化工设计过程中管道材料的选用分析

雷青青

（常州海鸥化工设计研究院有限公司，江苏常州 213000）

现如今，我国正处于快速发展的阶段，各行各业都引入了先进的技术，以求能得到更好的发展。质量是任何技术发展的基础，如若质量不过关也不会得到人们的重用。所以，石油化工企业要从长远的角度进行质量分析，并重视化工管道的设计工作与管理工作，最大限度地在化工管道建设初期就避开质量隐患。石油化工企业也要全面了解化工管道材料选择的影响因素，并对化工工艺做到合理设计，通过运用合理的方案进行管道设计，从而保障管道材料建设的质量，严格把控每种管道材料的质量问题，为社会乃至化工企业带来更大的经济效益。

1 化工设计中选择管道材料的依据和原则

1.1 管道材料选择依据

在石油化工企业运行的过程中，化工设计本身就是一件比较复杂且具有专业性的工作，并且化工管道的材料是企业最重视的一项内容。首先，在进行化工设计与管道材料的选择过程中，应当要选择具有防腐蚀性的材料，而且要使管道材料具备不易燃烧、不易爆炸的特征，避免在进行化工管道安装时出现安全事故[1]。其次，设计人员要充分掌握管道材料设计的参数，因为我国对于化工管道的工作参数具有详细的要求，必须控制在合理的要求范围之内。化工材料选择的依据要从物理、化学、机械等方面进行综合的选择，并且要保障管道材料的货源充足和经济性指标，为管道今后的采购做好相应的准备，以此来为化工企业的发展给予有效的帮助。

1.2 管道材料选择的原则

我国化工企业对于管道设计的工作越来越完善，这对于管道的选择而言也有所帮助，可以进一步加强化工管道的安装质量与工作效率。首先，在进行化工设计时，要具备有感的原则，因为管道有感设计首先要具备设计、制作、焊接等相关的步骤，这样也能达到实际的有感原则。其次还要满足介质的原则，因为管道所需要的材料与其他材料是不同的，化工管道中运输的溶液大多是具有腐蚀性的液体，所以在选择管道材料时，要保障物质输送的安全。最后，管道材料的原则本身就是要满足输送特殊物质的要求，因为不同的输送物质所具有的特点是不同的，所以要选择合适的材料进行管道安装。如在管道内部输送具有抗耐腐蚀的材料时，必须充分考虑到材料自身腐蚀的程度和效果，做好管道的防腐蚀工作。当选择有高温要求的材料后，则必须事先对管道材料做好温度冲击测试，保证材料使用的可靠性和工作效率。

2 化工设计的特点

2.1 整体性

在化工设计进行管道安装的过程中，化工管道本身就是一个比较完整的系统，主要负责的就是物质传输，保证物质在管道中运输的安全性与质量。由于化工管道是一个整体，各个部分都是大致相同的，如果化工管道当中出现一个问题，或者是某一个环节有问题时，整个化工管道都会受到一些不好的影响。整体性是化工管道的最大特点，因此施工人员以及技术人员必须要重视这个问题，通过选择合适的管道材料来加强化工管道设置的合理性。

2.2 隐蔽性

化工管道还有一个比较特殊的特点就是具有一定的隐蔽性，而化工企业在进行施工的过程中也要重视这个问题，如若化工管道出现一些问题，很有可能就会导致物质的运输出现质量问题。由于化工管道在应用的过程中比较隐蔽，而施工人员在进行管道施工的过程中，如果没有采取科学合理的措施去控制它，在出现问题时也不能及时发现，就会导致整个化工管道都会受到不同程度的损伤[2]。化工管道不仅要受到工作环境的影响，还会受到多个角度的不同压力，如果化工管道的质量不过关，那么很有可能会在短期中出现很多的问题，影响到物质传输的质量，发生一系列的安全事故。由此可以看出，隐蔽性也是化工管道的特点。

2.3 持续性

化工管道投入使用之后，肯定会出现管道整改或者是维修等一些工程施工。而化工管道也会对这些工程造成一定影响，它的存在对于工程的时长是有一定影响的。一般来讲，大部分化工企业当中的管道可以说是与建筑同在的，如若管道坏了，就会面临很大的维修问题，施工起来也很困难。所以，在对化工管道进行施工的过程当中，要重视化工管道的持续性，从而也维护了建筑施工的质量，最大限度地发挥出化工管道持续性的特点。

