化工设计过程中管道材料的选用分析

傅 蒙

（西北化工研究院设计所，陕西西安 710000）

化工设计过程中管道材料的选用分析

傅 蒙

（西北化工研究院设计所，陕西西安 710000）

我国改革开放以来，经济社会不断发展，使得各行各业也随之发展，化工行业也在一定程度上得到较大的发展。快速发展的化工行业，在一定程度上给人民的生活带来了许多便利，提高了人民的人生活水平，进而促进了社会经济的发展，渐渐成为经济社会发展的一个重要支柱性产业。化工行业的重要性随之增加，有关部门对化工行业的管道进行建设时，对其材料的选择也越来越慎重，科学技术水平的提升，也在一定程度上为化工管道材料的选择提供给了技术支持。对化工设计过程中管道材料的选择进行全面的分析，并指出应注意的问题。希望对化工行业在管道建设的过程中提供借鉴。

化工；设计过程；管道材料；选用；分析

社会经济的发展，带动了各行各业的发展。同时也带动了工业的发展，工业在人们的生活中，社会的发展中，国家的发展中的作用越来越重要。化工行业作为工业领域中的一个部分，在工业发展中有着举足轻重的作用。在化工行业地位提高的同时，各界对其的发展要求也越来越高，所以化工在设计过程中的管道材料的选择也越来越重要，化工工厂中的化学原料有许多危险的药剂，所以化工管道材料选择的好，才能保证化工工厂的正常工作的运行，才能越来越平稳且有效的促进人民生活水平的提高，进而促进社会的发展。

1 合理选用化工管道材料

1.1介质的特性和介质的工作参数的重要性

在对化工管道建设的材料进行选择时，一定要注意介质的特性和介质的工作参数。介质的特性是指管道材料一定要选取，没有危害性的，没有有毒的成分，发生易燃易爆的危险性要低，同时管道材料的抗腐蚀性要高。由于化工工厂的管道都是运输一些腐蚀性比较高的原料，所以对管道材料的抗腐蚀性的要求比较高，这样才能保证管道的使用寿命[1]。降低化工工厂对管道的投入成本。从而提高化工工厂的企业利润。介质的工作参数是，在具体的工程设计中要结合具体的实际，同时还要根据有关规定设计管道温度和压力。

1.2在管道建设中材料的选取要符合相关规定

在建设化工管道的时候，由于化工管道对各项指标的要求都比较高，所以就要选择符合相关规定的材料，管道的建筑材料的物理性质、力学性质、防腐性质等都要达到要求的标准，不能应付了事。

1.3管道材料选取的经济标准

在化工工厂的建设中，管道建设是最基础的设施建设，所以降低管道投入的资金，就会在一定程度上降低整个工程的资金投入，提高化工工厂的经济效益。所以在选取管道建设的材料时，一定要选择经济适用的材料，并且选择方便购买，货源丰富的材料工厂进行原料的购买[2]。

2 化工管道材料的选取原则

首先化工工厂在进行管道建设时，选取的建设材料，一定要符合有关部门的相关规定，要对每个要求都严格把关，选取最符合要求的建筑材料。在对不同介质进行运输时，要选择不同的管道材料对管道进行建设。例如：在运输危险度较高的介质时，管道的建设要选择钢来建设。其次，在运输有腐蚀性的介质时，管道的建设要选取抗腐蚀性高的材料进行建设。要对管道的受腐蚀情况进行全面的考虑，最后选取最适合的管道建筑材料。再次，管道在使用的过程中，受热的温度要符合相关规定，温度不能超过规定的最大值[3]。还有在建设低温管道的时候，要对具体的情况进行试验，得出试验的结论后，依据实验结果对材料进行选择。最后，在符合诸多要求之后，管道在建设的过程中，对管道的厚度也有一定的要求，管道的厚度不宜太厚，也不宜太薄，要充分考虑管道的抗腐蚀性。

3 耐热材料的选取

耐热材料，从字面上的意思理解就是，要选择耐热性能好、抗氧化性能好、抗气体腐蚀性好的建筑材料。高温钢管的耐热性就非常好，但是其抗氧化的性能较低，在工厂的工作进行运作的过程中，钢管的表面会有一层氧化膜的形成，但是氧化膜的保护作用不强。这些元素的氧化过程都会比其他金属元素的氧化过程快，会在钢管的表面，尽早地形成一层保护膜，组织氧化对钢管的侵蚀速度，从而增加钢管的抗氧化性[4]。还有一种钼元素跟铬元素结合后会产生一种合金，这种合金的抗氧化性比单独的铬元素的抗氧化性高，所以在是由化工工厂的管道建设中经常使用。

