化工設(shè)計過程中管道材料的選用分析

雷青青

（常州海鷗化工設(shè)計研究院有限公司，江蘇常州 213000）

現(xiàn)如今，我國正處于快速發(fā)展的階段，各行各業(yè)都引入了先進的技術(shù)，以求能得到更好的發(fā)展。質(zhì)量是任何技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，如若質(zhì)量不過關(guān)也不會得到人們的重用。所以，石油化工企業(yè)要從長遠的角度進行質(zhì)量分析，并重視化工管道的設(shè)計工作與管理工作，最大限度地在化工管道建設(shè)初期就避開質(zhì)量隱患。石油化工企業(yè)也要全面了解化工管道材料選擇的影響因素，并對化工工藝做到合理設(shè)計，通過運用合理的方案進行管道設(shè)計，從而保障管道材料建設(shè)的質(zhì)量，嚴格把控每種管道材料的質(zhì)量問題，為社會乃至化工企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。

1 化工設(shè)計中選擇管道材料的依據(jù)和原則

1.1 管道材料選擇依據(jù)

在石油化工企業(yè)運行的過程中，化工設(shè)計本身就是一件比較復(fù)雜且具有專業(yè)性的工作，并且化工管道的材料是企業(yè)最重視的一項內(nèi)容。首先，在進行化工設(shè)計與管道材料的選擇過程中，應(yīng)當(dāng)要選擇具有防腐蝕性的材料，而且要使管道材料具備不易燃燒、不易爆炸的特征，避免在進行化工管道安裝時出現(xiàn)安全事故[1]。其次，設(shè)計人員要充分掌握管道材料設(shè)計的參數(shù)，因為我國對于化工管道的工作參數(shù)具有詳細的要求，必須控制在合理的要求范圍之內(nèi)?；げ牧线x擇的依據(jù)要從物理、化學(xué)、機械等方面進行綜合的選擇，并且要保障管道材料的貨源充足和經(jīng)濟性指標(biāo)，為管道今后的采購做好相應(yīng)的準(zhǔn)備，以此來為化工企業(yè)的發(fā)展給予有效的幫助。

1.2 管道材料選擇的原則

我國化工企業(yè)對于管道設(shè)計的工作越來越完善，這對于管道的選擇而言也有所幫助，可以進一步加強化工管道的安裝質(zhì)量與工作效率。首先，在進行化工設(shè)計時，要具備有感的原則，因為管道有感設(shè)計首先要具備設(shè)計、制作、焊接等相關(guān)的步驟，這樣也能達到實際的有感原則。其次還要滿足介質(zhì)的原則，因為管道所需要的材料與其他材料是不同的，化工管道中運輸?shù)娜芤捍蠖嗍蔷哂懈g性的液體，所以在選擇管道材料時，要保障物質(zhì)輸送的安全。最后，管道材料的原則本身就是要滿足輸送特殊物質(zhì)的要求，因為不同的輸送物質(zhì)所具有的特點是不同的，所以要選擇合適的材料進行管道安裝。如在管道內(nèi)部輸送具有抗耐腐蝕的材料時，必須充分考慮到材料自身腐蝕的程度和效果，做好管道的防腐蝕工作。當(dāng)選擇有高溫要求的材料后，則必須事先對管道材料做好溫度沖擊測試，保證材料使用的可靠性和工作效率。

2 化工設(shè)計的特點

2.1 整體性

在化工設(shè)計進行管道安裝的過程中，化工管道本身就是一個比較完整的系統(tǒng)，主要負責(zé)的就是物質(zhì)傳輸，保證物質(zhì)在管道中運輸?shù)陌踩耘c質(zhì)量。由于化工管道是一個整體，各個部分都是大致相同的，如果化工管道當(dāng)中出現(xiàn)一個問題，或者是某一個環(huán)節(jié)有問題時，整個化工管道都會受到一些不好的影響。整體性是化工管道的最大特點，因此施工人員以及技術(shù)人員必須要重視這個問題，通過選擇合適的管道材料來加強化工管道設(shè)置的合理性。

