摘要：在化工管道设计中，材料选择是极为重要的一环节，直接影响到管道作用的发挥及化工生产的安全性。因此，对化工管道设计中材料的选用分析，具有重要的现实意义。而在实际中，化工生产由于涉及到的介质性质与物料压力不同，对管道材料的要求也不同，这就要求设计人员能综合考虑多方面因素，选择最佳性价比的管材。文章在阐述化工设计中管道材料重要性及材料选用作出了详细分析。
关键词：化工管道材质；化工介质；材料选用
化工材料的选择应遵循化工生产管道设计的相关规定。（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设计管道，而具备较强腐蚀性的化学产品则不可使用碳钢材质的材料，对此，在实践中必须要对化工管道设计中材料的选用进行系统的分析研究，这样才可以保障化工管道设计质量与效果。
1.耐热管材的选用
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.低温管材的选用
对于化工管道设计中材料的选择，还需考虑到温度问题，在-20℃至-196℃的低温环境下，应根据实际温度差异选择较合适的材质。如，温度在-20℃至-40℃时，则不可使用碳素钢管材料；温度在-40℃至-70℃时，则不能选择低合金钢管材料；温度低于-70℃时，便不能选择合金钢管材。通常而言，当温度下降至0℃以下时，铁素钢管的韧性为大幅度降低，而脆性而会相应提升。因此，为保证化学物质运输的安全，必须考虑到管道材料的耐低温性能。
3.高温管材的选用
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。
在化工生产过程中，当温度达到350℃时，即为高温环境。在此情况下，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，但其承受温度超出425℃左右时，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，并增强碳钢素财材料的稳定性。同时，也可选择铝元素镇静钢、沸腾钢等，以更好地提升化工管道使用的安全性能。
4 特殊介质管材的选用
4.1塑料衬里材料的选用
在化工产品生产中，要确保化学物质运输管道的塑料衬里的使用温度不高于120℃。在其衬里材料的选择上，主要为聚四氟、聚丙烯等。相关设计人员在进行材料选择时，还需将其应用环境纳入考虑范畴，避免将其使用于苯溶解介质中。
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4.2苛性钠碱液管材的选用
对苛性钠碱液管材的选择，需要考虑到腐蚀介质与拉应力共同作用对其产生的不利影响，一旦管道材料选择不当，则极有可能会出现管道的破裂状况。因此，为保证化工生产的安全，必须将氢氧化钠的浓度及温度控制在合理范围内。
4.3硫酸管材的选用
化工生产中的硫酸类化学产品因具备较强的腐蚀性，必须选择抗腐蚀性较强的运输管道。总体而言，当硫酸浓度在95%～98%时，应尽可能将管道温度保持在20°左右、压力控制在1.6Pa左右。同时，管材的腐蚀裕量需为1.5。在硫酸物质的输送过程中，硫酸亚铁保护膜直接决定了其碳钢管材抗腐蚀性的强弱。因此，为了确保保护膜的完整、不被破坏，需将其所运输硫酸的流速掌握在合理范围内。同时，对于不同温度条件下的硫酸运输，所选用的管道材料型号也不同，应根据实际情况而定。
4.4氧气管材的选用
在氧气类化学生产中管道材料的选择上，通常以不锈钢、碳钢为首选管材。并且，这类管道的设计，主要考虑因素为两点，即温度与压力。因氧气属于助燃气体，当与其他气体混合后，一旦在运输过程中受到外力冲击，极易引发爆炸事故，所以在对氧气运输管道的设计上，大多数为GC2类型。同时，爆炸事故的发生，情况严重的可能会造成化工生产的停产。因此，氧气管材选用必须慎重，既要考虑到氧气的强压问题，也要考虑到其流速问题。当氧气的压强在0.33pa～0.55pa时，则管道材料应为碳钢管。而在氧气压强过高时，则需选用不锈钢管道。其中，为最大限度降低氧气输送中存在的安全隐患，应避免使用褶皱弯头来制作管道，并确保管道直径与外径的比例大于4：1，而管道的长度需>2m，并选择大半径弯头的管件，将弯头半径与管道外径的比例控制在6：1以上，实施无缝焊接的工艺，完成运输管径之间的焊接。此外，还需注重对氧气运输管道阀门材料的选择，根据其运输中的真实压强状况及具体因素，将不锈钢材料作为阀门材料的首选。
4.5盐酸管材的选用
在化学生产中，对于盐酸管道设计中材料的选择，必须考虑到盐酸的腐蚀性特点。当盐酸浓度为15%～30%时，应选择抗腐蚀性较强的聚丙烯材料。聚丙烯材料相比于其他管材，在复杂的温度及大压强下，仍然能表现较强的耐腐蚀性，能有效应对盐酸运输中形成的复杂环境。同时，由于聚丙烯材料在管道设计中的应用，导入率较低，因而具备较高的保温性。此外，聚丙烯材料在管道中的应用，拥有较高的熔口强度，能有效防止管道断裂，提升化工生产的安全性。相比于其他管材，聚丙烯管道具备质量轻、密度小、成本低的优点，投入使用极为便捷，并且使用期限较长。但同样，聚丙烯管材也存在一些不可避免的缺点，如老化现象出现频繁，易受自然气候的影响，特别是在降雪、降水或风力等恶劣天气下，聚丙烯管道的使用质量便会大打折扣。
结束语
化工产品由于其特殊性，在生产过程中，一旦出现任何失误，都极有可能造成泄漏或腐蚀状况的发生，威胁到化工生产人员的人身安全。因此，为了确保化工产品生产过程中的安全性，还需注重对化工管道设计中材料的选用。化工管道设计中材料的选择，需要根据不同化工产品的具体特性，结合不同管道材料的耐腐蚀性、抗压力、设计温度等，选择最为适宜的材料，以保证化工设计能达到预期质量。
参考文献：
[1].卢啸天.化工管道材料的设计与选用解析[J].城市建设理论研究：电子版，2016（11）.
[2].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（3）：85-85.
[3].朱寅森.化工管道设计中材料的选用分析[J].工业c，2016（6）：00084-00084.
[4].基木格.化工管道设计中材料的选用分析[J].环球市场，2016（27）：276-276.
论文作者:代红兵
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/17
标签：管道论文; 材料论文; 化工论文; 管材论文; 温度论文; 氧气论文; 聚丙烯论文; 《基层建设》2018年第29期论文;