化工設(shè)計過程中管道材料的選用

＊朱慶滿

（新地能源工程技術(shù)有限公司 河北 050018）

隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展，社會生產(chǎn)力與生產(chǎn)效率也不斷提高，在改善人們生活質(zhì)量的同時也為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了杰出貢獻(xiàn)。作為我國最基礎(chǔ)，最重要的產(chǎn)業(yè)之一，化工行業(yè)的迅速發(fā)展?jié)M足了人們對高質(zhì)量日用品與化工材料的需求。此外，化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的巨大社會效益也促進(jìn)了人們對其進(jìn)一步的創(chuàng)新和發(fā)展。

作為一項復(fù)雜而精細(xì)的工作，化工設(shè)計主要以化工加工技術(shù)為主體，以土木工程、給排水、供熱通風(fēng)、電氣環(huán)保等專業(yè)技術(shù)構(gòu)成，具有環(huán)保、安全等特點。在化工建設(shè)項目具體實施過程中，管道安裝將管道建設(shè)作為基礎(chǔ)，安裝過程中所使用的管道材料由管道設(shè)計所決定。對于化工技術(shù)專業(yè)人員來說，選擇管道材料時必須以設(shè)計成果質(zhì)量和安全系數(shù)為重要考慮因素。原材料的有效選擇可以確保化工設(shè)備的安全性，還可以提升化工設(shè)計的質(zhì)量。所以，必須加強管道材料的科學(xué)研究。本文分析了化工建設(shè)項目實施過程中管道材料選擇的基本標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上對所使用的材料進(jìn)行了詳細(xì)分析。

1.化工設(shè)計中選擇管道材料的依據(jù)和原則

(1)管道材料選擇依據(jù)

化工設(shè)計是一項復(fù)雜的任務(wù)，對管道材料的選擇非常嚴(yán)格。

首先，管道原材料的選擇一般應(yīng)具有材料特性。簡而言之，在化工設(shè)計的過程中選擇管道原材料不僅必須具有很強的耐腐蝕性，而且還必須具有不易著火和爆炸的特性，以防止發(fā)生意外事故。

其次，在進(jìn)行化工設(shè)計過程中，對于管道材料的選擇必須具備材料工作的主要參數(shù)?，F(xiàn)階段，我國已建立了物質(zhì)工作的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，應(yīng)在有效的范疇之內(nèi)選擇輔助物質(zhì)的主要參數(shù)，此外必須根據(jù)實際情況進(jìn)行合理調(diào)整。

最后，在選擇管道材料時必須堅持合理、有效原則，一方面要根據(jù)材料物理、化工的特性進(jìn)行全面選擇。另一方面，還必須做好管道材料貨源充足工作，以便為以后的采購做好充分準(zhǔn)備。

(2)管道材料選擇的原則

隨著化工設(shè)計的改進(jìn)，為選擇管道材料制定了一些基本標(biāo)準(zhǔn)。首先，必須有一個標(biāo)準(zhǔn)的外觀。一般來說，后視圖必須具有設(shè)計，制造，電焊，熱處理工藝，檢查和可用性等多個過程，才能滿足后視圖設(shè)計的要求。其次，管道原材料的選擇必須符合材料標(biāo)準(zhǔn)。由于管道材料與其他材料不同，它們具有一定的獨特性，必須保證危險化工品運輸過程的安全性。最后，管道材料的選擇必須滿足對于特殊化工物品的運輸條件。在進(jìn)行不同化工物品的處理時，選材料必須與運輸條件保持一致。例如，在進(jìn)行腐蝕性物品運輸?shù)倪^程中，必須著重考慮腐蝕的范圍和條件，提高實際的耐腐蝕效果。在運輸對溫度具有要求的材料的過程中，必須對溫度進(jìn)行沖擊測試，以確保材料的合理性利用。

