化工設(shè)計過程中管道材料的選用研究

程穆梅

摘 要：近年來，我國的化工行業(yè)有了很大進展，在化工生產(chǎn)中，管道材料是關(guān)鍵因素，如果管道應(yīng)用不合理，管道材料在應(yīng)用中出現(xiàn)破損等問題勢必會誘發(fā)安全事故。加強對化工設(shè)計中管道材料的選擇與應(yīng)用，可以有效規(guī)避其存在的問題與不足?；诖耍恼轮饕獙ぴO(shè)計中管道材料的選擇與應(yīng)用進行了簡要的分析研究。

關(guān)鍵詞：化工設(shè)計;管道材料;選用分析

隨著我國當代化工行業(yè)的快速發(fā)展，涉及到的類型和領(lǐng)域不斷增大，生產(chǎn)過程中容易受到的安全因素也不斷增多，這就需要圍繞著化工設(shè)計過程對化工生產(chǎn)流程進行全面的優(yōu)化，全面提升其安全性，保證化工的安全生產(chǎn)。管道材料的選擇作為其中最為重要的一環(huán)，需要根據(jù)相應(yīng)的選擇原則進行管道的選擇，以此來提升后續(xù)化工生產(chǎn)的有序性，降低化工生產(chǎn)出現(xiàn)安全故障的概率。

1 石油化工管道應(yīng)力設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀

當前我國石油化工行業(yè)的整體發(fā)展現(xiàn)狀較為良好，各類生產(chǎn)工藝技術(shù)的應(yīng)用也較為成熟。其中從石油化工生產(chǎn)中的工藝技術(shù)實施現(xiàn)狀進行分析，管道設(shè)施作為連接各類反應(yīng)設(shè)備，以及傳輸物料的基礎(chǔ)載體，其在石油化工生產(chǎn)中涉及的應(yīng)用數(shù)量多，應(yīng)用范圍廣，對于石油化工生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生了極大的影響。因此，在實際發(fā)展中，分析石油化工管道應(yīng)力設(shè)計的發(fā)展，整體的管道應(yīng)力設(shè)計質(zhì)量較為良好，為石油化工生產(chǎn)中的安全性提升，以及工藝生產(chǎn)技術(shù)效果的合理發(fā)揮，發(fā)揮了重要的作用。

2 石油化工管道的設(shè)計原則

2.1 提高可操作性

現(xiàn)階段由于我國經(jīng)濟不斷的發(fā)展，很多石油管道運輸?shù)穆烦潭挤浅ｉL，這就會導(dǎo)致對于管道的操作性也會降低。所謂管道的操作性，就是相應(yīng)的管理人員對于管道的控制程度。也就是在管道出現(xiàn)異?；蛘呤鞘鹿蕰r，能夠?qū)艿肋M行補救措施的及時性。所以在進行石油化工管道的設(shè)計過程之中，需要考慮到可操作性的問題，盡可能使得整個管道的很多性質(zhì)因素都能夠?qū)崟r的掌握。

2.2 經(jīng)濟性

設(shè)計人員需要充分考慮到各類化工管道材料的造價，在保障應(yīng)用安全性和可靠性的基礎(chǔ)上，盡量選擇單價相對較低的化工管道材料，如此也就能夠形成經(jīng)濟性優(yōu)勢。比如針對化工管道的管徑就需要充分把關(guān)，研究后續(xù)化工生產(chǎn)對于管道運輸提出的要求，進而也就可以設(shè)定最為理想的管徑大小，避免選用管道的管徑過大，進而帶來明顯的不必要經(jīng)濟損失。另外，在化工設(shè)計中選擇化工管道還需要考慮到不同類型的成本差異，比如對于不必太苛刻的區(qū)域，就可以不用選擇造價較高的特殊化工管道，以形成理想的成本控制效果，符合設(shè)計環(huán)節(jié)的限額要求。

2.3 環(huán)保節(jié)能原則

化工設(shè)計中的管道材料選擇在保證性價比的基礎(chǔ)上，還要考慮其環(huán)保節(jié)能性，這個方面對于化工生產(chǎn)而言同樣重要，并且這也是未來節(jié)能環(huán)保型社會發(fā)展的基本要求。在管道材料的選擇中必須要避免選擇污染度高和危險性高的材料，因為這很有可能導(dǎo)致管道在后期的長期應(yīng)用當中出現(xiàn)不良威脅，還需要另外采取方式對其進行規(guī)避預(yù)防，這不僅加大了工作量，還在此加重了經(jīng)濟成本。所以，在管道材料選擇的入手處就對其嚴格篩選，就能夠很大程度上避免上述事故的發(fā)生。另外，對于存在污染和耗能問題的化工產(chǎn)品，也需要對其加以約束，這樣既能夠極大的提升化工生產(chǎn)的效率，也能夠降低化工產(chǎn)品對環(huán)境的污染，有助于管道材料的選擇。

