化工管道設計及材料等級選用分析

1、<p>　　化工管道設計及材料等級選用分析</p><p>　　[摘 要]在一個化工工程設計的項目中，化工管道設計是極其重要的一部分工作，化工管道設計好了才能保證項目的正常開車和運行，其配管設計及管道材料等級的選用必須嚴格按照相關規(guī)范進行，才能保證生產(chǎn)的安全和正常運行。本文結合工程設計中的經(jīng)驗及相關規(guī)范，針對化工管道設計以及材料等級的選用進行了簡單的探討。 </p><p>　　

2、[關鍵詞]化工管道；化工設計；材料選用 </p><p>　　中圖分類號：TQ055.81 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）02-0000-01 </p><p>　　1、化工裝置管道的設計和材料選用原則 </p><p>　　從實際的化工裝置出發(fā)，對不同的管道材料設計及其特點選擇相應的材料，考慮到工況，選擇經(jīng)驗豐富的管道材料設計方案。 &l

3、t;/p><p>　　1.1 管道的設計和選用原則 </p><p>　　根據(jù)選用材料的差別，對其設計工藝也應做出調整，例如國內管道材料應根據(jù)G B 50316標準開展管道設計、管道制造、管道焊接及其工藝處理，A STM管道材料根據(jù)相應標準來進行管道設計、管道制造、管道焊接及其工藝處理，其檢驗標準、試驗標準也隨之變化。根據(jù)輸送介質的嚴重程度選擇相應的材料，通常極度危險、高度危害等介質與液化烴的

4、壓力管道制造材料大多選用優(yōu)質鋼，輸送可燃介質管道材料必須使用沸騰鋼。輸送腐蝕介質管道根據(jù)實際的腐蝕情況選擇相應的材料。 </p><p>　　管道材料的使用溫度GB 50316， ASMEB 31. 3標準的溫度以下，低溫管道用材料按照ASME B31.3標準來進行低溫沖擊試驗，此標準中對試驗合格也有一定的要求，材料是否通過參照試驗合格標準。管道材料的操作溫度超過二百攝氏度，當管道輸送介質中帶有氫氣的材料有碳鋼、

5、低合金鋼管道，提高標準的操作溫度不超過四十攝氏度左右，并給予一定含有氫氣的分壓，根據(jù)實際的需求選擇抗氫的材料。 </p><p>　　1.2 管道及組成件 </p><p>　　選用合適的管道材料調整設計工藝，國內管道材料及其組成材料應符合GH，H G標準的材料和尺寸要求，A STM管道材料及其組成材料應符合ASTM ，AP丁、HS標準的材料和尺寸要求。盡量規(guī)避或減少使用經(jīng)驗少的管徑標準，

6、例如DN 65， DN 125，DN 90， DN 550等，管道組成部分的材料有要墊片、法蘭、閥門等，緊固件考慮到不同工況卜的壓力、溫度、介質腐蝕性、燃爆性、毒性、磨蝕性，對相應參數(shù)要求或高精度標準的管道工藝應及時做出調整。 </p><p><b>　　1.3 端面連接 </b></p><p>　　常用的化工裝置管道連接包括法蘭連接、螺紋連接、咬合連接、焊接等，

7、在化工裝置中盡量選用焊接來連接各管道材料。管道螺紋連接時根據(jù)標準的不同，選用不同的螺紋連接方案，例如60。密封管螺紋與N PT螺紋，其標準可選用GH/T 12716與A SM E H 1.20.1，55。密封管螺紋可選用GH/T 7306.2螺紋標準。 </p><p>　　螺紋連接適用于絲堵放空時孔板法蘭的取壓點、熱電偶出口，當含有氫氣、烴氣、易爆介質、有毒介質的螺紋連接，應使用密封焊。 </p>

8、<p>　　1.4 氧氣管道材料的選擇 </p><p>　　氧氣管道材料可根據(jù)G B 50030的標準來進行選擇和設計，根據(jù)使用溫度的不同選用相應的材料，使用溫度小于二百攝氏度可選擇304 ，304「標準的不銹鋼作為管道材料，使用溫度大于二百攝氏度管道材料可選擇incone1600。氧氣管道中螺栓、螺母最好選用不銹鋼材料，氧氣管道避免使用快開型閥門或快閉型閥門，禁止使用ICJ閥，建議使用全通徑閥門，

9、其中閥門填料可使用膨脹石墨或聚四氟乙烯等物質。氧氣管道的墊片材料可選用鎳金屬環(huán)墊、鎳金屬平墊、銅金屬平墊、纏繞式墊片等，氧氣管道及其組成部件需進行脫脂處理，氧氣管道的各端口、各種材料的連接方式是焊接，在與閥門、設備連接時填充材料可為聚四氟乙烯薄膜、水玻璃、一氧化鉛等，禁止使用含有鉛紅的麻絲、棉絲、油脂材料。 </p><p>　　2、管道器材分類與設計、選用的常用規(guī)范、準則 </p><p&g

10、t;<b>　　2.1 管子 </b></p><p>　　管子在壓力的管道中應用是最普遍的元件，管子選的是否經(jīng)濟合理，直接影響到石油化工生產(chǎn)裝置的安全和投資的費用。在選用鋼管材料的標準時，應依據(jù)使用條件來綜合考慮，既要可靠又要經(jīng)濟。 </p><p>　　化工裝置設計中常用的鋼管有焊接鋼管與無縫鋼管之分，相應的標準有GB/T3091《流體輸送用焊接管》、GB8163

