化工設(shè)計(jì)過(guò)程中管道材料的選用研究

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0 引言

化工設(shè)計(jì)是保障化工產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定有序發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。加強(qiáng)對(duì)管道材料選用分析，可以有效地規(guī)避各種潛在的隱患，切實(shí)提升化工生產(chǎn)的安全性。在化工設(shè)計(jì)中要根據(jù)管道材料進(jìn)行嚴(yán)格的把控，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求合理設(shè)計(jì)，進(jìn)而提升管道選材水平。

1 化工設(shè)計(jì)流程與要點(diǎn)

化工設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，涉及到了諸多方面的知識(shí)。化工設(shè)計(jì)就是原材料在成品轉(zhuǎn)化的過(guò)渡階段的化工設(shè)計(jì)，其主要流程如下：

1.1 預(yù)處理

在化工設(shè)計(jì)中要根據(jù)原材料的性質(zhì)特征、化工設(shè)計(jì)處理設(shè)備等因素進(jìn)行原材料的研磨以及提取處理，保障其符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。加強(qiáng)對(duì)原材料的預(yù)處理才可以有效提升化學(xué)反應(yīng)速率與效果。

1.2 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì)

化學(xué)反應(yīng)過(guò)程是化工設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，對(duì)于化工轉(zhuǎn)化速率以及化工設(shè)計(jì)成品來(lái)說(shuō)有著決定性的影響。在設(shè)計(jì)中為了有效的減少化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的副反應(yīng)問(wèn)題，在設(shè)計(jì)中要綜合化學(xué)反應(yīng)條件、原材料以及催化劑種類、溫度等因素進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)分析。

1.3 化工成品處理

通過(guò)化學(xué)反應(yīng)獲得的成品要根據(jù)要求進(jìn)行處理，及時(shí)剔除雜質(zhì)，保障其符合標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)此，要根據(jù)成品的產(chǎn)品質(zhì)量要求進(jìn)行萃取、蒸餾處理[1]。

2 化工設(shè)計(jì)過(guò)程中管道材料的選用基本原則

管道材料是決定化工設(shè)計(jì)質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵因素，在設(shè)計(jì)中為了提升產(chǎn)品質(zhì)量就要合理選擇管道材料。在設(shè)計(jì)中要基于實(shí)際狀況合理設(shè)計(jì)。

2.1 分析環(huán)境

在選擇管道材料之前要實(shí)地考察設(shè)計(jì)項(xiàng)目的實(shí)際環(huán)境狀況，根據(jù)環(huán)境條件合理地選材。做好材料檢驗(yàn)，保障其符合性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)而保障管道材料可以在不同的溫度以及濕度條件之下均可以穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。

2.2 分析性能

針對(duì)不同流體介質(zhì)要選擇不同的管道材料，在選擇中要根據(jù)分析不同材料的性能參數(shù)。

例如，如果管道中運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)為易燃易爆類的介質(zhì)則就要選擇碳素鋼以及低合金鋼等材料，要做好安全防范處理，合理預(yù)防危險(xiǎn)因素；在輸送介質(zhì)具有可燃性特征的時(shí)候則就要避免應(yīng)用沸騰鋼材料；在其輸送的介質(zhì)為腐蝕性特征的時(shí)候則就要根據(jù)其腐蝕程度以及工作壓力、溫度等多種參數(shù)合理選擇管材[2]。

2.3 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行管道材料選擇中要根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格開展。在材料選擇中做好調(diào)查分析，綜合多種因素。在完成選材之后要根據(jù)要求進(jìn)行焊接、熱處理技術(shù)的控制管理，保障其符合化工設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求，提升管道材料整體性能。

2.4 溫度變化

保障化工設(shè)計(jì)管道材料符合輸送介質(zhì)溫度變化。多數(shù)輸送介質(zhì)溫度較高，管道材料的選擇也相對(duì)較高。在輸送介質(zhì)屬于低溫介質(zhì)的時(shí)候則就要有針對(duì)性的應(yīng)用具有耐低溫特征的材料，要根據(jù)規(guī)范要求標(biāo)準(zhǔn)合理的進(jìn)行工作溫度控制，保障管道介質(zhì)輸送安全性。

2.5 合理控制壁厚

管道設(shè)計(jì)中要保障壁厚符合標(biāo)準(zhǔn)要求，基于輸送介質(zhì)不同特征合理的確定管道壁厚，在對(duì)一些特殊的化學(xué)介質(zhì)輸送的時(shí)候要適當(dāng)?shù)脑黾庸艿赖谋诤瘛?/p>

3 化工設(shè)計(jì)過(guò)程中管道材料的選用研究

一般在化工設(shè)計(jì)中對(duì)于管道選材具有嚴(yán)格的要求，在化工設(shè)計(jì)中要綜合管道輸送介質(zhì)的特征，基于不同的特征選擇對(duì)應(yīng)的材料，分析管道的耐腐蝕、耐熱性等特征，也要綜合管道溫度、濕度以及壓力等多種外部環(huán)境，集合介質(zhì)物理化學(xué)特征等合理選擇。

