探讨化工设计过程中管道材料的选用

探讨化工设计过程中管道材料的选用

李超

中石油吉林化工工程有限公司  吉林省吉林市  132000

摘要：管道的布置和设计是化工设计中较为关键的项目，化工管材选型不当、管径不匹配等状况，均有可能导致化工原料逸出、泄漏等，进而污染厂房环境，严重时甚至会引发火灾、爆炸、中毒事故。因此，对化工管材进行科学探讨和选用事关生产安全，应当给予充分重视和考量。

关键词：化工设计；管道；材料选用

引言

化工设计是把一项化工工程从设想变成现实的关键环节，一般需要考虑经济因素、技术因素、资源因素、产品因素以及环境因素等，重点强调提升设计的可行性，在现有技术条件下能够以较低成本实现设计目标。管道材料的选择是化工设计中管道设计的一个环节，主要强调保证管道的工作能力，包括其使用能力、安全性等。由于化工设计带有一定的特殊性，需要运输腐蚀性物质、氧气等特殊产品，加强管道材料选择也因此显得必要。

1优化设计化工工程管道材料

1.1挑选化工工程管道材料

因为化工厂使用的气体和液体一般具有腐蚀性，且易燃，易爆。因此，在选择化工管道材料时，一定要注重管道和化学工业的经济性，除了考虑管道实用性，耐腐蚀性和可加工性之外。选择化学工程管道材料时，要根据物料性质来进行选择。例如，按腐蚀功能来说，要尽量选择一些材料坚固，耐腐蚀性极强的化工管道材料。或者当生产的材料温度较高时，就要求其必须具有耐热性。因此可以看出，化工管道的材料要根据不同的介质或条件选择不同的材料。在化学生产过程中，相关的技术人员必须保证管道材料选择和管道中的介质和设计参数保持一致，从而提高化工管道材料的质量。

1.2化工工程管道优化设计的特点

首先是多个环节之间密切联系，只要某个环节出现问题就会影响设计的质量。其次是要有针对性，方案要具有个性化，不千篇一律，管道设计方案要科学合理化。还有就是设计人员要与时俱进，不断更新知识和自身的专业素养，设计理念要新颖，提升自身的竞争力，保证设计成果的质量。在进行管道设计时，首先要进行综合分析，要根据现场的实际情况，制定流程，选择相关的设备，按照顺序布置相关设备，最后就是完成各项管道材料的合理选择及管道合理布置。

1.3化工工程管道材料注意事项

化学工程管道材料中有很多需要解决的问题，在化学制造工业中，要根据管道的介质、温度及压力等选择合适的管道材料。应用规格达标后，根据管道的压力等级来决定是否使用管道。除此之外，在实际情况中，要避免某些金属材料接触对其腐蚀性的物质，保证化学工程管道的有效性。上述是对化学工程管道材料的一些注意事项。在对管道材料进行合理选择前一定要明确这些注意事项，为化学工程管道的设计建立坚实的基础。如果想要更好地促进化工产业的有效长远发展，就要掌握一些相关的机制，这对整个社会的发展会带来极其深远的影响。我们也需要提高相关技术人员的专业素养，建立健全安全管理制度和体系，并让相关人员严格遵守安全管理准则。

2化工管道设计和材料选用原则

2.1化学工程管道设计

对国内管材与ASTM管材的设计、制造、焊接的标准有所不同，两种体系管材进行设计与制造时需遵循相关标准，如国内管材需遵循GB/T20801、GB 50316等相关标准，而国外管材要遵循ASME B31.3等标准。此外要注意，由于标准不同，两种体系管材的检验标准也有所不同。化工设计人员可把输送介质作为选材依据，选择适合输送介质的管材，如输送的材料具有易燃特点，就可选择沸腾钢；如输送材料危害性较强，就可选择优质钢；如输送的介质腐蚀性较强，就可选择耐腐蚀的管材。

2.2选用原则

2.2.1管材性质

对于化工设计来说此项为重点考虑因素，选择适合的管材必须考虑该种材料的性质，同时，考虑该种管材的可用范围、特性与输送介质的适应性，只有充分考虑到管材性质，才能确保管材选择科学合理。比如，许多化工生产项目的输送的介质及产品具有高危险性，此时，工作人员不应选择铁质材料，可从钢制材料中选择适合的材料，以保障管道的耐腐蚀性。

