1、化工管道设计及材料等级选用分析摘 要在一个化工工程设计的项目中，化工管道设计是极其重要的一部分工作，化工管道设计好了才能保证项目的正常开车和运行，其配管设计及管道材料等级的选用必须严格按照相关规范进行，才能保证生产的安全和正常运行。本文结合工程设计中的经验及相关规范，针对化工管道设计以及材料等级的选用进行了简单的探讨。 关键词化工管道；化工设计；材料选用 中图分类号：TQ055.81 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01 1、化工装置管道的设计和材料选用原则 从实际的化工装置出发，对不同的管道材料设计及其特点选择相应的材料，考虑到工况，选择经验丰富的管道
2、材料设计方案。 1.1 管道的设计和选用原则 根据选用材料的差别，对其设计工艺也应做出调整，例如国内管道材料应根据 G B 50316 标准开展管道设计、管道制造、管道焊接及其工艺处理，A STM 管道材料根据相应标准来进行管道设计、管道制造、管道焊接及其工艺处理，其检验标准、试验标准也随之变化。根据输送介质的严重程度选择相应的材料，通常极度危险、高度危害等介质与液化烃的压力管道制造材料大多选用优质钢，输送可燃介质管道材料必须使用沸腾钢。输送腐蚀介质管道根据实际的腐蚀情况选择相应的材料。 管道材料的使用温度 GB 50316， ASMEB 31. 3 标准的温度以下，低温管道用材料按照 ASM
3、E B31.3 标准来进行低温冲击试验，此标准中对试验合格也有一定的要求，材料是否通过参照试验合格标准。管道材料的操作温度超过二百摄氏度，当管道输送介质中带有氢气的材料有碳钢、低合金钢管道，提高标准的操作温度不超过四十摄氏度左右，并给予一定含有氢气的分压，根据实际的需求选择抗氢的材料。 1.2 管道及组成件 选用合适的管道材料调整设计工艺，国内管道材料及其组成材料应符合 GH，H G 标准的材料和尺寸要求，A STM 管道材料及其组成材料应符合 ASTM ，AP 丁、HS 标准的材料和尺寸要求。尽量规避或减少使用经验少的管径标准，例如 DN 65， DN 125，DN 90， DN 550 等
4、，管道组成部分的材料有要垫片、法兰、阀门等，紧固件考虑到不同工况卜的压力、温度、介质腐蚀性、燃爆性、毒性、磨蚀性，对相应参数要求或高精度标准的管道工艺应及时做出调整。 1.3 端面连接 常用的化工装置管道连接包括法兰连接、螺纹连接、咬合连接、焊接等，在化工装置中尽量选用焊接来连接各管道材料。管道螺纹连接时根据标准的不同，选用不同的螺纹连接方案，例如 60。密封管螺纹与 N PT 螺纹，其标准可选用 GH/T 12716 与 A SM E H 1.20.1，55。密封管螺纹可选用 GH/T 7306.2 螺纹标准。 螺纹连接适用于丝堵放空时孔板法兰的取压点、热电偶出口，当含有氢气、烃气、易爆介质
5、、有毒介质的螺纹连接，应使用密封焊。 1.4 氧气管道材料的选择 氧气管道材料可根据 G B 50030 的标准来进行选择和设计，根据使用温度的不同选用相应的材料，使用温度小于二百摄氏度可选择 304 ，304标准的不锈钢作为管道材料，使用温度大于二百摄氏度管道材料可选择 incone1600。氧气管道中螺栓、螺母最好选用不锈钢材料，氧气管道避免使用快开型阀门或快闭型阀门，禁止使用 ICJ 阀，建议使用全通径阀门，其中阀门填料可使用膨胀石墨或聚四氟乙烯等物质。氧气管道的垫片材料可选用镍金属环垫、镍金属平垫、铜金属平垫、缠绕式垫片等，氧气管道及其组成部件需进行脱脂处理，氧气管道的各端口、各种材料
6、的连接方式是焊接，在与阀门、设备连接时填充材料可为聚四氟乙烯薄膜、水玻璃、一氧化铅等，禁止使用含有铅红的麻丝、棉丝、油脂材料。 2、管道器材分类与设计、选用的常用规范、准则 2.1 管子 管子在压力的管道中应用是最普遍的元件，管子选的是否经济合理，直接影响到石油化工生产装置的安全和投资的费用。在选用钢管材料的标准时，应依据使用条件来综合考虑，既要可靠又要经济。 化工装置设计中常用的钢管有焊接钢管与无缝钢管之分，相应的标准有 GB/T3091流体输送用焊接管 、GB8163流体输送用无缝钢管 、GB/ T14976流体输送用不锈钢无缝钢管 、GB6479化肥设备用高压无缝钢管 、GB9948石油