4 低温材料的选取

在化工管道的建设中有的需要耐温，但有的需要的缺失耐低温。一些介质要在低温中才能得以保存，低温的温度一般在零下二十度到零下一百九十六度之间。所以要求化工管道的抗低温性也要高。在抗低温的化工管道进行建设时，不能都采用用一种材料。每个低温温度段对材料的要求也不一样，在零下二十度到零下四十度之间，管道的建设要避免对碳素钢材料的选取。在零下四十度到零下七十度这个低温温度段中，不适合使用低合金钢管材。在零下七十度到零下一百九十六度，这个低温温度段中不能使用合金钢管材。这三个温度段对分别对管道的材料有特殊的要求[5]。在管道建设的过程中要注意把握。在低温的环境中，低合金和碳素钢管材的性能会急剧下降，不能很好地实现在常温环境中的功能，同时在低温环境下的受破坏的可能性也会增加，所以在低温环境中保证管道材料的性能是建设耐低温管道工作的重心。

5 高温材料的选取

在化工工厂的生产过程中，除了会在低温环境中进行工作，还会在高温的环境中进行工作，所以在高温环境的化工工作过程中，对刚到材料的选择一定要抗高温性高，才能保证化工工作的正常进行。在对高温材料进行选取时要注意四点内容。其一是，材料的屈服强度要随着温度的升高而降低，也就是说，在管道温升高时，材料的屈服度就要降低，这样才能保证管道的质量。材料的塑性要随着温度的升高二升高。这两种性能在高温下的要求是完全相反的，在对材料进行选择时，一定要分辨清楚。其二是，材料的承载能力和力学性会随着使用时间的增加而变弱。其三是，材料的抗拉强度要随着温度的身高而降低，这样才有利于延长管道的使用寿命。材料的受腐蚀性会随着温度的升高而升高[6]。温度越高，管道的受腐蚀性会越严重。所以在对管道建设材料进行选择时，要选择抗腐蚀性高的材料。

6 非金属材料的选取

6.1非金属材料的选取原则

当化工管道运输的是一些有腐蚀性的介质时，就要选取非金属材料对管道进行建设，因为，金属性的材料的抗腐蚀性都较低，可也说是没有。这样会在化工生产的过程中产生危险，所以就要选择非金属性的材料。选取非金属性的材料时要根据两种要求进行选取。其一是材料的压力特性和温度特性要可以满足化工的要求。其二是预防非金属材料在温度变化时脆化现象的发生。为了满足这两点材料选取的要求就要对不同性能的材料进行选择。

6.2塑料衬里材料的选取

通常情况下，化工工厂在生产的过程中，塑料衬里的受热度会控制在一百二十度以下。聚丙烯和聚四氟都是可以作为塑料衬里的选取原料，在选择塑料衬里时不仅要考虑到温度对材料的影响，还要考虑其他外部环境对材料的影响。化工工厂在对塑料衬里进行材料的选择时，要充分结合本工厂的生产实际[7]。选择最适合本工厂生产工作的材料对化工管道的衬里进行建设。

6.3运输硫酸管道材料的选取

众所周知，硫酸的腐蚀性很强，所以在管道运输的是硫酸这一类的介质时，就要对管道的建设进行材料的选择。通常情况下，在对硫酸含量为95%～98%的硫酸进行运输时，管道的温度不宜超过20°，也不宜太低，操作时的压力最好是在0.2pa左右，应选取20号管道材料进行管道的建设。硫酸亚铁形成的保护膜，对碳钢的抗腐蚀性非常重要，硫酸亚铁保护膜的好坏，直接影响碳钢的抗腐蚀性。由于硫酸亚铁保护膜的重要性，所以为了保护硫酸亚铁保护膜要严重控制硫酸的流动速度。