2.管道材料的選用分析

(1)硫酸管道材料

如果管道輸送的硫酸和其他化工藥品具有明顯的腐蝕作用，則在選擇管道材料時應(yīng)考慮硫酸和不同濃度值的酸的化工性質(zhì)，然后應(yīng)合理選擇原料。對于濃度為96.5%-99.5%的硫酸，必須在管道的溫度控制水平下將材料的分析化工和物理性能長時間保持在25℃，并且該材料必須符合標(biāo)準(zhǔn)壓力水平。長期保持在0.25MPa的壓力下，可以承受1.6mm的蝕刻處理能力。如果將普通的鍍鋅鋼管用作運輸硫酸的管道材料，則必須在整個運輸過程中保持硫酸溫度的穩(wěn)定性。這可以從維持硫酸的穩(wěn)定運輸速度的角度來完成。如果硫酸的水流過快，則在速率不均勻的情況下使用時會感到不通暢。關(guān)鍵在于硫酸的化工性質(zhì)。硫酸可以儲存在冷鐵器皿中，不易腐蝕鐵器皿?；靖拍钍牵蛩嵊龅嚼滂F，并在高密度復(fù)合器具的表面上形成一層空氣氧化膜，從而避免了硫酸腐蝕使普通鍍鋅鋼管進(jìn)一步浸入水中。一旦管道中的硫酸流動過快或不均勻，硫酸的溫度就會發(fā)生變化。溫度升高后，F(xiàn)e304空氣氧化膜將被破壞，鐵材料的保護(hù)層將丟失，管道的腐蝕程度將大大增加。因此，如果化工標(biāo)準(zhǔn)不能有效控制硫酸水的總流量，則可以將不銹鋼板用作管道材料，并且將管道材料的有機化工性質(zhì)保持在蒸氣規(guī)格下。溫度為30℃，可以承受3.5mm的蝕刻處理能力，可以合理地完成硫酸的輸送。

(2)聚丙烯管道材料

對于濃度為15%-30%的硫酸，通常選擇聚丙烯管。由于這種材料具有很強的防腐能力，因此可以在很大的標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定性。在強堿和強酸的不同環(huán)境下，這種管道的耐蝕性仍能很好地保持其特性。另外，該材料具有導(dǎo)電率不太高的特性，因此具有優(yōu)異的隔熱實用效果。用這種材料制成的管子具有良好的抗張強度，因此在整個使用過程中不容易破裂。材料的密度低并且質(zhì)量相對較輕。在整個工程施工過程中非常省時省力，堅固耐用，可以長期使用。另外，原材料的關(guān)鍵優(yōu)勢之一是其低成本。眾所周知，這種原材料的一個很大的缺陷是它們很容易老化。在風(fēng)雪和外力的長期侵蝕下，它們的性能將遭受極大的影響。

(3)氧氣管道材料

對于用于運輸O2的化工管道，原材料通常來自不銹鋼板或碳鋼。這種管道的壓力和溫度是根據(jù)方案設(shè)計的。在大多數(shù)情況下，它們是GC2II型高壓容器。因為O2作為一種助燃?xì)怏w，它與其他蒸氣以不同的比例混合，再加上外力的影響，會引起爆炸現(xiàn)象，這很容易造成非常嚴(yán)重的生產(chǎn)安全事故，因此要非常小心選擇初始材料時。選擇O2管道材料的重要考慮因素包括以下要素：一個是O2的標(biāo)準(zhǔn)壓力，另一個是O2產(chǎn)生的水量。在0.35-0.58MPa的標(biāo)準(zhǔn)壓力下，通常選擇碳鋼作為管道材料。對于具有較高壓力水平的管道，通常選擇不銹鋼板作為原材料。另外，碳鋼材料的直徑必須超過管道直徑的4倍，并且長度必須超過1m，以防止彎曲，否則很容易引起生產(chǎn)安全事故。在管道零件的水平上，通常選擇半彎頭。半彎頭的直徑應(yīng)超過管道直徑的6倍，并且焊接過程應(yīng)進(jìn)行拼接。選擇截止閥材料時，應(yīng)根據(jù)特殊的標(biāo)準(zhǔn)氣壓標(biāo)準(zhǔn)選擇不銹鋼制成的截止閥。