3 化工设计与管道材料选择时遇到的问题

3.1 管道材料质量问题

在对化工管道进行实际施工时，如若管理人员没有对管道的材料进行把关，使管道材料无法去满足化工管道施工的需求，管道的质量也会存在相应的问题。就算是非常专业的施工团队，拥有比较先进的施工技术，在面对这些问题时都无法去保障后续的施工质量，而这些问题如若不从根本上治理，在施工时只会导致问题越来越大，不会通过施工而减少质量问题的出现。

在对管道进行施工的过程中，经常会有性能、铺设、质量、型号、设计等相关的问题，导致下管架无法与化工管道进行贴合，无法保障化工管道使用的耐久度与施工性能[3]。由于管道材料的差异性，在进行施工时，也要根据实际的情况去选择不同的材料，像有的施工人员会将部分的化工管道连接处用胶水连接，刚开始的时候肯定是没有问题的，可是时间一长，管道所处的环境与压力会不断增大，胶水也不能发挥它应尽的作用，从而导致渗透石油问题的发生。

3.2 化工管道的准备工作不合理

在将化工管道安装施工的图纸完成初步制作之后，施工单位要按照图纸对施工现场进行有效的考察，找到现场所存在的问题以及与图纸不符合的地方，并根据问题进行有效的修改，尽可能避免在日后施工的过程当中出现问题，影响到化工管道安装施工的质量。在施工开始时，首先要保障的就是化工管道所需的材料、零件、配件都是齐全的，施工人员要掌握专业的基础知识，施工方案必须经过讨论审批，只有这些工作都做好了，才能开展化工管道安装施工的后续工作[4]。

此外，在化工设计过程中，监理部门需要对施工的图纸进行充分的审核，每位工程师都要对管段的单线图、焊接标准、热处理规程等进行仔细的检查，施工人员也要充分了解施工图纸的关键点，按照图纸的要求进行施工，以此来保障化工管道的安装施工质量。可是，在对化工管道进行实际的安装与施工过程中，肯定会出现一些管道安装细节与图纸上的绘制情况不同，或者是图纸标注不够详细，因此，要与其他施工部门进行严加探讨，将实际的讨论结果汇报给上级领导，由上级领导进行审批，对于化工管道的图纸进行修改完善，确保化工管道施工的质量。

4 化工设计过程中管道材料的选用

4.1 耐温管道材料

在对化学管道进行施工的过程中，由于化学管道内部运输了大量的化学物质，而这些物质对于管道材料的性能要求比较严格，所以要选择最适合的材料。在管道材料选择因素中，温度是最为关键的一个参数，所以在化工设计时必须要分析材料的温度变化，尽可能选择耐温的管道材料，以保障化工管道设计的合理性与质量安全。一般来讲，在进行物质输送的过程中，高于350℃就已经属于高温状态，可是碳素钢的极限温度在425℃，若是有更高的温度将会使碳素钢的内部出现墨化的情况。

因此，为了避免在高温环境中改变管道材料性质的情况出现，就要在碳素钢材料中加入一些稳定的金属元素，当运输的物质超过了碳素钢材料的温度极限时，也能保障物质运输的安全可靠性。除此之外，若是物质运输的温度远超于碳素钢的温度极限，可以选择沸腾钢元素或者是具有碳元素的镇定钢，以此来保障管道材料的可靠性。在进行化工设计的过程中，管道低温状态材料一般会选择12号钢材料，这种材料所接受的最低温度在-40℃左右，且在进行设计的过程中，运输介质的温度若是低于-20℃，所运用的管道材料就要根据相关的标准来进行低温性能测试，确保物质在低温状态下也能进行正常运输，满足管道材料和化工设计等各方面的要求。若是温度低于管道材料所能承受的最低温度，就要选择添加其他的材料来提升管道材料的性能，确保管道在低温的状况下也能正常使用。

4.2 硫酸类管道选用材料

若是在管道中运输一些具有危险性的化学物质，必须按照输送物质的特性来选用适当的管道材料，比如对各种浓度的硫酸必须选用不同的材质加以建设。对浓度较大的硫酸，在硫酸运输的过程中，为了保障运输的安全与质量，首先就要求材料的化学与物理性质在温度方面能够保持在25℃左右，并将工作压力稳定在0.25MPa左右，这样能够保障管道材料在使用过程中的质量与完善性。因此在选择管道材料时，就必须选择耐腐蚀性的材料。

