张硕
宁波开诚生态技术有限公司
摘要：化工管道设计在化工项目的设计工作过程中发挥着非常重要的作用，化工管道设计也是化工项目里很关键的一个工作部分。只有保证化工管道设计具有科学性和可行性，才能够保证化工项目的正常运行和实施。不仅如此，在选择化工材料上必须严格按照相关的条文规范进行选材，为化工项目的提供切实的保障。该篇文章在研究工程设计的基础上，对化工管道设计和材料的等级选用进行了分析。
关键词：管道设计；材料；选用
引言：正常情况下，化工项目的进行需要大量的化工管道和材料的准备，管道材料的等级选择上有非常严格的制度管理。化工厂不会选择单一的管道材料，而会选择各种各样的管道材质。因为物料的不同它们的介质和承受的压力也会不同。化工设计中要选择合理的管道材质，因此为了防止选择不当而造成安全事故。同时要避免选择等级过高的材质，额外产生相应的投资额。
一、化工类管道的基本材质类型
化工类管道的设计是根据温度、压力、介质、以及材料的性能和经济合理性等原则进行要求设计。
（一）根据管道的材质进行基本分类
管道的材料等级采用的基本材质主要是：普通低合金钢(C)、衬里钢管(H)、有色金属钢(G)、铸铁(A)、碳钢(B)、不锈钢（E)、非金属(G)合金钢(D)、。
（二）根据管道的压力进行等级分来
管道在介质压力的作用下，要具有足够的机械强度和可靠的密封性。管道所选择的管材和管路要可以抗住介质规定的压力值，尤其是高压管，在受到介质压力的时候会产生振动，所以高压类型的管道要及时做好防震加固的问题和措施[1]。管道的密封性要在介质的压力下严密不漏，在接头的选择上也要十分严格，进行合理的施工安装。
二、化工管道设计中材料的选择
（一）管道材料的选择
化工管道设计是一项非常复杂的工作，工作的设计难度很大，在材料的选择上有一定的特殊性和局限性。在进行材料的选择的过程中，要选择具有特殊质地的材料为主。在化工设计过程中，管道材料的选择一定要进行认真的考察和检验，要选择耐腐蚀、不易爆炸和耐得住高温的材料，材料的选择必须认真严谨，这样才能有效的防止和降低意外事故的发生的概率。
化工管道的设计中，材料的参数要进行明确的分析。在我国对于材料的介质参数要求比较高，所以化工管道的设计中，要根据介质参数，对管道的参数进行适当的调整[1]。在材料的选择上必须综合机械性质和化学性质以及物理性质对材料进行参考和选择，必须保障材料的充分，强化材料的采购工作。
（二）化工管道材料的原则
目前，我国的化工设计已经基本完善，对于管道材料的制定也有相应的原则。在管道材料的选择过程中，先优化检验步骤、然后进行热处理和焊接、以及后期的制作和设计内容，实现化工管道材料的原则性问题。原材料的选择也要从原则性出发，由于化工管道需要用到介质材料与其他的材料不同，所以要保证输送工作的安全性原则。还要保证原材料的设计原则满足特殊物质的要求。特殊材料会根据介质和特殊性，设计安全有效的输送方式。例如：具有腐蚀性的输送材料，就一定要对物质的腐蚀范围进行测试，增强抗腐蚀性的输送要求。最好使用温度冲击测试，可以更好的测量化工管道的适用标准。
三、化工管道材料的选用分析
（一）耐热性的选用
耐热性管道材料要求能够抗住高温、抗住热冲击的一种化工材料。为了化工管道材料的输送安全，这种材料要拥有较高的抗腐蚀性和耐氧化性等功能。高温钢管作为化工生产中重要的输送途径，它的抗氧化性能够防止化学物质在输送的过程中受到有害有毒的液体或者气体渗入，提高化工生产过程中的安全问题防止意外发生[2]。目前，化工管道在抗氧化方面就是将碳元素覆盖于钢管的表面，来实现抗氧化的作用。
（二）低温材料的选用
化工管道的设计，首先要考虑到的就是温度的问题，在什么温度下使用什么材质的管道，时刻将安全要放到第一位。在-20℃~-196℃的低温环境中，管道的选择要根据温度的实际度数来选择适合的管道材质。例如：在低温为-20℃到-40℃的环境下，不可以选择使用碳素钢管材料；在-40℃-70℃的低温环境下，不可以使用低合金钢管材料；在温度对于-70摄氏度的环境下，不可以使用合金钢管的材料。一般情况下，当温度开始下降到0℃一下的时候，铁素钢的韧性会大幅度下降，相反脆性就会增加[4]。所以在保证化学物质在输送过程中的安全问题，就要考虑到管道的材质和耐低温的性能问题。
