化工管道材料选用综述

2019-01-18王帆

天津化工 2019年3期

王帆

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

1 前言

在化工生产中，因为管道材料选用不当发生事故的情况已经多次发生，给化工设计人员一次又一次的敲响了警钟，这些教训提醒我们要不断提高管道材料的设计水平[1～3]。此外，随着科技水平的提高，越来越多的新材料被运用在化工装置中，比如各种陶瓷材料，普遍具有硬度高耐磨损的特性，非常适合用于含有粉末的管道中。因此，化工装置设计人员也要与时俱进，选用理化性能更好的材料，减少事故的发生[4～6]。

2 化工管道设计材料选用的原则

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装置设计质量，因此，必须保证管道材料选用的合理性，需严格遵循如下几方面选用原则[7，8]：

1）设计过程中要充分考虑管道材料的性质。比如，在输送一些高度危险的液化烃等危险介质过程中，管道材料的选取应以优质钢为主。

2）管道材料的选择应严格按照规定设计流程进行。材料选定后应经过严格的校核和审核后方能用于设计，以免因为个人疏忽给整个装置的运行带来隐患，在采购和施工过程中也要建立规范的管理措施，保证最后使用的管道材料与设计的相符。

3）管道材料的选择要与工艺介质的温度和压力相匹配。很多工艺过程物料温度偏高，这些介质对管道材料的要求也很高；当然也会有低温的物料输送需求，要求材料必须具有抗低温的特性，为保证物料能够在管道中顺利输送，需要结合实际设计管道材料的温度规定，在装置运行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物料中，设计的管道壁厚度需要留一定的腐蚀余量。

5）在保证安全的基础上也要考虑经济性问题，不可以盲目提高材料的选用标准，给化工企业造成额外的负担。

3 化工管道设计材料选用实例

3.1 陶瓷管道材料的选用

管道的耐磨性一直是困扰化工企业的棘手问题。很多化工工艺都需要对粉料进行输送和处理，这些粉料具有粒度小、硬度高的特点，即便使用加厚钢管，也会很快被磨穿，从而造成物料泄露，给装置的连续稳定运行造成影响。陶瓷管道是在钢管内部衬一层氧化铝或者氮化硅制作而成，氧化铝和氮化硅的硬度都非常的高，化学性质稳定，具有非常好的耐磨性能。目前，这两种陶瓷材料在化工装置中都得到了广泛的应用，经受住了实践的检验。

3.2 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。抗性材料主要指：抗高温、抗低温、抗氧化的材料。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，很多化工原料或中间体具有较强的氧化性，这对化工管道材料的抗氧化性要求颇高。一些化工介质只有在-20～-196℃低温环境下才能保存（例如液态乙烯、丙烯、液氮），这就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，不应选取碳素钢材料；在-40～-70℃区间，管道材料不宜选择低合金钢材料；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。

3.3 特殊管材的选用

在化工设计过程中，还会选择一些特殊介质的管道材料。例如非金属材料的选用、塑料衬里材料的选用、苛性钠碱液管材的选用、硫酸管材的选用、氧气管材的选用等。这些特殊管道材料的使用都有其特定的标准和规范，在选择上，要根据当时的特定情况，选择最为合适的管道材料，但是也要注意使用中的限制。例如在对非金属材料的使用中，要注意其温度与压力，避免出现脆化的情况；在对塑料衬里材料选用上，要求温度控制在120℃以下，除此之外还要注意应用环境；苛性钠碱液会对碳钢材料造成破坏，所以在使用中要保证氢氧化钠的浓度，避免出现意外。