在使用普通碳钢材作为管道材质时，在运输浓硫酸的过程中，就必须要让浓硫酸处在稳定的工作温度，这样才能防止浓硫酸自身的腐蚀对输送管道产生一定的影响。所以在运输浓硫酸的过程中要控制好浓硫酸的流量，使浓硫酸运输的速度保持稳定，这样才能在一定程度上缓解浓硫酸的腐蚀性。这主要是因为浓硫酸在铁制容器中，会在低温的环境下产生化学反应，会产生Fe3O4物质，若是能将此物质附着在碳钢管道内，也能防止浓硫酸对管道造成腐蚀的现象。因此如果在传输硫酸时发生了流速的变化，就会对浓硫酸的温度造成影响，破坏碳钢管道内的氧化膜，从而加快化学管道的腐蚀[5]。

4.3 绝缘层防腐法

在进行管道材料选择的过程中，为了能够提高管道材料的防腐性，可以采用绝缘层防腐法来进行保护。采用绝缘层防腐法时，就是将管线内部敷上一层绝缘性能的隔离层，不仅能够防止管道与运输物质紧密结合，还能减少电位差的出现，尽可能地减少腐蚀的现象。所以，当隔离层未受到损坏与影响时，物质当中的电解质就无法透过隔离层与管道进行连接，从而加强了化工管道的防腐蚀性。在采用绝缘层防腐法时，要确保整条管道都是完整施工的，这样也能有效地保障绝缘层防腐法的应用效率。在进行管道安装时，要先进行测量放线，对管道安装的过程进行严格控制，使每个管道的材料都放在比较适合的位置上。

在包扎过程中，要运用玻璃布进行包扎，搭边要控制在0.5cm之内，在包扎第二层的过程中，其缠绕的方向要与里面一层方向相反，在外包塑料布时每圈搭边宜在2～3cm。在运用绝缘层防腐法进行管道敷设的过程当中，也要注意道路周围存在的问题以及干扰因素，特别是管线的材料也要严格把关，像管道的转弯处、管道的连接处等细节也要格外的注意，连接的紧密也会减少化工管道出现管道错位的可能。在进行管道敷设之后，施工人员也要运用合适的防腐蚀材料或者其他手段对管道进行防腐蚀处理，从而提高管道的耐久性以及管道的质量。

4.4 确保化工管道安装材料和设备的质量

在化工管道开展安装之前，一定要确保化工管道安装材料及配件的质量，且在购买化工管道安装材料时一定要按照采购清单和设计标准进行采购，不要贪图利益。完成材料采购之后，还要安排专业人员对化工管道材料进行第二次检查，防止商家以次充好。同时，还要做好对材料生产单位的调查，确保这些材料的生产环节和生产单位的资质、信誉都没有问题之后再加以使用。并在施工的过程中加强各个单位的信息沟通，做好信息资源的共享，针对化工管道安装材料质量问题和安装注意事项进行交流沟通，从而最大限度地避免材料问题引起的安装质量问题发生。相关人员要做好化工管道材料的质量控制，确保化工管道在安装施工的整个过程中都能够更加顺利，从而不会轻易受到石油物质的腐蚀。为了能够让化工管道安装材料和机械设备可以正常地投入到工程当中，且完全符合项目的标准，施工管理部门从项目初期就要对化工管道的施工材料、机械设备的选购进行严格把控，选择优质的供货厂家，且要看好材料的合格证书和使用认证，从源头抓起，以免会出现质量不合格或者材料与认证不符的现象发生。通过加强对化工管道安装材料和设备质量的管理，从而保障化工管道将来不会受到侵蚀，提升化工管道材料的整体性、持续性与稳定性。

5 结束语

化工企业在进行化工设计时，管道材料选择是非常重要的一项工作，必须根据实际的使用环境情况和应用要求进行科学分析，在保证管道材料的经济性与质量要求下，把最适用的管道材料应用到系统设计中，并进一步对化工管道的设计做出有效的调整和优化，从而全面提升化工设计的科学合理性。