王帆

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

1 前言

在化工生產(chǎn)中，因?yàn)楣艿啦牧线x用不當(dāng)發(fā)生事故的情況已經(jīng)多次發(fā)生，給化工設(shè)計(jì)人員一次又一次的敲響了警鐘，這些教訓(xùn)提醒我們要不斷提高管道材料的設(shè)計(jì)水平[1～3]。此外，隨著科技水平的提高，越來越多的新材料被運(yùn)用在化工裝置中，比如各種陶瓷材料，普遍具有硬度高耐磨損的特性，非常適合用于含有粉末的管道中。因此，化工裝置設(shè)計(jì)人員也要與時(shí)俱進(jìn)，選用理化性能更好的材料，減少事故的發(fā)生[4～6]。

2 化工管道設(shè)計(jì)材料選用的原則

化工設(shè)計(jì)中管道材料的選用是否合理將直接影響到整個(gè)化工裝置設(shè)計(jì)質(zhì)量，因此，必須保證管道材料選用的合理性，需嚴(yán)格遵循如下幾方面選用原則[7，8]：

1）設(shè)計(jì)過程中要充分考慮管道材料的性質(zhì)。比如，在輸送一些高度危險(xiǎn)的液化烴等危險(xiǎn)介質(zhì)過程中，管道材料的選取應(yīng)以優(yōu)質(zhì)鋼為主。

2）管道材料的選擇應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定設(shè)計(jì)流程進(jìn)行。材料選定后應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的校核和審核后方能用于設(shè)計(jì)，以免因?yàn)閭€(gè)人疏忽給整個(gè)裝置的運(yùn)行帶來隱患，在采購和施工過程中也要建立規(guī)范的管理措施，保證最后使用的管道材料與設(shè)計(jì)的相符。

3）管道材料的選擇要與工藝介質(zhì)的溫度和壓力相匹配。很多工藝過程物料溫度偏高，這些介質(zhì)對管道材料的要求也很高；當(dāng)然也會(huì)有低溫的物料輸送需求，要求材料必須具有抗低溫的特性，為保證物料能夠在管道中順利輸送，需要結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)管道材料的溫度規(guī)定，在裝置運(yùn)行中不能超過規(guī)定的最高溫度及最低溫度。

4）管道壁厚度的設(shè)計(jì)必須合理。尤其是在運(yùn)輸腐蝕性物料中，設(shè)計(jì)的管道壁厚度需要留一定的腐蝕余量。

5）在保證安全的基礎(chǔ)上也要考慮經(jīng)濟(jì)性問題，不可以盲目提高材料的選用標(biāo)準(zhǔn)，給化工企業(yè)造成額外的負(fù)擔(dān)。

3 化工管道設(shè)計(jì)材料選用實(shí)例

3.1 陶瓷管道材料的選用

管道的耐磨性一直是困擾化工企業(yè)的棘手問題。很多化工工藝都需要對粉料進(jìn)行輸送和處理，這些粉料具有粒度小、硬度高的特點(diǎn)，即便使用加厚鋼管，也會(huì)很快被磨穿，從而造成物料泄露，給裝置的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行造成影響。陶瓷管道是在鋼管內(nèi)部襯一層氧化鋁或者氮化硅制作而成，氧化鋁和氮化硅的硬度都非常的高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有非常好的耐磨性能。目前，這兩種陶瓷材料在化工裝置中都得到了廣泛的應(yīng)用，經(jīng)受住了實(shí)踐的檢驗(yàn)。

3.2 抗性材料的選用

化工設(shè)計(jì)過程中對管道材料的選用要求很高，所選材料需符合實(shí)際使用要求，而其中抗性材料就是化工設(shè)計(jì)管道材料選用的重點(diǎn)考慮對象之一。抗性材料主要指：抗高溫、抗低溫、抗氧化的材料?；す艿涝谑褂眠^程中經(jīng)常會(huì)處于高溫、低溫的環(huán)境中，同時(shí)，很多化工原料或中間體具有較強(qiáng)的氧化性，這對化工管道材料的抗氧化性要求頗高。一些化工介質(zhì)只有在-20～-196℃低溫環(huán)境下才能保存（例如液態(tài)乙烯、丙烯、液氮），這就對化工管道材料的抗低溫性要求很高，因此，在化工設(shè)計(jì)過程中必須合理選用抗低溫材料，而且每個(gè)低溫區(qū)對材料的要求也有所不同。例如，在-20～-40℃區(qū)間，不應(yīng)選取碳素鋼材料；在-40～-70℃區(qū)間，管道材料不宜選擇低合金鋼材料；而在-70～196℃區(qū)間內(nèi)，管道材料禁止選用合金鋼材料；主要因這些材料的管道在低溫中性能會(huì)急劇下降。

3.3 特殊管材的選用

在化工設(shè)計(jì)過程中，還會(huì)選擇一些特殊介質(zhì)的管道材料。例如非金屬材料的選用、塑料襯里材料的選用、苛性鈉堿液管材的選用、硫酸管材的選用、氧氣管材的選用等。這些特殊管道材料的使用都有其特定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，在選擇上，要根據(jù)當(dāng)時(shí)的特定情況，選擇最為合適的管道材料，但是也要注意使用中的限制。例如在對非金屬材料的使用中，要注意其溫度與壓力，避免出現(xiàn)脆化的情況；在對塑料襯里材料選用上，要求溫度控制在120℃以下，除此之外還要注意應(yīng)用環(huán)境；苛性鈉堿液會(huì)對碳鋼材料造成破壞，所以在使用中要保證氫氧化鈉的濃度，避免出現(xiàn)意外。

4 結(jié)束語

綜上所述，在化工管道設(shè)計(jì)中，材料選用是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，對管道作用的發(fā)揮和生產(chǎn)安全性有著直接影響，所以作為設(shè)計(jì)人員要根據(jù)具體的生產(chǎn)環(huán)境對多方面的因素進(jìn)行考慮，選用適合的管道材料，根本上有效確保化工管道設(shè)計(jì)能夠真正造福于民，取得社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。