中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院管道室吉林省吉林市130002
摘要：在管道和工程设计中，总是把管道材料的选择摆在第一位。它的性质好坏，决定着以后的装置生产安全过程是否有保障。使用效果是好是坏，能不能达到预期的效果，能不能满足安全、节能的需要，它的价格比例，又关系着生产成本的高低。本文对不同管道材料的选择，以及一些常用隔热材料的使用和某些特殊介质下材料选择的研究探索。
关键词：化工管道；材料；合理选择；研究；
随着国民经济的飞速发展，需要建立各类化工厂，而化工设计是化工厂建设的基本依据，其中管道设计是化工设计的主体部分，而管道材料又是整个管道设计中的基础部分。由此可见，管道材料设计在整个设计中起着举足轻重的作用，它直接影响到压力管道的可靠性、安全性和经济性。资料显示，在一个石油化工生产装置中，管道材料的费用约占整个工程投资的十分之一。
1.管道材料应遵循的基本原则
在管道材料科学合理的选择方面，首先要根据化工项目的实际情况及其设计对材料的类型及质量的要求情况等来进行选择。材料的选择随着化工工艺条件及环境的改变，也会发生一定变化，其还受到相关化工设计标准及用途的影响，同时还要参照相关的国家对于化工材料的标准来进行，因此管道材料的选择要综合考虑多个方面的因素，必须遵循的基本原则也较多。
管道材料的选择必须要符合GB50316-200（02008版）《工业金属管道设计规范》的规定，在此基础上才能对管道的施工及验收等环节实施正常工作，而套用ASTM规则的管道，其管道材料则拥有自己的相关选用原则，相关的检验方面的规定也视材料的类型而改变。管道材料的选择必须根据管道内部所运输介质的性质、温度、压力和流量等因素来决定，不可随意选用代材或误用，不得使用存有缺陷的管材。选用优质钢作为管道材料时，一般运输具有较大危险程度的化学物质，如运输液化烃的管道就是采用优质钢来制造的；而在运输易燃易爆化学物质时，管道材料的选择应注意不能选用塑料管道，大多情况下我们都选择钢衬四氟等衬里管道；另外在运输腐蚀性化学物质时，不宜选用碳钢材料的管道，应根据化学物质腐蚀性的强弱，选择耐腐蚀性能力不同的管道材料。此外，在选择管道材料时，还要考虑管道对温度的承受能力，例如要求高温强度时，350℃以下使用沸腾钢和半镇静钢，在350℃时，应根据不同温度分别使用镇静钢、钼钢、Cr—Mo钢和不锈钢，不得使用碳钢；为了防止低温脆性，要使用奥氏体不锈钢以及铝、镍铜合金的管材。管道材料的选择要严格按照GB50316与ASMEB31.3的相关规定，对于部分低温管道，选择材料时还要做相关低温冲击实验等，以确保其符合管道设计的标准。
2.耐腐蚀材料的选择
化工材料是建造化工装置所需工程材料的简称。组成化工生产装置的化工机械、化工仪表、管道和构筑物都是在不同温度、压力和机械负荷下运转，所接触的物料又多具有强腐蚀作用。因此，化工材料除应具有一般工程材料的性能外，还应具备优良的耐腐蚀性能。若耐腐蚀性能不良，不但直接影响装置的寿命，有时还可能引起火灾、爆炸等事故，还会影响产品的产量和质量。另外，根据不同的用途和使用条件，有时还要求化工材料具有耐高温或耐低温、导热或隔热等特殊性能。那么怎样选择化工管道中的耐腐材料呢，以下就对几种选择方法进行详细的论述：
2.1低温情况下
