化工设备管道与材料优化设计

吴静谧 刘苹苹 韩瑞

摘要：随着时代的发展，我国化工的建设范围逐渐提升，在此过程中，要想保证化工工程建设质量，就需要对化工设备管道以及管道材料展开优化设计，这种方式能够保证化工工程建设的全面性。由于有些化学物质具有一定的腐蚀性，因此在化工设计和施工过程中，需要保证设备管道的建设质量，将化学物质对设备管道的影响降到最低，进而提升化工工程的建设质量。

关键词：化工工程设备管道;管道材料;优化设计

一、化工设备管道的优化设计

1.1重视设备与管道布置

化工项目设计中，依照工序要求选择适宜的设备及管道布局。设备、管路与各附件需要满足工序的基本需求。由于化工项目自身生产的特点，其设备与管道之间的配置则需要满足实际生产安全要求，并区分各类设备管道类别。同时对有关设计方案进行合理的优化，在一定程度上能够降低项目投资。此外，设备与管道的设计与布局也将影响整个项目生产与建设。一旦设备与管道布局存在问题，在建设中需要改变设计，增加不必要的成本;如果设备和管道布局不科学，生产中会留下安全隐患。因此，必须要重视化工工程设备和管道的布设，提升其合理性和科学性。化工设备设计在露天环境下使用时，要满足考虑通风和泄露等问题。例如泵设计时，要保证其排列顺序的合理性和规范性，保持泵出口方向一致，阀门集中布置，有泄露风险的地方可设置围堰。

1.2化工设备的优化设计

第一，要与化工项目工艺设计基本要求相契合。在设备实际设计过程中，要先明确生产流程。针对同类设备可集中进行设计，同时其位差也要满足相应的要求;第二，对各类化工设备实施合理的优化设计。我们将设备分为主设备与辅助性设备，对两种设备的具体位置进行合理优化，确保企业生产安全;第三，化工设备优化设计时，要高度重视有关设备的腐蚀和磨损状况，生产中应定期对设备进行检修，排除安全隐患;第四，化工设备设计要使其外观保持整齐美观，从而打造更为良好的工作环境。

1.3化工管道优化设计

第一，化工工程管道设计时，要处理好管道的架空，从而达到应用功能质量和节约空间的主要目的;第二，在对化工管道进行布置时，应严格控制管道之间的距离;第三，要严格控制化工管道安装的具体位置，在安装管道时还需要尽量避开吊装或是拆卸区域;第四，针对沿地面管道的安装，我们应避免发生跨越设备及建筑行为;第五，对固体类管道来说，在实际安装中弯曲半径进行控制，一般情况下，弯曲半径应尽量控制在管径五倍左右。另外，管道的排放气应遵守相关法律及标准。

二、化工管道材料设计控制要点分析

2.1耐温管道材料

化工管道在实际应用过程中常会运输化学类物质，该类物质对其管道性能有着极为严格的要求。温度是其中非常关键的参数，具体设计需要重点分析管道材料在温度下的变化，进行合理设计。一般情况下，温度超过350℃则属于高温，其中碳素钢的极限温度则为425℃，在该范围内碳素钢则会发生碳化现象，想要规避碳素钢碳化问题，则要管道输送需要选择适宜的温度。当温度超过碳素钢的极限温度时，要想保证材料安全则可以选用沸腾钢和碳元素类镇定钢。低温状态下，管道材料可选择12号钢，其最低耐受温度可以达-40℃;运输介质的温度一旦小于-20℃时，管道材料则需要依照有关标准对低温性能进行测试与分析，确保其能够满足有关要求。

2.2对于硫酸管道选用的材料

设计人员要结合输送介质的特性，应充分考虑流体易燃易爆、腐蚀性等性质，对管道进行合理的选择，避免发生安全问题。对于高浓度的硫酸，除考虑流体本身的性质外，还要考虑管道内外压力与温度。通常，输送硫酸时，温度控制在25℃左右，压力保持在0.25MPa内，同时应维持稳定的流速。硫酸流速度不宜过快或速率不均匀。

2.3对于盐酸管道选用的材料

对于高浓度的盐酸运输，可以选取聚丙烯管道材质，该类材料具有一定的耐腐蚀性。聚丙烯管道具有良好的耐压性，在管道一定的内外压力下，聚丙烯管道表现稳定。聚丙烯管道不易断裂，还能够很好避免液体泄露，并且其密度小，自重轻，便于施工、运输。在耐久度与应用方面，聚丙烯還具备耐用的优点，且材料成本低。但该类材料容易老化，一旦老化，其材料特点发生变化，就会降低材料自身的功能。

2.4氧气类介质管道材料

输送介质为氧气时，应重视氧气的温度、压力和流速等方面的参数，由此选取最佳的管材类型。一般情况下，输送氧气采用碳钢或不锈钢等材料。此外，氧气是助燃物，当氧气与其他气体混合后，形成爆炸性气体，很可能发生爆炸等问题。因此，我们要重视氧气管道材料的选择，并控制氧气的流速和压力。通常，在压力较低时，选取碳钢类材料，而在压力过高时，选择不锈钢类材质。

三、结语

总而言之，随着人们对化工设备及管道的关注程度不断增加，怎样有效保障化工设备的管道设计质量是所有工作人员应该重点考虑的问题。文章通过对化工设备材料优化设计以及管道优化设计方案进行探讨，以此来实现提升化工设备管道以及材料设计质量的效果，从而有效保障化工设备管道设计工作的安全性。由此可见，对化工设备管道以及材料的优化设计方案进行研究，能够给后期化工设备管道以及材料设计的发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]张吉星.化工工程设备管道与材料优化设计研究[J].化工管理，2018（36）：37～38.

[2]程建华，黄荣森，赵杰.化工设备焊接质量监理[J].设备监理，2018（02）：35～38+45.

[3]陈航.化工工程中焊接质量的管理与控制的分析探讨[J].广东建材，2012，28（06）：32～33.

[4]褚晶.化工工程中现场设备与工艺管道的焊接质量控制[J].黑龙江科技信息，2015（07）：10.

[5]陆军.化工工程中现场设备与工艺管道的焊接质量控制[J].机电信息，2013（02）：50～54.