3 化工設(shè)計過程中管道材料的選用研究

3.1 耐溫管道材料

在化學(xué)管道中運輸了大量的化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)對于管道的的性能參數(shù)要求嚴格。其中溫度作為關(guān)鍵的參數(shù)，在進行化工設(shè)計中要分析管道材料的溫度變化，合理設(shè)計。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)墨化的問題，在化工設(shè)計中就要適當?shù)脑谔妓劁撝刑砑臃€(wěn)定性的金屬元素。在化學(xué)運輸中其介質(zhì)溫度高于碳素鋼材料的溫度極限的時候，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)計中，管道低溫狀態(tài)之下的主要材料為12號鋼，可以耐受的最低溫度為-40℃;在設(shè)計中運輸介質(zhì)溫度小于-20℃的時候其應(yīng)用的管道材料要根據(jù)標準合理的進行低溫性能測試分析，保障其在低溫狀況之下可以滿足各項要求。如果其運輸?shù)幕瘜W(xué)介質(zhì)溫度小于最低溫度在選擇的時候則就要適當?shù)靥砑悠渌牟牧?，通過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 耐腐蝕管道材料

對于化工生產(chǎn)而言，許多的化工材料都有著較強的腐蝕性，比如硫酸和鹽酸等，這些化工產(chǎn)品都會對管道材料造成一定的影響，如果對于這些化工產(chǎn)品的管道材料選擇不當，將會帶來極大的管道腐蝕問題，最終造成管道損壞。所以，這就意味著要根據(jù)實際的化工產(chǎn)品進行管道的選擇，并利用這些管道進行合適的設(shè)計布置。而要想根據(jù)實際情況進行管道選擇，就需要對化工產(chǎn)品的基本特點有所了解，例如在硫酸產(chǎn)品的運輸過程中，就需要全面了解關(guān)于硫酸的各項化學(xué)屬性，然后按照這些化學(xué)屬性，具有針對性的選擇相應(yīng)的管道材料，讓硫酸能夠得到安全運輸，不會出現(xiàn)泄露的危險，最終帶來不必要的安全隱患。

3.3 低溫管道材料

應(yīng)該重點考慮到不同低溫環(huán)境的影響和威脅程度，進而才能夠恰當運用最為適宜的低溫管道材料進行設(shè)計布置。比如在運輸介質(zhì)達到0℃以下時，就應(yīng)該避免應(yīng)用鐵塑鋼管進行設(shè)計布置，避免該類鋼管應(yīng)用中表現(xiàn)出的明顯脆性影響運輸安全;在溫度達到-20℃時，則需要盡量避免應(yīng)用碳素鋼管，宜運用合金鋼管進行布置;而在介質(zhì)溫度達到-40℃時，則需要進一步提升鋼管材料中的合金含量，力求應(yīng)用高合金含量的鋼管進行有效布置，保障鋼管能夠在后續(xù)化工介質(zhì)的運輸中具備更強的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性。

3.4 濃硫酸類介質(zhì)管道材料

化工生產(chǎn)中會運輸各種不同類型的化學(xué)介質(zhì)，其中一些硫酸、鹽酸溶液具有強酸性，這些物質(zhì)會對化工管道造成嚴重的腐蝕性影響。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輸中出現(xiàn)事故隱患問題。通過特殊性質(zhì)的材料可以提升管道性能，提升運輸?shù)陌踩?。同時，在進行特殊介質(zhì)運輸中要根據(jù)實際狀況合理的控制流速、流量，避免因為過速或者過量而造成材料保護膜破壞等問題而誘發(fā)安全事故的發(fā)生。對于濃硫酸類的介質(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行濃硫酸的輸送過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。

3.5 其他特殊材料運輸?shù)墓艿肋x擇

化工生產(chǎn)中還會涉及到一些其他特殊材料的運輸，這些特殊材料由于其不同的化學(xué)性質(zhì)而呈現(xiàn)出不同的安全隱患，具有較大的差異性，所以對于這些材料的管道選擇一定要十分謹慎，讓這些管道的選擇具有一定的針對性，符合化學(xué)材料的運輸條件。比如一些非金屬材料的應(yīng)用，非金屬管道材料應(yīng)用是當下比較主要的發(fā)展方向，因為在其應(yīng)用中體現(xiàn)出了極強的作用和價值，不僅能夠保證化學(xué)材料的穩(wěn)定性，還能預(yù)防因為化工材料巨大的壓力或者高溫帶來的隱患，另外，這些非金屬材料的選擇也同樣需要考慮其是否會和運輸?shù)幕瘜W(xué)材料發(fā)生反應(yīng)。

4 結(jié)語

綜上所述，管道選材是化工設(shè)計中最為關(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)實際狀況合理的設(shè)計分析，不僅要減少工程成本，也要切實保障管道的安全性，延長管道的使用壽命。對此，要根據(jù)化工設(shè)計的實際狀況科學(xué)合理的進行管道選材。

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