲击测试，以确保材料的合理性利用。

2.管道材料的选用分析

(1)硫酸管道材料

如果管道输送的硫酸和其他化工药品具有明显的腐蚀作用，则在选择管道材料时应考虑硫酸和不同浓度值的酸的化工性质，然后应合理选择原料。对于浓度为96.5%-99.5%的硫酸，必须在管道的温度控制水平下将材料的分析化工和物理性能长时间保持在25℃，并且该材料必须符合标准压力水平。长期保持在0.25MPa的压力下，可以承受1.6mm的蚀刻处理能力。如果将普通的镀锌钢管用作运输硫酸的管道材料，则必须在整个运输过程中保持硫酸温度的稳定性。这可以从维持硫酸的稳定运输速度的角度来完成。如果硫酸的水流过快，则在速率不均匀的情况下使用时会感到不通畅。关键在于硫酸的化工性质。硫酸可以储存在冷铁器皿中，不易腐蚀铁器皿。基本概念是，硫酸遇到冷铁，并在高密度复合器具的表面上形成一层空气氧化膜，从而避免了硫酸腐蚀使普通镀锌钢管进一步浸入水中。一旦管道中的硫酸流动过快或不均匀，硫酸的温度就会发生变化。温度升高后，Fe304空气氧化膜将被破坏，铁材料的保护层将丢失，管道的腐蚀程度将大大增加。因此，如果化工标准不能有效控制硫酸水的总流量，则可以将不锈钢板用作管道材料，并且将管道材料的有机化工性质保持在蒸气规格下。温度为30℃，可以承受3.5mm的蚀刻处理能力，可以合理地完成硫酸的输送。

(2)聚丙烯管道材料

对于浓度为15%-30%的硫酸，通常选择聚丙烯管。由于这种材料具有很强的防腐能力，因此可以在很大的标准压力和温度范围内保持稳定性。在强碱和强酸的不同环境下，这种管道的耐蚀性仍能很好地保持其特性。另外，该材料具有导电率不太高的特性，因此具有优异的隔热实用效果。用这种材料制成的管子具有良好的抗张强度，因此在整个使用过程中不容易破裂。材料的密度低并且质量相对较轻。在整个工程施工过程中非常省时省力，坚固耐用，可以长期使用。另外，原材料的关键优势之一是其低成本。众所周知，这种原材料的一个很大的缺陷是它们很容易老化。在风雪和外力的长期侵蚀下，它们的性能将遭受极大的影响。

(3)氧气管道材料

对于用于运输O2的化工管道，原材料通常来自不锈钢板或碳钢。这种管道的压力和温度是根据方案设计的。在大多数情况下，它们是GC2II型高压容器。因为O2作为一种助燃气体，它与其他蒸气以不同的比例混合，再加上外力的影响，会引起爆炸现象，这很容易造成非常严重的生产安全事故，因此要非常小心选择初始材料时。选择O2管道材料的重要考虑因素包括以下要素：一个是O2的标准压力，另一个是O2产生的水量。在0.35-0.58MPa的标准压力下，通常选择碳钢作为管道材料。对于具有较高压力水平的管道，通常选择不锈钢板作为原材料。另外，碳钢材料的直径必须超过管道直径的4倍，并且长度必须超过1m，以防止弯曲，否则很容易引起生产安全事故。在管道零件的水平上，通常选择半弯头。半弯头的直径应超过管道直径的6倍，并且焊接过程应进行拼接。选择截止阀材料时，应根据特殊的标准气压标准选择不锈钢制成的截止阀。

3.化工设计中管道材料的选用

(1)耐热管材的选用

化工设计是一个相对复杂而精密的工作，其中对管道材料的要求非常高，因此，选择合适的高温管道材料显得非常重要。一般来说，耐高温管道的材料应具有抗氧化，耐高温等特性，并且对抵抗高温具有良好的应用效果。另外，在整体化工设计过程中，高温无缝管的原材料很容易暴露在一些独特的液体或蒸汽中，这很可能会产生安全风险。针对这一问题，许多公司使用合金钢来防止在化工的生产过程中暴露，在表面上产生空气氧化膜，确保管道材料的运输具有更高的安全水平。另外，除了这些材料的应用以外，还可以改善一些硅元素，铝元素等，并且可以改善空气氧化膜的效果。另外，应该注意的是，铜元素比羊毛脂慢，并且很容易产生保护膜，使得在中后期难以形成空气氧化。此外，在无缝钢管中添加某些铬和钼元素会产生相对有限的铬钼铝合金量，这将有助于提高抗还原性，并确保更高的运输安全性。一般而言，这种管道材料基本上用于石化设备的生产中。

(2)低温管材的选用

一般来说，人们都将-20℃至-196℃的超低温归为一类，称为超低温。关于化工的管道材料，每个温度下的规定都不同。在-70℃至-196℃之间，应尽可能不使用碳钢管材。在-40℃至-70℃之间，应尽可能少使用合金结构钢化工管道材料；在-20℃到-40℃的中间位置，尽可能少的使用碳钢管化工管道材料。因此，对于合金结构钢管道路和碳管的原材料，当温度小于零时会引起延展性，并且延展性会大大降低。针对这种情况，许多公司倾向于在化学设计的整个过程中使用20号钢。这种低温钢不仅可以进行温度变换，而且可以有效保证运输过程中的安全系数。

(3)高温管材的选用

化工制造通常在高温环境中进行，并且管道材料的特性会发生变化。因此，在高温规格下，化工厂管道材料的选择必须具有一定的特性。首先，管道材料的温度和拉伸强度应成反比，而温度和塑性变形则应呈正相关。其次，随着时间的变化，管道原材料的加工性能和负载力会引起应力松弛。最终，随着温度逐渐升高，腐蚀增加，但抗压强度会逐渐降低。

一般来说，化工设计过程中的高温一般为350℃，管道的材料选用合金钢。当温度超过425℃时，通常会添加沸腾钢以确保其稳定性并防止石墨化。

(4)特殊管材的选用

在化工设计的整个过程中，将继续为管道原材料选择一些独特的材料。例如，使用非金属材料，塑料衬里材料等。这种独特的管道材料的应用具有自己的特殊规格和标准。选择管道材料时，必须确保根据当时的唯一标准选择更合适的管道材料，但要注意使用限制。例如，在使用非金属材料时，要注意其非金属材料的温度和压力，避免脆化；在使用塑料衬里材料时，温度控制在120℃以下，并注意应用场合；在无水氯化铝苛性钠溶液管件的整个使用过程中，通常会破坏碳钢材料。因此，在施工过程中应确保氢氧化钠溶液的浓度值，以防止发生事故。

4.结束语

通常，在化学设计的整个过程中，选择合适的管道原材料非常重要。特别是在化学设计过程中，必须注意其地理环境，温度变化等诸多因素，人们还必须考虑原材料本身的特性。因此，必须根据当时的具体情况选择更有效的管道材料。