化工装置管道材料的设计和选用

化工装置管道材料的设计和选用
1 化工装置管道工程重要性
在社会的各个领域，化工产品的应用是非常广泛的，化工行业拥有广阔的发展前景。

然而，化工企业生产过程复杂多变，往往潜在着安全隐患，很容易发生安全事故。

一旦发生安全事故，化工企业不仅要面临严重的经济损失，而且还会造成重大的人员伤亡和极坏的社会影响。

化工行业在国民经济的发展中一直起着中流砥柱的作用，近年来化工行业的发展趋势良好，各种生产装置纷纷示人。

化工装置的建设包括土建、工艺、暖通、给排水、制冷等领域，各个领域相辅相成。

在石油化工装置建设过程中，最为关键的组成部分就是管道工程；管道不仅可以当作连接设备与有关系统设施，确保装置成为有机的生产整体，而且它在装置各种类型流体输送中是一项重要的安全屏障，有效的避免了各种灾害的发生，大大的保护了环境，节省了资源。

可以说，其对于石油化工装置中各种易燃、易爆、有毒等介质十分重要。

2 化工装置管道设计
由于石油本身上的易燃易爆性，对环境的污染严重性，在管道设计中就要做好安全设计，把发生事故的概率降至最低。

化工装置的管道设计包括管道布置、管道器材和管道机械三部分。

设计不当和错误
都会给安全生产带来隐患，甚至酿成灾害。

2.1 管道布置
管道连接除必要的法兰连接外，应尽量采用焊接；管道上的小口径分支管应采用加强管接头与主管连接；管桥上输送液化烃、腐蚀介质的管道应布置在下层；氧气管道应避开油品管道布置。

跨越道路的危险介质管道，除净高应满足要求外，其上方不得安装阀门、法兰、波纹管；处理事故用的各种阀门，如紧急放空、事故隔离、消防蒸汽、消防竖管等，应布置在安全、明显、易于开启的地点。

2.2 管道器材
选用的管道器材，应能承受操作过程最苛刻温度压力组合时产生的作用力；管道器材的使用条件不应超过规范允许范围，不得使用规范不允许使用的材料；腐蚀性介质管道应慎重选用耐腐蚀材料和腐蚀裕量；不同等级管道的连接，应尽量用法兰连接，避免异种钢焊接；危险介质管道应尽量避免使用波纹膨胀节去解决管道柔性；剧毒和液化烃管道阀门，不得采用螺纹阀盖的阀门，高压阀门应选用压力密封结构或更好的密封结构。

2.3 管道机械
必须保证管道在设计条件下具有足够的柔性。

尤其对高温、厚壁、大口径管道与敏感设备（如泵、压缩机、透平、空冷器等）连接的管道，作用在设备嘴子上的力和力矩应满足设备制造商的要求；往复式压缩机的接管除考虑柔性外，还应进行脉冲振动分析；两台或多台设备互为备用或切换操作时应考虑不同工况对应力分析、振动分析的影响；可降低操作时管道对设备的作用力，但连接转动设备的管道不得冷紧；管道支承结构应可靠、合理。

3 化工装置管道材料选用
设计管道时材料选择要慎重，材料的选材应当考虑螺栓螺母，垫片等等，这些紧固件虽小，但却是不可缺少的，材料的质量对工厂的安全起到至关重要的作用，很多时候的事故就是由这不起眼的一片垫片选择有问题，或者螺栓强度不够引起的。

3.1 硫酸管道选材
95-98%浓硫酸管线操作温度在20度，操作压力在0.2MPa，腐蚀裕量取1.5，管道材质使用20#。

对于普通碳钢管来说，对于流速限制要求严格，由于碳钢在硫酸中的抗腐蚀性取决于其表面生成的一层硫酸亚铁保护膜，当这层保护膜被破坏时，其抗腐蚀能力大大下降，
结果是腐蚀速率急剧增加。

为了保护这层保护膜，应严格限制硫酸的流速，相同的对于浓硫酸这种介质来说，如果温度不同，有伴热，那需要重新考量材料的选取，可选择不锈钢，在操作温度29度，操作压力2.0MPa下，硫酸的腐蚀裕量达到3，相应管道材料可选用316L。

当硫酸浓度大于98%时，304L的耐腐蚀性比20#合金还好，特别是在100度左右的浓硫酸中，含钼会降低钢材在强氧化性介质中的耐腐蚀性。

3.2 盐酸管道选材
百分之三十和百分之十五的盐酸取用PP材料的管道，外包裹玻璃钢，在选取时我们首先要考虑聚丙烯的材料特性。

FRP/PP复合管道是由聚丙烯管作内衬，玻璃钢作外增强层，经机械缠绕工艺复合制成。

具有耐腐蚀性能好、耐温性好（-15～100℃）、耐高压、可设计性强、抗冲击性能良好、流体阻力小、无电化学腐蚀、无毒、投资省、安装方便等优点、可广泛用于油田、化工、机械、冶金、轻工、电力、矿山等行业，还由于PP的无毒性，可应用于食品、制药等领域。

3.3 管道阀门的选择
在流体管道系统中，阀门是控制元件，其主要作用是隔离设备和管道系统、调节流量、防止回流、调节和排泄压力。

由于管道系统选
择最适合的阀门显得非常重要，所以，了解阀门的特性及选择阀门的步骤和依据也变得至关重要起来。

化工用阀门有四个特点：（1）种类、规格、形式繁多；（2）所处的工作条件复杂、严酷；（3）自身结构复杂，技术要求高，制造困难，故有小型设备之称；（4）地位重要但又是管道中最薄弱环节。

（易发生泄漏）这些特点使设计选型、选材和制造都很困难，因此，阀门选用（包括类型、材质、形式等）是否得当，阀门制造质量的优劣，将直接影响装置的运行，甚至危及工厂的操作人员的生命安全。

另外，在各类化工、石化、石油天然气装置中，管道材料费用约占项目总投资的15-20%，而阀门又占管道材料费用的40-50%。

因此无论从使用角度还是经济角度看，阀门的选用与采购，必然会受到投资方或承包方的高度重视。

结束语
石油化工装置通常将石油、天然气及其产品作为原材料进行加工处理，以满足社会的实际需求。

装置的原料与产品均属于易燃、易爆、有毒物质，装置过程中存在着火灾、爆炸以及中毒一系列危险因素。

怎样确保设计安全、准确识别石油化工过程中存在的各种危险因素和估计偏离过程条件，同时采取有效的措施，避免各种事故的发生，这已经成为了当前人们所关注的焦点问题。