2.2 隱蔽性

化工管道還有一個比較特殊的特點就是具有一定的隱蔽性，而化工企業(yè)在進行施工的過程中也要重視這個問題，如若化工管道出現(xiàn)一些問題，很有可能就會導(dǎo)致物質(zhì)的運輸出現(xiàn)質(zhì)量問題。由于化工管道在應(yīng)用的過程中比較隱蔽，而施工人員在進行管道施工的過程中，如果沒有采取科學(xué)合理的措施去控制它，在出現(xiàn)問題時也不能及時發(fā)現(xiàn)，就會導(dǎo)致整個化工管道都會受到不同程度的損傷[2]?；す艿啦粌H要受到工作環(huán)境的影響，還會受到多個角度的不同壓力，如果化工管道的質(zhì)量不過關(guān)，那么很有可能會在短期中出現(xiàn)很多的問題，影響到物質(zhì)傳輸?shù)馁|(zhì)量，發(fā)生一系列的安全事故。由此可以看出，隱蔽性也是化工管道的特點。

2.3 持續(xù)性

化工管道投入使用之后，肯定會出現(xiàn)管道整改或者是維修等一些工程施工。而化工管道也會對這些工程造成一定影響，它的存在對于工程的時長是有一定影響的。一般來講，大部分化工企業(yè)當(dāng)中的管道可以說是與建筑同在的，如若管道壞了，就會面臨很大的維修問題，施工起來也很困難。所以，在對化工管道進行施工的過程當(dāng)中，要重視化工管道的持續(xù)性，從而也維護了建筑施工的質(zhì)量，最大限度地發(fā)揮出化工管道持續(xù)性的特點。

3 化工設(shè)計與管道材料選擇時遇到的問題

3.1 管道材料質(zhì)量問題

在對化工管道進行實際施工時，如若管理人員沒有對管道的材料進行把關(guān)，使管道材料無法去滿足化工管道施工的需求，管道的質(zhì)量也會存在相應(yīng)的問題。就算是非常專業(yè)的施工團隊，擁有比較先進的施工技術(shù)，在面對這些問題時都無法去保障后續(xù)的施工質(zhì)量，而這些問題如若不從根本上治理，在施工時只會導(dǎo)致問題越來越大，不會通過施工而減少質(zhì)量問題的出現(xiàn)。

在對管道進行施工的過程中，經(jīng)常會有性能、鋪設(shè)、質(zhì)量、型號、設(shè)計等相關(guān)的問題，導(dǎo)致下管架無法與化工管道進行貼合，無法保障化工管道使用的耐久度與施工性能[3]。由于管道材料的差異性，在進行施工時，也要根據(jù)實際的情況去選擇不同的材料，像有的施工人員會將部分的化工管道連接處用膠水連接，剛開始的時候肯定是沒有問題的，可是時間一長，管道所處的環(huán)境與壓力會不斷增大，膠水也不能發(fā)揮它應(yīng)盡的作用，從而導(dǎo)致滲透石油問題的發(fā)生。

3.2 化工管道的準(zhǔn)備工作不合理

在將化工管道安裝施工的圖紙完成初步制作之后，施工單位要按照圖紙對施工現(xiàn)場進行有效的考察，找到現(xiàn)場所存在的問題以及與圖紙不符合的地方，并根據(jù)問題進行有效的修改，盡可能避免在日后施工的過程當(dāng)中出現(xiàn)問題，影響到化工管道安裝施工的質(zhì)量。在施工開始時，首先要保障的就是化工管道所需的材料、零件、配件都是齊全的，施工人員要掌握專業(yè)的基礎(chǔ)知識，施工方案必須經(jīng)過討論審批，只有這些工作都做好了，才能開展化工管道安裝施工的后續(xù)工作[4]。

此外，在化工設(shè)計過程中，監(jiān)理部門需要對施工的圖紙進行充分的審核，每位工程師都要對管段的單線圖、焊接標(biāo)準(zhǔn)、熱處理規(guī)程等進行仔細的檢查，施工人員也要充分了解施工圖紙的關(guān)鍵點，按照圖紙的要求進行施工，以此來保障化工管道的安裝施工質(zhì)量?？墒?，在對化工管道進行實際的安裝與施工過程中，肯定會出現(xiàn)一些管道安裝細節(jié)與圖紙上的繪制情況不同，或者是圖紙標(biāo)注不夠詳細，因此，要與其他施工部門進行嚴加探討，將實際的討論結(jié)果匯報給上級領(lǐng)導(dǎo)，由上級領(lǐng)導(dǎo)進行審批，對于化工管道的圖紙進行修改完善，確?；す艿朗┕さ馁|(zhì)量。

