化工设计过程中管道材料的选用分析

化工设计过程中管道材料的选用分析

谢宇

盛安建设集团有限公司山东淄博255000

摘要：近年来，随着经济的快速发展，各行各业也得到了充分的发展，尤其是化工行业方面进步显著。化工行业作为我国工业的重要组成部分，其重要性不言而喻。现在随着社会对化工行业的要求不断提升，人们对化工设计中的管道材料的选用更加严格，要求也不断增多。因此，为了保证化工行业的顺利发展和工厂的安全运行，必须要科学、合理选取化工材料。本文就化工设计过程中管道材料的选用做了分析，首先，本文阐述了管道材料选择中应该遵循的基本原则，其次，重点介绍了化工设计中的部分管道材料的选用标准和注意事项，希望是对相关工作者有所帮助。

关键词：化工设计管道材料选用分析

化工行业其实是一个较为危险的行业，在每天的工厂生产中都会和化工原料及产品打交道，如果稍不注意，就会引发一些安全事故。另外，随着科学技术得到了发展和广泛应用，化工产业也越来越注意科技的使用，在管道材料选取上也是如此，必须要利用先进的技术，保证管道材料的科学选取，以减少事故的发生。因此，为了减少安全事故的发生，相关的工厂必须要遵守管道材料选取的原则，科学的选取管道材料，以保证管道的材料选择的质量和安全，唯有如此才能保证工厂的顺利运行，才能促进化工行业的长远发展。

一、管道材料选择中应该遵循的基本原则

第一，化工材料的选择应遵循化工生产管道设计的相关规定。第二，管道选择需要以生产运输化学产品的特性作为主要依据，不同特性的化工产品生产，需选用的管道材料也不同。如易燃易爆化学产品则需避免使用塑料材料，而具有较强腐蚀性的化学产品则不可使用碳钢材质的材料。第三，管道材料不仅要考虑到化学生产的不同特性，还要注意管道内流体的压力、温度等因素在影响。如，在温度较低的情况下，应避免选择碳素钢、低合金钢、中合金钢及高合金铁素体钢。第四，材料使用的温度不能超过相关规定的最大温度。第五，对于低温管道应合理选择材料，并在相关规定的指导下进行低温冲击试验。第六，对于操作温度在200摄氏度以上的情况来说，输送的介质中含有氢气，在选择材料的时候要在管道的最高温度上加20摄氏度到40摄氏度和介质中氢气的分压，按照Nelson曲线来选择合适的抗氢钢材。第七，管材的厚度要在考虑腐蚀性及使用工况的情况下进行合理的选择。

二、化工设计中的管道材料的选用标准和注意事项

2.1低温管道材料的选取

在抗低温的化工管道敷设时，不能都采用一种材料。每个低温温度段对材料的要求也不一样，在-40℃到-20℃之间，管道的建设要避免对碳素钢材料的选取。在-70℃到-40℃这个低温温度段中，不适合使用低合金钢管材。在-196℃到-70℃，这个低温温度段中应根据物料性质及工况合理选择不锈钢或其它管材。这三个温度段对分别对管道的材料有特殊的要求。在管道材质在选择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敷设耐低温管道工作的重心。

2.2高温管道材料的选取

一些化工产品的生产是处在高温状态下，因而其运输管道也需具备较强的抗高温性。而在化工管道设计中，对高温材料的选择，需要考虑到以下方面：（1）不同温度下，管道材料的屈服强度所呈现出的反比例变化及塑性的正比例变化；（2）随时间推移而出现的管道材质力学性及荷载强度可能产生的变化；（3）不同温度条件下，管道材料的抗拉强度大小变化；（4）温度变化而引起的管道材料的腐蚀性变化。在高温环境下，管道材料不可避免会受到一定程度的腐蚀。因此，在其高温环境下的管道材料选择中，还应对材料的耐腐蚀性提出一定要求。通常情况下，高温管材也存在一定的高温极限，如碳素钢，在其承受温度超出425℃时，极有可能会出现碳素钢的石墨化状况，因而必须添入适量的合金元素，以防止这种状况的发生。

2.3耐热管道材料的选取

耐热性管道材料通常是指具备较强抗高温性、抗热冲击性的材料。并且，为确保化工产品生产过程的安全，这些材料也拥有较高的抗腐蚀性、耐氧化性等功能。高温钢管作为化工生产物质运输的重要途径，其抗氧化性能有效防止化学物质运输过程中，有毒有害气体或液体的渗漏，有效提升了化工生产的安全性。现阶段，在化工生产管道抗氧化方面，所采用的碳素钢管往往会形成一层氧化膜覆盖于其表面，以增强其抗氧化功效。在这个过程中，可将一些金属元素，如铬元素、铝元素、硅元素等合理添进钢管内。铬元素相比于铁元素，氧化时间更短，因而能形成以氧化膜覆盖于金属表面，有效隔绝了深层次氧化作用的形成。此外，钼元素与铬元素添入管道内，还能形成铬-钼合金，其在抗氧化方面具备较为显著的功效，适用于石油化工生产中的管道设计。

2.4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，所以选择运输盐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。聚丙烯的导热率低，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。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。

三、结束语

总而言之，随着改革开放的浪潮，经济获得发展，科技取得了巨大的进步，化工行业也迎来了发展机遇。但是，化工行业作为一个有一定危险性，但又极其重要的行业来说，必须要保证周围工作环境的安全，保证管道材料选取的科学性。另外，相关工作人员即使要考虑化工管道材料的选取成本，但更要顾及到管道建设的安全、平稳运行，保证管道材料的选取质量。这样才会使化工行业将获得相应的经济效益，又会促进经济的发展，更会促进化工管道材料选取工作的长远发展，保证胡化工行业的平稳运行。

参考文献：

[1]黄鹂.浅析化工装置管道材料设计与选用的标准规范[J].中国石油和化工标准与质量，2016（18）

[2]王志刚.化工设计中管道材料选用的探讨[J].中国石油石化，2016（S2）