（三）高温材料的选择
很多化工原料的生产都是处于高温的状态下，输送的管道要有较强的抗高温的能力。
在化工管道的设计中，对于高温材料的选择上需要考虑几个方面的问题：
1、不同的温度环境下，管道材料的强度所呈现的变化是反比例还是塑料性质的正比例变化。
2、随着时间的推移，管道材料的材质的压力承载的强度大小；
3、不同温度下，管道材料的抗拉力的强度大小；
4、随着温度的变化管道材料的腐蚀性变化。
在生产化工材料的过程中当温度达到350℃的时候即归为高温环境。在这种情况下，管道材料会受到一定程度的加速腐蚀。因此在高温环境下工作的管道，要求管道的材质具备一定的耐高温要求。一般情况下，管道材料都有其最大限度的高温极限。比如：碳素钢的高温承受极限是425℃，当温度达到425℃时，极有可能会出现碳素钢石墨化的现象[4]。所以加入适量的合金元素，就是为了防止这种事情的发生，增强碳素材料的稳定性。
（四）特殊介质的选用
1、塑料衬里材质的选用
在化工材料生产的过程中，确保化学物质管道的塑料衬里输送使用时的温度不高于120℃。在塑料衬里的选择上，以聚四氟和聚丙烯为主，所以化工管道设计人员在材料的选择上要将环境和温度加入考虑的范畴里，防止使用苯溶解介质。
2、苛性钠碱液管质材料的选用
对于苛性钠碱液体管质材料的选择，就要注意腐蚀介质与拉应力产生的影响，一旦管质材料选择不对，就会造成管道破裂的情况。为了保证化工生产过程的安全性，必须将氢氧化钠的浓度和温度控制在适当的范围之内。
3.硫酸管质材料的选用
硫酸一种腐蚀性极高的独特介质，且硫酸介质运用广泛，是一种非常重要的工业原料。当然硫酸的浓度和温度的不同，会让材料的腐蚀性发生不同程度的改变。质量分数大于或等于70%的硫酸溶液，被称之为浓硫酸。浓硫酸在浓度高时具有脱水性，强氧化性，强腐蚀性，难挥发性，酸性，吸水性等特殊性质，这是它与普通硫酸主要区别。碳钢和铸铁这两种材质虽然拥有较好的耐蚀性，但是这两种材质也难以承受住高速流动的硫酸输送。即使使用特殊的不锈钢材质，按照硫酸的介质用途其高速输送能力也是有限。为了确保管道内的保护膜的完整、不被其破坏，需要将输送硫酸的流速把控在合理范围之内[5]。根据温度输送硫酸，管道材料型号所选用的也一样，可以根据实际情况进行选择。
4.氧气管质材料的选用
氧化类介质输送的管道材料选择，一般使用不锈钢、碳钢为主要的首选管道材料。在管道的设计上，也要考虑到温度和压力。氧气有助燃的作用，在和其他气体混合的时候，一旦在输送的过程中受到外界的压力，很容易引起事故的发生。所以氧气管道材料的选择上要慎重，必须要考虑管道实际工作环境的影响因素。不仅如此还要考虑到氧气输送管道阀门材料的选择，还需要考虑实际输送工作中的真实压强和其他影响因素的存在，现如今不锈钢材质已经是作为阀门材料最好的选择。
5.盐酸管道材料的选用
盐酸是一种还原性强酸，同事具备强腐蚀性的介质。与非金属材料相反，金属管道的材料大部分都不耐盐酸腐蚀。而大部分的非金属材料对盐酸都有较强的耐腐蚀性[5]。所以，输送盐酸最佳的选择就是选取附带内衬的橡胶管道和塑料管道。
总结：化工管道在设计的过程中，要完成管道材质和管道采购价的选择，就要通过实际介质特性的情况进行分析。选择的管质材料如果是常规的一种，就要保持清楚的思路。如果是特殊的管质材料，就要明白其特性。所以在化工管道的选择上，要根据实际情况进行考虑分析。比如输送介质类型、管道材质的选择、以及为材料的安全性和企业获取的最大经济效益的范围。
参考文献：
[1]郝培波.化工工程的设备布置与管道材料优化设计[J].化工管理,2021(12):150-151.
[2]刘涛,朱俊环.化工工程设备管道与材料优化设计[J].大众标准化,2020(04):42-43.
[3]郭慧.化工工程管道设计安装中存在的问题探析[J].化工设计通讯,2020,46(01):60+81.
[4]李海建.化工设计过程中管道材料的选用分析[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(17):23-24.
[5]段志刚,刘玉德.化工管道设计及材料等级选用探讨[J].江西化工,2014(03):174-175.