从1950年开始，我国的稀硝酸化工生产一直采用一种类似于美国AIS302的18-8类不锈钢，比如说有1Cr18Ni9Ti（≤0.05％C），还有一种Ocr18Ni9Ti（≤0.08％C）。但是因为1Cr18Ni9Ti（≤0.05％C）里面含钛稳定化奥氏体，焊后刀口容易腐蚀，所以从1980年之后，不再推荐使用。敏化态晶间腐蚀是因为不锈钢里面的碳元素，碳元素越多，越不利于不锈钢的使用。所以在1965年，我国生产了一种超低碳的不锈钢——18-8钢（OOCr18Ni10），1984年改国标为OOCr19Ni11，和美国的AIS304L近似等同。这种不锈钢材料，对于敏化态晶间不会产生腐蚀，所以就不会出现焊后刀口腐蚀。一般在硝酸吸收塔快冷器中使用较多。
2.2中温情况下
一般用硝酸镁法制取硝酸中，经常采用高硅铸铁（STSi15R）.自1987年OOCr14Ni14Si4推广使用以来，评论不佳，使用表明，OOCr14Ni14Si4不耐高温浓硝酸的腐蚀，同样的，也不耐稀硝酸腐蚀。
2.3高温情况下
一般在使用直硝法制取浓硝酸中，通常会在高压釜排酸阀门中使用OOCr20Ni24Si4Ti钢。而在近几年中，在漂白塔、管道及其铸、锻件中会经常使用OOOCr10Ni14Si5钢。
3.隔热材料的合理选择与研究
3.1隔热材料的使用目的
隔热材料的使用目的是保温、保冷和人身防护。隔热是为了减少热传递的损失，节约能源，保证在传递过程中的质量，满足客户需求；同时也是为了避免设备出现表面结露，影响使用效果，损害部件；另外一个作用是增加防护层，保护管道，当外界温度过高或过低时，对器件不会产生大的损伤，而且也是为了避免对检修人员造成伤害。
3.2隔热材料的使用要求
（1）耐工况温度热导率小。在平均温度≤350℃，但是≥27℃时，导热系数≤0.12W∕m•c，当平均温度≤27℃时，导热系数≤0.064W∕m•c。
（2）材料的强度和硬度要大，不能因变形而受潮，抗压能力也要高，抗压强度≥0.4Mpa，而硬质保冷材料的抗压强度就要小的多了。
（3）材料不能腐蚀管道和设备表面，pH≥8。
（4）隔热材料要便于安装和拆卸，防火防水防盗。当遇到外界环境突变时，材料本身也不能发生变化。在包装时，应该增大尺寸来包住管道，不允许强行使用变形材料包裹。
3.3隔热材料的分类
3.3.1有机材料
在供热管道上经常使用聚氨酯硬质泡沫塑料。虽然其耐温程度不高，但是其质量轻盈、方便拆卸、耐腐蚀性好、强度好，使用效果还是不错的。
3.3.2无机材料
经常使用的有泡沫混凝土、岩棉、硅藻土、蛭石、膨胀珍珠岩等。
3.4隔热材料的应用
（1）保冷材料最常用到的是聚氨酯泡沫，在温度-60℃以上条件下使用颇多。在温度≤10℃时，就应该使用保冷材料了，当然了，需要吸热的设备除外。聚氨酯泡沫具备质轻密度小、导热系数低等多种优良性能，应用范围广泛。
（2）液化天然气推广迅速，这几年应用非常多。液化天然气的存储条件在-170℃以下，需要极为严格的保冷条件，以至于对保冷材料的要求也更高，乃至于苛刻。一般情况下选择聚三脂材料。
（3）内外层隔热材料使用不同，厚度也不同。当内外层材质一样时，厚度应相同。当使用材质不一样时，内外层的厚度需要一定的比例调配。
（4）奥氏体不锈钢需要的隔热材料有很高的的要求，其氯离子浓度要求很低，必须小于25ppm。
结束语
管道材料的设计与选用直接影响到石油化工生产装置的安全和投资费用，因此做好管道材料的设计与选用是非常重要的，要在熟悉相应规范的前提下依据其使用条件综合考虑，既要保证可靠、安全又要经济适用。
参考文献：
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