3.化工設(shè)計中管道材料的選用

(1)耐熱管材的選用

化工設(shè)計是一個相對復(fù)雜而精密的工作，其中對管道材料的要求非常高，因此，選擇合適的高溫管道材料顯得非常重要。一般來說，耐高溫管道的材料應(yīng)具有抗氧化，耐高溫等特性，并且對抵抗高溫具有良好的應(yīng)用效果。另外，在整體化工設(shè)計過程中，高溫?zé)o縫管的原材料很容易暴露在一些獨特的液體或蒸汽中，這很可能會產(chǎn)生安全風(fēng)險。針對這一問題，許多公司使用合金鋼來防止在化工的生產(chǎn)過程中暴露，在表面上產(chǎn)生空氣氧化膜，確保管道材料的運輸具有更高的安全水平。另外，除了這些材料的應(yīng)用以外，還可以改善一些硅元素，鋁元素等，并且可以改善空氣氧化膜的效果。另外，應(yīng)該注意的是，銅元素比羊毛脂慢，并且很容易產(chǎn)生保護(hù)膜，使得在中后期難以形成空氣氧化。此外，在無縫鋼管中添加某些鉻和鉬元素會產(chǎn)生相對有限的鉻鉬鋁合金量，這將有助于提高抗還原性，并確保更高的運輸安全性。一般而言，這種管道材料基本上用于石化設(shè)備的生產(chǎn)中。

(2)低溫管材的選用

一般來說，人們都將-20℃至-196℃的超低溫歸為一類，稱為超低溫。關(guān)于化工的管道材料，每個溫度下的規(guī)定都不同。在-70℃至-196℃之間，應(yīng)盡可能不使用碳鋼管材。在-40℃至-70℃之間，應(yīng)盡可能少使用合金結(jié)構(gòu)鋼化工管道材料；在-20℃到-40℃的中間位置，盡可能少的使用碳鋼管化工管道材料。因此，對于合金結(jié)構(gòu)鋼管道路和碳管的原材料，當(dāng)溫度小于零時會引起延展性，并且延展性會大大降低。針對這種情況，許多公司傾向于在化學(xué)設(shè)計的整個過程中使用20號鋼。這種低溫鋼不僅可以進(jìn)行溫度變換，而且可以有效保證運輸過程中的安全系數(shù)。

(3)高溫管材的選用

化工制造通常在高溫環(huán)境中進(jìn)行，并且管道材料的特性會發(fā)生變化。因此，在高溫規(guī)格下，化工廠管道材料的選擇必須具有一定的特性。首先，管道材料的溫度和拉伸強度應(yīng)成反比，而溫度和塑性變形則應(yīng)呈正相關(guān)。其次，隨著時間的變化，管道原材料的加工性能和負(fù)載力會引起應(yīng)力松弛。最終，隨著溫度逐漸升高，腐蝕增加，但抗壓強度會逐漸降低。

一般來說，化工設(shè)計過程中的高溫一般為350℃，管道的材料選用合金鋼。當(dāng)溫度超過425℃時，通常會添加沸騰鋼以確保其穩(wěn)定性并防止石墨化。

(4)特殊管材的選用

在化工設(shè)計的整個過程中，將繼續(xù)為管道原材料選擇一些獨特的材料。例如，使用非金屬材料，塑料襯里材料等。這種獨特的管道材料的應(yīng)用具有自己的特殊規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)。選擇管道材料時，必須確保根據(jù)當(dāng)時的唯一標(biāo)準(zhǔn)選擇更合適的管道材料，但要注意使用限制。例如，在使用非金屬材料時，要注意其非金屬材料的溫度和壓力，避免脆化；在使用塑料襯里材料時，溫度控制在120℃以下，并注意應(yīng)用場合；在無水氯化鋁苛性鈉溶液管件的整個使用過程中，通常會破壞碳鋼材料。因此，在施工過程中應(yīng)確保氫氧化鈉溶液的濃度值，以防止發(fā)生事故。

4.結(jié)束語

通常，在化學(xué)設(shè)計的整個過程中，選擇合適的管道原材料非常重要。特別是在化學(xué)設(shè)計過程中，必須注意其地理環(huán)境，溫度變化等諸多因素，人們還必須考慮原材料本身的特性。因此，必須根據(jù)當(dāng)時的具體情況選擇更有效的管道材料。