化工管道設(shè)計(jì)及材料等級(jí)選用分析

1、<p>　　化工管道設(shè)計(jì)及材料等級(jí)選用分析</p><p>　　[摘 要]在一個(gè)化工工程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目中，化工管道設(shè)計(jì)是極其重要的一部分工作，化工管道設(shè)計(jì)好了才能保證項(xiàng)目的正常開車和運(yùn)行，其配管設(shè)計(jì)及管道材料等級(jí)的選用必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，才能保證生產(chǎn)的安全和正常運(yùn)行。本文結(jié)合工程設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)規(guī)范，針對(duì)化工管道設(shè)計(jì)以及材料等級(jí)的選用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討。 </p><p>　　

2、[關(guān)鍵詞]化工管道；化工設(shè)計(jì)；材料選用 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TQ055.81 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）02-0000-01 </p><p>　　1、化工裝置管道的設(shè)計(jì)和材料選用原則 </p><p>　　從實(shí)際的化工裝置出發(fā)，對(duì)不同的管道材料設(shè)計(jì)及其特點(diǎn)選擇相應(yīng)的材料，考慮到工況，選擇經(jīng)驗(yàn)豐富的管道材料設(shè)計(jì)方案。 &l

3、t;/p><p>　　1.1 管道的設(shè)計(jì)和選用原則 </p><p>　　根據(jù)選用材料的差別，對(duì)其設(shè)計(jì)工藝也應(yīng)做出調(diào)整，例如國(guó)內(nèi)管道材料應(yīng)根據(jù)G B 50316標(biāo)準(zhǔn)開展管道設(shè)計(jì)、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(yīng)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行管道設(shè)計(jì)、管道制造、管道焊接及其工藝處理，其檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)也隨之變化。根據(jù)輸送介質(zhì)的嚴(yán)重程度選擇相應(yīng)的材料，通常極度危險(xiǎn)、高度危害等介質(zhì)與液化烴的

4、壓力管道制造材料大多選用優(yōu)質(zhì)鋼，輸送可燃介質(zhì)管道材料必須使用沸騰鋼。輸送腐蝕介質(zhì)管道根據(jù)實(shí)際的腐蝕情況選擇相應(yīng)的材料。 </p><p>　　管道材料的使用溫度GB 50316， ASMEB 31. 3標(biāo)準(zhǔn)的溫度以下，低溫管道用材料按照ASME B31.3標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行低溫沖擊試驗(yàn)，此標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)試驗(yàn)合格也有一定的要求，材料是否通過參照試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)。管道材料的操作溫度超過二百攝氏度，當(dāng)管道輸送介質(zhì)中帶有氫氣的材料有碳鋼、

5、低合金鋼管道，提高標(biāo)準(zhǔn)的操作溫度不超過四十?dāng)z氏度左右，并給予一定含有氫氣的分壓，根據(jù)實(shí)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(diào)整設(shè)計(jì)工藝，國(guó)內(nèi)管道材料及其組成材料應(yīng)符合GH，H G標(biāo)準(zhǔn)的材料和尺寸要求，A STM管道材料及其組成材料應(yīng)符合ASTM ，AP丁、HS標(biāo)準(zhǔn)的材料和尺寸要求。盡量規(guī)避或減少使用經(jīng)驗(yàn)少的管徑標(biāo)準(zhǔn)，

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(zhì)腐蝕性、燃爆性、毒性、磨蝕性，對(duì)相應(yīng)參數(shù)要求或高精度標(biāo)準(zhǔn)的管道工藝應(yīng)及時(shí)做出調(diào)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(lái)連接各管道材料。管道螺紋連接時(shí)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　螺紋連接適用于絲堵放空時(shí)孔板法蘭的取壓點(diǎn)、熱電偶出口，當(dāng)含有氫氣、烴氣、易爆介質(zhì)、有毒介質(zhì)的螺紋連接，應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，根據(jù)使用溫度的不同選用相應(yīng)的材料，使用溫度小于二百攝氏度可選擇304 ，304「標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)。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(jìn)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(shè)備連接時(shí)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(shè)計(jì)、選用的常用規(guī)范、準(zhǔn)則 </p><p&g

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

11、《流體輸送用無(wú)縫鋼管》、GB/ T14976《流體輸送用不銹鋼無(wú)縫鋼管》、GB6479《化肥設(shè)備用高壓無(wú)縫鋼管》、GB9948《石油裂化用無(wú)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(wú)縫鋼管為GB/T8163標(biāo)準(zhǔn)下的20#鋼；而不銹鋼無(wú)縫鋼管為GB/T14976標(biāo)準(zhǔn)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(hào)Sch. No表示。需要注意的是鋼管外徑采用公制系列時(shí)，不能采用管螺紋和螺紋管件；鋼管外徑采用英制系列時(shí)，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(tái)等，其投資約占整個(gè)管道投資的1/s。 </p><p>　　常用的管件標(biāo)準(zhǔn)為GB12459鋼制對(duì)焊無(wú)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(yīng)的壓力體系可分為關(guān)國(guó)的Class、公稱壓力與歐洲PN公稱壓力；公制管相應(yīng)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(guān)國(guó)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(fù)合管道材質(zhì)的應(yīng)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(diǎn)：（1}它主要的原材料是粘土，粘土在我國(guó)到處都有，蘊(yùn)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(wú)機(jī)酸和有機(jī)介質(zhì)。（3）它的制造簡(jiǎn)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(fù)合陶瓷管道，貼片耐磨陶瓷管道，點(diǎn)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(nèi)襯復(fù)合鋼管，因其充分發(fā)揮了鋼管強(qiáng)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(diǎn)。因此，復(fù)合管具有良好的耐磨、耐熱、耐蝕及抗機(jī)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(zhì)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(yīng)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(zhì)，是一種理想的耐磨蝕管道。 <

17、;/p><p>　　3.2 其他復(fù)合管道 </p><p>　　鋼橡的復(fù)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(fù)合而成；稀土合金耐磨管綜合性能好、耐磨性高、工藝先進(jìn)、性能穩(wěn)定，該材料廣泛應(yīng)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(nèi)襯超強(qiáng)耐磨合金材料，通過離心澆鑄，形成牢固的冶金結(jié)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(nèi)長(zhǎng)期進(jìn)行運(yùn)行。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　在化工管道設(shè)計(jì)中，通過介質(zhì)特性來(lái)選擇管道材質(zhì)和等級(jí)，常規(guī)的管材選擇要清楚，特殊的管材要明白。作為設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)每面對(duì)一個(gè)項(xiàng)目，首先就要弄清楚物料性質(zhì)，工藝操作參數(shù)，尤其是對(duì)一些

19、有毒、易燃易爆、有腐蝕性的化工介質(zhì)，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(xiàn) </b></p><p>　　[1] 尹伊君.有關(guān)石油化工裝置的管道設(shè)計(jì)與工藝探討[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012（33）. </p><p>　　[2] 葛妍.關(guān)于石油化工裝置設(shè)計(jì)與安全探討[J].中