化工设计过程中管道材料的选用分析

楚海龙

摘 要：近些年来，化工产业的发展极为迅速，但同时各类化工材料的设计也成为当前化工生产的主要问题，能够有着安全可靠的设计环境，直接关乎到化工材料的生产效率。管道作为化工材料设计的必备器材，在化工设计过程中，管道材料的选用必须考虑各项因素，才能保证化工生产效率。

关键词：化工设计；管道材料；选用

在新时期发展中，对化工产业的发展也极为重视，特别是化工设计中管道材料的选用，需要相关设计人员从不同角度、多个方向考虑选材问题，以下主要针对化工设计过程中管道材料选用的原则、依据等相关内容展开详细分析。

1 化工设计过程中管道材料选用的原则

化工设计中管道材料的选用是否合理将直接影响到整个化工设计质量，因此，必须保证管道材料选用的合理性，需严格遵循着如下几方面选用原则。①设计过程中要充分考虑管道材料的性质，如，在运输一些高度危险的液化炔等危险介质过程中，则管道材料的选取应以优质钢为主，如果是在运输一些可燃性介质时，则不能采用沸腾钢材料，以免影响到介质运输的安全性[1]。②管道材料的选择应严格按照规定设计流程进行，而且，在化工设计管道选材之后还需要进行后续环节，如，制造、焊接、热处理、检验等，必须保证最后使用的管道材料与设计的相符。③很多化学介质温度偏高，这些介质对管道材料的要求也很高，当然也会有低温的化学介质运输，要求材料必须具有抗低温的特性，为保证化学介质能够在管道中顺利运输，需要结合实际设计管道材料的温度规定，并在运输使用中不能超过规定的最高温度及最低温度。④管道壁厚度的设计必须合理，尤其是在运输腐蚀性化学介质中，设计的管道壁厚度需本着合理性原则。

2 化工设计过程中管道材料选用的依据分析

化工设计过程中管道材料的选用具有一定的依据，如，设计过程中，设计人员应充分考虑到运输介质的工作参数，主要指压力和温度，以此为依据设置管道材料的参数值；应考虑运输介质的特性，如，易燃易爆、有毒、腐蚀等特性的物质，需要保证管道选材具有抗腐蚀性、抗氧化性等特性；此外，还应考虑到运输介质的化学特性、物理特性、机械特性、焊接特性等相关要求，同时还要从经济性出发合理选择管道材料[2]。

3 化工设计过程中管道材料的选用分析

通过以上的分析了解化工设计过程中管道材料选用的重要性，以下主要对化工管道材料的选用做出几点分析。

3.1 抗性材料的选用

化工设计过程中对管道材料的选用要求很高，所选材料需符合实际使用要求，而其中抗性材料就是化工设计管道材料选用的重点考虑对象之一[3]。抗性材料主要指抗高温、抗低温、抗氧化等材料，化工管道在使用过程中经常会处于高温、低温的环境中，同时，在使用过程中很多化工材料也具有较强的氧化性，这对化工管道材料的抗氧化性要求颇高。一些介质只有在-20℃～-196℃低温环境下才能保存，这对化工管道材料的抗低温性要求很高，因此，在化工设计过程中必须合理选用抗低温材料，而且每个低温区对材料的要求也有所不同。例如，在-20℃～-40℃区间，不应选取碳素钢等材料，在-40℃～-70℃区间，管道材料不易选择低合金钢材料，而在-70℃～-196℃区间内，管道材料禁止选用合金钢材料，主要因这些材料的管道在低温中性能会急剧下降。

另外，从抗氧化的角度上分析，化工设计过程中管道材料的选取应考虑全面[4]。如，在选用抗高温钢管作为化工管道主材时，虽然该材料具有很好的耐热性，但其抗氧化性能极低，该管道在出厂时会在其表面形成一层氧化膜，但这层氧化膜的抗氧化作用不大。因此，为保证化工材料管道同时兼具耐高温性和抗氧化性，则需要在管道表面增加抗氧化层，或是直接应用抗氧化性较强的管材。如，铬元素具有较强的抗氧化性，将其应用于管道中能够有效提高管道的抗氧化性，铬元素与钼元素结合能够产生一种合金，而利用这种材料生产的管道具有较强的抗氧化性。

3.2 非金属材料的选用

化工生产中很多管道都是由非金属材料制成，这类管道材料也是化工设计过程中重点考虑的对象。化工生产中经常会运输一些具有腐蚀性的化工材料，而对这类材料的运输则需要采用非金属耐腐蚀性的管道，因金属性材料的抗腐蚀性偏低，很难更好地运输这些材料，固在此不选择金属材料的管道。腐蚀性化工材料运输具有一定的危险性，因此，在选择非金属材料管道时，必须要慎重，主要遵循着非金属管道材料的选取，其温度特性和压力特性必须满足化工生产要求的原则，避免受到温度变化的影响而造成非金属材料管道出现脆化的现象。

硫酸是化工生产运输的主要材料之一，在运输这种特殊化学物质时必须要考虑管道的选用。在化工设计过程中，如果所运输的物质为含量为95%～98%的高浓度硫酸时，运输硫酸管道的溫度应控制在20℃以下，不宜过低，而且在任何情况下保证管道的压力不能超过0.2pa，避免管道受到破坏而造成硫酸材料的外漏为周围设备、人员等构成安全威胁。通常情况下，在选用运输硫酸管道材料过程中，应在其管道内部设计硫酸亚铁的保护膜，当然，硫酸亚铁的保护膜的好坏也会直接影响到保护膜的使用寿命，同时，硫酸运输的流动速度快慢也将与硫酸亚铁保护膜被腐蚀的强弱成正比，硫酸运输速度越快也会加快硫酸亚铁的腐蚀，因此，不仅要重视化工设计过程中管道材料的选用，同时还应控制硫酸等化工材料的运输速度。

4 总结

总的来说，化工设计过程中管道材料的选用需严格按照相关依据进行选取，同时还要考虑化工材料的性质，如，腐蚀性、氧化性、高温性、低温性、易燃易爆、有毒等，需根据实际的使用需求选用相关的管道材料，才能保证化工材料运输的安全可靠性。

参考文献

[1] 金侠杰，林财兴.基于业主方的大型化工管道工程材料集成管理[J]. 上海大学学报（自然科学版）. 2013（06）

[2] 朱迎杰，黄涛，邹刘银.化工装置管道材料的设计及应用研究[J]. 化工管理. 2015（14）

[3] 芮国芬.化工工艺安全设计中的危险因素以及解除途径探索[J]. 现代工业经济和信息化. 2015（01）

[4] 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（03）