4 化工設(shè)計過程中管道材料的選用

4.1 耐溫管道材料

在對化學(xué)管道進行施工的過程中，由于化學(xué)管道內(nèi)部運輸了大量的化學(xué)物質(zhì)，而這些物質(zhì)對于管道材料的性能要求比較嚴格，所以要選擇最適合的材料。在管道材料選擇因素中，溫度是最為關(guān)鍵的一個參數(shù)，所以在化工設(shè)計時必須要分析材料的溫度變化，盡可能選擇耐溫的管道材料，以保障化工管道設(shè)計的合理性與質(zhì)量安全。一般來講，在進行物質(zhì)輸送的過程中，高于350℃就已經(jīng)屬于高溫狀態(tài)，可是碳素鋼的極限溫度在425℃，若是有更高的溫度將會使碳素鋼的內(nèi)部出現(xiàn)墨化的情況。

因此，為了避免在高溫環(huán)境中改變管道材料性質(zhì)的情況出現(xiàn)，就要在碳素鋼材料中加入一些穩(wěn)定的金屬元素，當(dāng)運輸?shù)奈镔|(zhì)超過了碳素鋼材料的溫度極限時，也能保障物質(zhì)運輸?shù)陌踩煽啃?。除此之外，若是物質(zhì)運輸?shù)臏囟冗h超于碳素鋼的溫度極限，可以選擇沸騰鋼元素或者是具有碳元素的鎮(zhèn)定鋼，以此來保障管道材料的可靠性。在進行化工設(shè)計的過程中，管道低溫狀態(tài)材料一般會選擇12號鋼材料，這種材料所接受的最低溫度在-40℃左右，且在進行設(shè)計的過程中，運輸介質(zhì)的溫度若是低于-20℃，所運用的管道材料就要根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來進行低溫性能測試，確保物質(zhì)在低溫狀態(tài)下也能進行正常運輸，滿足管道材料和化工設(shè)計等各方面的要求。若是溫度低于管道材料所能承受的最低溫度，就要選擇添加其他的材料來提升管道材料的性能，確保管道在低溫的狀況下也能正常使用。

4.2 硫酸類管道選用材料

若是在管道中運輸一些具有危險性的化學(xué)物質(zhì)，必須按照輸送物質(zhì)的特性來選用適當(dāng)?shù)墓艿啦牧?，比如對各種濃度的硫酸必須選用不同的材質(zhì)加以建設(shè)。對濃度較大的硫酸，在硫酸運輸?shù)倪^程中，為了保障運輸?shù)陌踩c質(zhì)量，首先就要求材料的化學(xué)與物理性質(zhì)在溫度方面能夠保持在25℃左右，并將工作壓力穩(wěn)定在0.25MPa左右，這樣能夠保障管道材料在使用過程中的質(zhì)量與完善性。因此在選擇管道材料時，就必須選擇耐腐蝕性的材料。

在使用普通碳鋼材作為管道材質(zhì)時，在運輸濃硫酸的過程中，就必須要讓濃硫酸處在穩(wěn)定的工作溫度，這樣才能防止?jié)饬蛩嶙陨淼母g對輸送管道產(chǎn)生一定的影響。所以在運輸濃硫酸的過程中要控制好濃硫酸的流量，使?jié)饬蛩徇\輸?shù)乃俣缺３址€(wěn)定，這樣才能在一定程度上緩解濃硫酸的腐蝕性。這主要是因為濃硫酸在鐵制容器中，會在低溫的環(huán)境下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，會產(chǎn)生Fe3O4物質(zhì)，若是能將此物質(zhì)附著在碳鋼管道內(nèi)，也能防止?jié)饬蛩釋艿涝斐筛g的現(xiàn)象。因此如果在傳輸硫酸時發(fā)生了流速的變化，就會對濃硫酸的溫度造成影響，破壞碳鋼管道內(nèi)的氧化膜，從而加快化學(xué)管道的腐蝕[5]。