7、裂化用无缝钢管等。 一般情况下，化工装置中最为常用的碳素钢无缝钢管为 GB/T8163 标准下的 20#钢；而不锈钢无缝钢管为 GB/T14976 标准下的06Cr19Ni10（530408） 、022Cr19Ni10（530403） 、06Cr17Ni12 Mot （531608） 、022Cr17Ni12Mo2（531603） 。 钢管外径分为公制系列（且系列）与英制系列（Ia 系列） 。且系列是沿用系列，口前暂予保留；Ia 系列为优先选用系列，作为今后化工配管用钢管的基本系列，钢管的外径等效采用 ISO4200，壁厚采用壁厚系列号Sch. No 表示。需要注意的是钢管外径采用公制系列时，
8、不能采用管螺纹和螺纹管件；钢管外径采用英制系列时，螺纹管件、阀门的螺纹型式与钢管外径要匹配。 2.2 管件 常用的管件有：弯头、三通、异径、管帽、活接头、丝堵、支管台等，其投资约占整个管道投资的 1/s。 常用的管件标准为 GB12459 钢制对焊无缝管件与 GB/T14383 锻钢制承插焊管件。管道元件的规格体系依据管道外径可分为英制管与公制管，英制管相应的压力体系可分为关国的 Class、公称压力与欧洲 PN 公称压力；公制管相应的压力体系只有欧洲 PN 公称压力。即管道元件的规格体系有三种搭配型式：英制管配关国 Clan、公称压力、英制管配欧洲 PN 公称压力及公制管配欧洲 PN 公称压
9、力。 3、常见复合管道材质的应用 3.1 陶瓷管道 陶瓷管道也是化工非金属防腐蚀材料之一，具有以下特点：（1它主要的原材料是粘土，粘土在我国到处都有，蕴藏量是极其丰富的，最便于是遍地开花。 （2）具有突出的是耐腐蚀的性能。除了氢氟酸以外，可以耐各种浓度的任何无机酸和有机介质。 （3）它的制造简便，成本低廉，可以成型各种规格各种类型。陶瓷管道有四种类型：离心浇铸复合陶瓷管道，贴片耐磨陶瓷管道，点焊装卡式耐磨陶瓷管道，一体成型耐磨陶瓷管道。其中一体成型耐磨陶瓷管道，全称陶瓷内衬复合钢管，因其充分发挥了钢管强度高、韧性好、耐冲击、焊接性能好以及刚玉瓷高硬度、高耐磨、耐蚀、耐热性好，克服了钢管硬度低、
10、耐磨性差以及陶瓷韧性差的特点。因此，复合管具有良好的耐磨、耐热、耐蚀及抗机械冲击与热冲击、可焊性好等综合性能。是输送颗粒物料、磨削、腐蚀性介质等理想的耐磨、耐蚀管道。 由于该管具有耐磨、耐热性能，所以可广泛应用于电力、煤炭、化工等行业作为输送砂、石、灰渣等磨削性颗粒物料和腐蚀性介质，是一种理想的耐磨蚀管道。 3.2 其他复合管道 钢橡的复合管是以普通钢管为骨架，以橡胶为衬里层，经特殊工艺复合而成；稀土合金耐磨管综合性能好、耐磨性高、工艺先进、性能稳定，该材料广泛应用于电厂锅炉磨煤系统、制粉系统、排渣除灰系统；冶金行业尾渣输送；矿山行业洗煤管道、溜槽等；双金属耐磨管道，它以钢管为基体，内衬超强耐
11、磨合金材料，通过离心浇铸，形成牢固的冶金结合体。弯管采用真空消失模浇铸工艺，合金中一定含量的 Ni， Cr，稀土提高了双金属耐磨管的耐温、耐腐蚀性能，能在-40800范围内长期进行运行。 结束语 在化工管道设计中，通过介质特性来选择管道材质和等级，常规的管材选择要清楚，特殊的管材要明白。作为设计人员来说每面对一个项目，首先就要弄清楚物料性质，工艺操作参数，尤其是对一些有毒、易燃易爆、有腐蚀性的化工介质，尤其注意与化工管道配套的阀门、法兰、垫片等也得重视选型。 参考文献 1 尹伊君.有关石油化工装置的管道设计与工艺探讨J.中国石油和化工标准与质量，2012（33）. 2 葛妍.关于石油化工装置设计与安全探讨J.中国石油和化工标准与质量，2012（32）.