2.2.2管道设计流程

为管道选择管材时，工作人员需严格按设计流程开展工作，必须保证管材完全符合设计要求，才能为化工生产的介质输送环节提供安全保障。可以说，管材设计流程是选择管材的基础。管材选定后，工作人员可根据设计流程确定后续工作和工期，进一步提高化工生产、材料输送的安全性。

2.2.3介质温度

对化学原材料进行加工时会产生化学反应，这个过程也会释放热量，使温度升高或降低，基于此，工作人员选材时需考虑介质温度。除此之外，工作人员还需了解化学介质特性，避免输送、化学反应等环节中温度升高或降低带来的危险。

3化工设计过程中管材选用策略

3.1抗氧化管材的选用

化工系统中，输送物可能与管道发生化学反应，如氧化反应，导致管道被破坏、腐蚀。在抗氧化管材的选择过程中，首先应关注其化学性质的稳定性，复合材料的应用一般更为妥当。如输送物为气态，复合材料可能存在密闭性的缺陷，也可以应用热镀钢管或铝塑复合管；如输送物的温度较高（超过425℃），还应考虑管道材料在高温下的稳定性，以沸腾钢或碳元素镇定钢为核心材料替代普通钢管为宜。

3.2耐低温材料的选用

低温输送在化工生产活动中并不少见，这要求化工管道能够应对低温破坏，不会因低温出现冻裂、阻力增加等问题。原则上当输送物的温度低于0℃时，普通金属材料均不宜作为输送介质的材料，可调整其合金成分，提升应对低温破坏的能力。如输送物温度在-20～0℃，可采用20号钢作为管道主材组织输送；部分介质的温度在-20℃以下，甚至达到-196℃的水平，可以奥氏体不锈钢为材料做为管道系统输送材料。

3.3耐高温管材的选用

高温输送在化工产业中比较常见，在超过425℃的情况下可以沸腾钢或碳元素镇定钢作为输送管道。除此之外，如果输送物的温度较高但未达到425℃，可对常规金属材料进行成分调整，添加一定量的铬以提升其化学稳定性，添加钼元素则有助于改善金属管材的抗热性能。从塑性角度出发，可适当降低管道的刚性，以优先满足高温输送为目标。

3.4氧气输送管材的选用

化工生产过程中，需要使用各类催化材料，包括氧气等。氧气的输送需要考虑密闭性，以及环境的稳定性，以避免氧气外逸或出现燃烧、爆炸等问题。在进行氧气输送时，应遵行《氧气站规范》（GB 50030—2013）、《度冷却法生产氧气及相关气体安全技术规程》（GB 16912—2008）等规范文件，以GC2类型管道为基本要求。具体工作中，还应分析输送过程中氧气的总输送量、单位时间输送量，如果氧气总输送量、单位时间输送量较大，流速较快的话就不能考虑碳钢，而考虑不锈钢或者铜及铜合金或者镍基合金等材料，另外对于干管阀门或者调节阀前后的管道材质选择也要慎重考虑，输送氧气的阀门材质及内件选择也要考虑周全，最后，输送氧气的管道及其组成件还有进行脱脂。

3.5其他管材

聚氟乙烯也叫做ETFE，被称作塑料王，是化工企业使用的管材之一。该类管材具有较强抗腐蚀性和耐高温性，如化工企业的输送介质具有较强酸性、碱性特征，就可考虑选用ETFE。此外，该材料还具有耐蚀性，尤其是醇类物质，需要注意的是，使用该类管材时，需注意输送介质是由含有聚四氟乙烯，其原因是聚四氟乙烯会让其产生溶胀现象。

结束语

综上所述，化工产业在我国的经济发展中扮演着重要角色，但在进行化工生产过程中，非常容易发生各种安全问题。因此，设计人员必须高度重视安全问题。随着我国经济的高速发展，对各种能源的需求不断增加，合理有效地利用这些资源，提高质量，开展相关的工程设计，可以达到良好的项目建成后效果。与此同时，材料优化设计工作也应该被重点关注，要综合考虑各种因素，确保优化设计工作稳定进行，促进工业化的健康发展。

参考文献

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