6.4运输氧气管道材料的选取

化工管道在运输氧气介质时，管道的建设材料一般会选择碳钢或者不锈钢这两种材料。根据管道设计时温度的影响和压力的影响，一般会选择GC2类型的管道。由于氧气是一种助燃的气体，在运输氧气的过程中，如果发生泄漏与其他气体混合，可能会导致爆炸的情况发生，一旦有意外的情况发生，氧气的运输工作就会停止，造成经济上的损失。基于以上原因，对运输氧气的管道建设选取材料时，要注意两点问题。一是压强的情况，二是流速的情况。具体的选择还要结合具体的压强情况，选择最适合的管道材料对管道进行建设。

6.5运输盐酸管道材料的选取

盐酸和硫酸一样，同样具有腐蚀性，所以选择运输硫酸的管道建设材料时也要慎重考虑。聚丙烯这种材料的抗腐蚀性特别高。无论是温度的变化还是压强的变化，都不容易对其的抗腐蚀性起到影响。所以在运输盐酸的时候，运输管道的建设一般选取的材料是聚丙烯。聚丙烯的导入率低，所以聚丙烯的保温效果好。同时聚丙烯还具有，熔口强度比较高的特点，在管道的使用过程中，管道断裂的情况发生的可能性会大大降低。在一定程度上会延长管道的使用寿命，减低化工工厂在管道建设方面的资金投入。聚丙烯的质量较轻，使用的过程非常便利，成本低，所以在管道建设的过程中的使用频率会增加[8]。但聚丙烯同时也有一定的缺点，例如：聚丙烯比较容易受到外界环境的影响，可能会降低聚丙烯本身的性能。

6.6苛性钠碱液管道材料的选取

苛性钠碱液也会在一定程度上对运输管道造成的破坏，通常发生的情况可能会使管道裂口并损坏，所以，在运输苛性钠碱液这一介质时，要对氢氧化钠惊醒温度和浓度的控制，确保管道使用的安全性。

7 结语

综上所述，化工行业的重要性显而易见，科学的发展水平也能跟得上化工行业的发展，所以对化工行业设计管道的过程中，一定要对其选用的材料进行慎重的选择，化工行业对管道材料的选择的要求很高，因为其运输的一部分化工产品是有腐蚀性、危害性的，所以保证化工工厂的正常工作的同时，也要保证化工工厂中劳动人员的生命健康，还要保证化工工厂周围的环境。在实现自身经济效益的同时，促进社会经济的发展，还能促进可持续发展的生态环境建设的政策的落实。

[1] 姜澄，刘迅升.化工管道设计中材料的选用分析[J].科技创新与应用，2016，6（03）:85.

[2] 李莉.化工管道材料的设计与选用解析[J].化工管理，2015，07:187.

[3] 韦征，顾顺超.如何正确分析化工管道设计中的管道应力[J].化工管理，2015，3（16）:180.

[4] 梁宏伟.化工管道设计及材料等级选用探讨[J].化工管理，2015，1（20）:4+6.

[5] 李一文.化工装置管道材料的设计和选用分析[J].化工管理，2014，2（08）:197.

[6] 张林青，司马靓明，黄丽娟.SRH加氢循环油泵入口管道设计探讨[J].炼油技术与工程，2014，4（05）:57-60.

[7] 黄晶.浅谈磷酸生产装置中管道材料的选用[J].硫磷设计与粉体工程，2014，8（04）:14-18.

[8] 王同尧.石油化工仪表专业本质安全设计探讨[J].石油化工自动化，2012，9（03）:7-11.

Chemical Pipe Material Selection of Analysis in the Design Process

Fu meng

Since China’s reform and opening up，the development of economy and society，so that all walks of life also will be the development of the chemical industry but also to some extent to give larger development.The rapid development of the chemical industry，to a certain extent，to bring to people’s lives a lot of convenience and improve the people’s living standards，thus contributing to the social and economic development，and gradually become an important pillar industry in economic and social development.The importance of the chemical industry increased，while the relevant departments of the chemical industry，pipeline construction，choice of materials for its increasingly cautious，enhance scientifi c and technological level，but also to some extent，to the selection of materials for the chemical pipeline technical support.This paper will select the piping material chemical engineering design process to conduct a comprehensive analysis and noted that should pay attention to.We hope to provide reference for the chemical industry in the process of construction of the pipeline.

chemical；design process；pipe materials；selection；analysis

TQ055.81

A

1003-6490（2016）01-0037-02

2015-12-25

傅蒙（1987—），男，陕西西安人，助理工程师，主要研究方向为化工管道设计。