11、《流體輸送用無縫鋼管》、GB/ T14976《流體輸送用不銹鋼無縫鋼管》、GB6479《化肥設備用高壓無縫鋼管》、GB9948《石油裂化用無縫鋼管》等。 </p><p>　　一般情況下，化工裝置中最為常用的碳素鋼無縫鋼管為GB/T8163標準下的20#鋼；而不銹鋼無縫鋼管為GB/T14976標準下的06Cr19Ni10（530408）、022Cr19Ni10（530403）、06Cr17Ni12 Mot （53

12、1608）、022Cr17Ni12Mo2（531603）。 </p><p>　　鋼管外徑分為公制系列（且系列）與英制系列（Ia系列）。且系列是沿用系列，口前暫予保留；Ia系列為優(yōu)先選用系列，作為今后化工配管用鋼管的基本系列，鋼管的外徑等效采用ISO4200，壁厚采用壁厚系列號Sch. No表示。需要注意的是鋼管外徑采用公制系列時，不能采用管螺紋和螺紋管件；鋼管外徑采用英制系列時，螺紋管件、閥門的螺紋型式與鋼管外

13、徑要匹配。 </p><p><b>　　2.2 管件 </b></p><p>　　常用的管件有：彎頭、三通、異徑、管帽、活接頭、絲堵、支管臺等，其投資約占整個管道投資的1/s。 </p><p>　　常用的管件標準為GB12459鋼制對焊無縫管件與GB/T14383鍛鋼制承插焊管件。管道元件的規(guī)格體系依據(jù)管道外徑可分為英制管與公制管，英制管

14、相應的壓力體系可分為關國的Class、公稱壓力與歐洲PN公稱壓力；公制管相應的壓力體系只有歐洲PN公稱壓力。即管道元件的規(guī)格體系有三種搭配型式：英制管配關國Clan、公稱壓力、英制管配歐洲PN公稱壓力及公制管配歐洲PN公稱壓力。 　　3、常見復合管道材質的應用 </p><p><b>　　3.1 陶瓷管道 </b></p><p>　　陶瓷管道也是化工非金屬防腐蝕

15、材料之一，具有以下特點：（1}它主要的原材料是粘土，粘土在我國到處都有，蘊藏量是極其豐富的，最便于是遍地開花。（2）具有突出的是耐腐蝕的性能。除了氫氟酸以外，可以耐各種濃度的任何無機酸和有機介質。（3）它的制造簡便，成本低廉，可以成型各種規(guī)格各種類型。陶瓷管道有四種類型：離心澆鑄復合陶瓷管道，貼片耐磨陶瓷管道，點焊裝卡式耐磨陶瓷管道，一體成型耐磨陶瓷管道。其中一體成型耐磨陶瓷管道，全稱陶瓷內襯復合鋼管，因其充分發(fā)揮了鋼管強度高、韌性好、

16、耐沖擊、焊接性能好以及剛玉瓷高硬度、高耐磨、耐蝕、耐熱性好，克服了鋼管硬度低、耐磨性差以及陶瓷韌性差的特點。因此，復合管具有良好的耐磨、耐熱、耐蝕及抗機械沖擊與熱沖擊、可焊性好等綜合性能。是輸送顆粒物料、磨削、腐蝕性介質等理想的耐磨、耐蝕管道。 </p><p>　　由于該管具有耐磨、耐熱性能，所以可廣泛應用于電力、煤炭、化工等行業(yè)作為輸送砂、石、灰渣等磨削性顆粒物料和腐蝕性介質，是一種理想的耐磨蝕管道。 <

17、;/p><p>　　3.2 其他復合管道 </p><p>　　鋼橡的復合管是以普通鋼管為骨架，以橡膠為襯里層，經(jīng)特殊工藝復合而成；稀土合金耐磨管綜合性能好、耐磨性高、工藝先進、性能穩(wěn)定，該材料廣泛應用于電廠鍋爐磨煤系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、排渣除灰系統(tǒng)；冶金行業(yè)尾渣輸送；礦山行業(yè)洗煤管道、溜槽等；雙金屬耐磨管道，它以鋼管為基體，內襯超強耐磨合金材料，通過離心澆鑄，形成牢固的冶金結合體。彎管采用真空消失

18、模澆鑄工藝，合金中一定含量的Ni， Cr，稀土提高了雙金屬耐磨管的耐溫、耐腐蝕性能，能在-40℃―800℃范圍內長期進行運行。 </p><p><b>　　結束語 </b></p><p>　　在化工管道設計中，通過介質特性來選擇管道材質和等級，常規(guī)的管材選擇要清楚，特殊的管材要明白。作為設計人員來說每面對一個項目，首先就要弄清楚物料性質，工藝操作參數(shù)，尤其是對一些

19、有毒、易燃易爆、有腐蝕性的化工介質，尤其注意與化工管道配套的閥門、法蘭、墊片等也得重視選型。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 尹伊君.有關石油化工裝置的管道設計與工藝探討[J].中國石油和化工標準與質量，2012（33）. </p><p>　　[2] 葛妍.關于石油化工裝置設計與安全探討[J].中