3.1 耐溫管道材料

在化學(xué)管道中運(yùn)輸了大量的化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)對(duì)于管道的的性能參數(shù)要求嚴(yán)格。其中溫度作為關(guān)鍵的參數(shù)，在進(jìn)行化工設(shè)計(jì)中要分析管道材料的溫度變化，合理設(shè)計(jì)。一般狀況之下高于350℃屬于高溫狀態(tài)，而碳素鋼的極限穩(wěn)定為425℃，在此范圍中碳素鋼會(huì)出現(xiàn)墨化的變化，為了避免在高溫環(huán)境中出現(xiàn)墨化的問(wèn)題，在化工設(shè)計(jì)中就要適當(dāng)?shù)脑谔妓劁撝刑砑臃€(wěn)定性的金屬元素。在化學(xué)運(yùn)輸中其介質(zhì)溫度高于碳素鋼材料的溫度極限的時(shí)候，為了提升材料的安全性就要合理的應(yīng)用沸騰鋼或者碳元素的鎮(zhèn)定鋼。

在化工設(shè)計(jì)中，管道低溫狀態(tài)之下的主要材料為12號(hào)鋼，可以耐受的最低溫度為-40℃；在設(shè)計(jì)中運(yùn)輸介質(zhì)溫度小于-20℃的時(shí)候其應(yīng)用的管道材料要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)合理的進(jìn)行低溫性能測(cè)試分析，保障其在低溫狀況之下可以滿足各項(xiàng)要求[3]。如果其運(yùn)輸?shù)幕瘜W(xué)介質(zhì)溫度小于最低溫度在選擇的時(shí)候則就要適當(dāng)?shù)靥砑悠渌牟牧希ㄟ^(guò)添加其他元素的方式提升材料的整體性能，使其在低溫狀況中可以正常應(yīng)用。

3.2 耐熱管道材料

在化工生產(chǎn)中，應(yīng)用管道運(yùn)輸高溫氣體以及液體材料時(shí)，為了提升管道穩(wěn)定性就要選擇具有耐氧化性的管道材料。一般狀況之下會(huì)對(duì)碳素鋼材料進(jìn)行氧化處理，形成保護(hù)膜。但是此種方式無(wú)法起到保護(hù)的作用，為了有效的提升材料的整體性能，在設(shè)計(jì)中可以適當(dāng)?shù)脑诓牧现刑砑愉X元素以及相關(guān)元素，這樣則就會(huì)形成一層保護(hù)膜。

3.3 濃硫酸類介質(zhì)管道材料

化工生產(chǎn)中會(huì)運(yùn)輸各種不同類型的化學(xué)介質(zhì)，其中一些硫酸、鹽酸溶液具有強(qiáng)酸性，這些物質(zhì)會(huì)對(duì)化工管道造成嚴(yán)重的腐蝕性影響。為了提升化工管道的整體安全性，就要合理的選擇特殊性質(zhì)的材料，避免在化工管道材料運(yùn)輸中出現(xiàn)事故隱患問(wèn)題。通過(guò)特殊性質(zhì)的材料可以提升管道性能，提升運(yùn)輸?shù)陌踩?。同時(shí)，在進(jìn)行特殊介質(zhì)運(yùn)輸中要根據(jù)實(shí)際狀況合理的控制流速、流量，避免因?yàn)檫^(guò)速或者過(guò)量而造成材料保護(hù)膜破壞等問(wèn)題而誘發(fā)安全事故的發(fā)生。

對(duì)于濃硫酸類的介質(zhì)，在選擇管材中，要選擇物理化學(xué)性質(zhì)在溫度方面穩(wěn)定保持在25℃之下、工作壓力穩(wěn)定在0.25MPa左右，具有良好耐腐蝕性的管道材質(zhì)。在應(yīng)用普通類型的碳鋼管道進(jìn)行濃硫酸的輸送過(guò)程中保障濃硫酸處于穩(wěn)定的溫度中，則可以避免濃硫酸造成腐蝕性的影響。

3.4 鹽酸類介質(zhì)管道材料

針對(duì)濃度在15%～30%的鹽酸類介質(zhì)，化工管道的選材主要為聚丙烯材料，此類材質(zhì)具有良好的耐腐蝕性，在溫度以及壓強(qiáng)的限制之下影響較小，而在酸以及堿條件之下其具有良好的耐腐蝕性特征。聚丙烯材料密度較小，其質(zhì)量小，在施工中合理應(yīng)用能夠有效降低管道變形、損壞以及斷開等問(wèn)題，在化工設(shè)計(jì)中要合理的應(yīng)用。

3.5 氧氣類介質(zhì)管道材料

輸送介質(zhì)為氧氣的時(shí)候要綜合氧氣壓力、溫度、流速等參數(shù)合理的選擇管材類型。一般狀況之下其主要應(yīng)用碳鋼、不銹鋼以及鎳基合金材料。氧氣屬于助燃物在與環(huán)境中的氣體混合之后在壓力作用之下就會(huì)出現(xiàn)爆炸等問(wèn)題，因此要加強(qiáng)對(duì)氧氣管道選材的重視。

誘發(fā)管道中氧氣爆炸主要就是壓力與流速。對(duì)此，在壓力低的時(shí)候要選擇碳鋼材料，而在其壓力較高的時(shí)候則要應(yīng)用不銹鋼類型的材料[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

管道選材是化工設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵、基礎(chǔ)的內(nèi)容，管道選材直接影響化工設(shè)計(jì)質(zhì)量，是關(guān)系到化工企業(yè)工作效率以及工藝流程安全的重要環(huán)節(jié)。在化工管道選材中要根據(jù)實(shí)際狀況合理的設(shè)計(jì)分析，不僅要減少工程成本，也要切實(shí)保障管道的安全性，延長(zhǎng)管道的使用壽命。對(duì)此，要根據(jù)化工設(shè)計(jì)的實(shí)際狀況科學(xué)合理的進(jìn)行管道選材。