4.3 絕緣層防腐法

在進行管道材料選擇的過程中，為了能夠提高管道材料的防腐性，可以采用絕緣層防腐法來進行保護。采用絕緣層防腐法時，就是將管線內(nèi)部敷上一層絕緣性能的隔離層，不僅能夠防止管道與運輸物質(zhì)緊密結(jié)合，還能減少電位差的出現(xiàn)，盡可能地減少腐蝕的現(xiàn)象。所以，當(dāng)隔離層未受到損壞與影響時，物質(zhì)當(dāng)中的電解質(zhì)就無法透過隔離層與管道進行連接，從而加強了化工管道的防腐蝕性。在采用絕緣層防腐法時，要確保整條管道都是完整施工的，這樣也能有效地保障絕緣層防腐法的應(yīng)用效率。在進行管道安裝時，要先進行測量放線，對管道安裝的過程進行嚴格控制，使每個管道的材料都放在比較適合的位置上。

在包扎過程中，要運用玻璃布進行包扎，搭邊要控制在0.5cm之內(nèi)，在包扎第二層的過程中，其纏繞的方向要與里面一層方向相反，在外包塑料布時每圈搭邊宜在2～3cm。在運用絕緣層防腐法進行管道敷設(shè)的過程當(dāng)中，也要注意道路周圍存在的問題以及干擾因素，特別是管線的材料也要嚴格把關(guān)，像管道的轉(zhuǎn)彎處、管道的連接處等細節(jié)也要格外的注意，連接的緊密也會減少化工管道出現(xiàn)管道錯位的可能。在進行管道敷設(shè)之后，施工人員也要運用合適的防腐蝕材料或者其他手段對管道進行防腐蝕處理，從而提高管道的耐久性以及管道的質(zhì)量。

4.4 確?；す艿腊惭b材料和設(shè)備的質(zhì)量

在化工管道開展安裝之前，一定要確保化工管道安裝材料及配件的質(zhì)量，且在購買化工管道安裝材料時一定要按照采購清單和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行采購，不要貪圖利益。完成材料采購之后，還要安排專業(yè)人員對化工管道材料進行第二次檢查，防止商家以次充好。同時，還要做好對材料生產(chǎn)單位的調(diào)查，確保這些材料的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)單位的資質(zhì)、信譽都沒有問題之后再加以使用。并在施工的過程中加強各個單位的信息溝通，做好信息資源的共享，針對化工管道安裝材料質(zhì)量問題和安裝注意事項進行交流溝通，從而最大限度地避免材料問題引起的安裝質(zhì)量問題發(fā)生。相關(guān)人員要做好化工管道材料的質(zhì)量控制，確保化工管道在安裝施工的整個過程中都能夠更加順利，從而不會輕易受到石油物質(zhì)的腐蝕。為了能夠讓化工管道安裝材料和機械設(shè)備可以正常地投入到工程當(dāng)中，且完全符合項目的標(biāo)準(zhǔn)，施工管理部門從項目初期就要對化工管道的施工材料、機械設(shè)備的選購進行嚴格把控，選擇優(yōu)質(zhì)的供貨廠家，且要看好材料的合格證書和使用認證，從源頭抓起，以免會出現(xiàn)質(zhì)量不合格或者材料與認證不符的現(xiàn)象發(fā)生。通過加強對化工管道安裝材料和設(shè)備質(zhì)量的管理，從而保障化工管道將來不會受到侵蝕，提升化工管道材料的整體性、持續(xù)性與穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

化工企業(yè)在進行化工設(shè)計時，管道材料選擇是非常重要的一項工作，必須根據(jù)實際的使用環(huán)境情況和應(yīng)用要求進行科學(xué)分析，在保證管道材料的經(jīng)濟性與質(zhì)量要求下，把最適用的管道材料應(yīng)用到系統(tǒng)設(shè)計中，并進一步對化工管道的設(shè)計做出有效的調(diào)整和優(yōu)化，從而全面提升化工設(shè)計的科學(xué)合理性。