摘要:工艺管道内壁长期与高温、高压的各种化学物质接触,因而由于不同浓度、温度和压力的酸、碱、盐类的作用,加之气态和液体介质高速流动过程的冲刷,管壁和管道连接、拐弯处极易出现腐蚀和表面材质剥离现象,导致管壁变薄和介质泄露,危害生产环境的安全,甚至造成管线的机械性能失效,因此确保工艺管道的耐腐蚀性能稳定可靠十分关键。
关键词:工艺;管道;耐腐蚀;材质;选择
1管道选择原则
1.1管道材料选择基本原则
在管道材料选择的时候,应根据企业实际生产产品的情况和管道材料类型等的要求进行选择。管道材料的选用要随着环境以及工艺方法的改变而不断的发生变化,应该严格执行我国化学设计过程中管道材料选用的有关标准和规范,在设计过程中,管道材料选用时还要有一套严格的检验、验收机制。
1.2管道材料选择设计原则
设计过程中,管道材料的选择须根据企业使用该化工管道所要运输的介质特性进行选择,不能根据设计或者企业的想法使用其他的管道材料替代,也不能使用有缺陷的管道材料。在运输有较大危险性的化学介质(例如液化氢)时,应该采用优质钢作为管道材料;而在运输易燃易爆的介质时,在选择管道材料时就不能选用塑料材料制成的管道,应当选用钢衬材料等,避免运输易燃易爆的介质过程中发生危险;还有很大一部分化学管道内需要运输一些具有腐蚀性的介质,这时就不应该使用碳素钢材料制成的管道,而应该根据所运输介质的腐蚀性强弱选择相应的耐腐蚀性材料用做化学设计中管道的材料;再者在化学介质运输的时候,会有一定的温度和压力等要求,所以在设计过程中管道材料选择时,需要考虑到所需要运输的介质温度和压力,防止在运输介质温度过高时所选的管道材料软化或者由于温度过低时所选的管道材料在低温下脆裂等情况发生。
2工艺管道各种材质的性能
2.1不锈钢管。不锈钢因为材质是合金,在使用过程中具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性,同时对酸碱还具有很高的耐腐蚀力,在高温下能耐热和防锈。
2.2玻璃管。玻璃管是用硼玻璃制成的,硼玻璃具有很好的耐腐蚀性和热稳定性。在使用的过程中,材质透明,清洗方便,流动时阻力不大,价格不贵。缺点是,没有很强的耐压力,易受到破坏。应用范围较窄,适用于温度急变低于80摄氏度,且温度范围在零下30摄氏度到零上130摄氏度的场合。
2.3聚丙烯管。聚丙烯管适用于零下30摄氏度到零上140摄氏度的温度范围,耐热性能和机械性能良好。常温下,不溶于一般的溶剂,吸水性能差,绝大多数化学品与其接触时不发生反应。聚丙烯树脂具有良好的强度和刚性,耐腐蚀能力良好。缺点是容易被氧化,对低温下的冲击能力较弱,接触到苯、发烟硝酸和王水时会产生腐蚀作用。
2.4钢衬聚四氟乙烯管。钢衬聚四氟乙烯管对大多数化学药品呈现出惰性,能耐强酸和强碱,耐负压能力强,一般在零下100摄氏度到零上250摄氏度之间的温度范围内工作。
2.5钢衬玻璃管。钢衬玻璃管适用于各种无机、有机化学物质和酸等,能耐受230摄氏度的温度急变,适用于在零下20摄氏度到零上320摄氏度温度间工作。
3工艺管道腐蚀发生的机理及其防范方法
3.1工艺管道腐蚀发生的机理分析
工艺管道被腐蚀的根本原因是管道内壁材质中的某些成分和工作介质发生了化学反应。而化学反应能否发生除了与两种物质本身的化学性质有关,还受到环境温度、湿度和压力等条件的影响,而且通常情况下工艺管道与介质之间并不是简单的发生一种化学反应,参与反应的物质也不止两种。因此,工艺管道的腐蚀过程十分复杂,腐蚀速度不仅和管道与介质的性质有关,还受到介质的物理状态、浓度以及温度和压力等工艺参数的影响。
但是,结果都是使管道内壁材质的物理化学性质发生了变化,导致其失去了设计使用的机械强度,降低了管道运行的可靠性。
3.2防范工艺管道腐蚀的一般方法
鉴于工艺管道腐蚀是由管道材质与介质发生化学反应而形成的,要想防止腐蚀发生和确保生产安全,首先要确保管道材质在工作条件下具有良好的化学稳定性,既不会和需要接触到的介质成分发生化学反应,也不会因特殊工艺所要求的温度和压力条件受到明显影响。但是由于生产所用到的原材料、中间产物或生产工艺所需的介质种类繁多,既有各类化学性质活跃的强酸、强碱和无机盐类,也包括高温高压蒸汽和气态酸碱物质,涵盖了各种无机化学物质和有机化合物。因此,工艺管道耐腐蚀材质也相应的有多种选择,才能适应不同生产工艺的要求,目前除了传统的金属管材,还有玻璃、塑料以及各种复合型管材,不同类型的管材具有各自的耐腐蚀优点和应用的局限性,需要根据企业生产的实际需要进行科学的选择和搭配使用。
4工程管道材料的选择
管道材质在很大程度上影响整体管道的安装效果,所以需要能够正确选择工艺管道材质。其中,不锈钢具有良好的耐腐蚀性与抗氧化性,所以在工艺管道安装过程中得到了广泛的应用,但因不锈钢会随着介质的改变而发生变化,一旦介质发生改变,相应的耐腐蚀性也会受到影响,所以其耐腐蚀性往往只是一个相对的性能,若处在氯化物中,相应的耐腐蚀性就会下降;玻璃管则具有清洁方便、流动阻力较小、价格低廉等优点,但因承受耐力较差,所以容易被破坏,并且一旦温度大于80℃则无法使用该种材质;聚丙烯管具有良好的机械性能、良好的耐热性能,且适合运用在-30~140℃的温度中,具有优越的化学稳定性,不易溶于水,通常会与大多数化学药品发生反应。不过该种材质易被氧化,且低温冲击力较差。但因具有良好的耐碱性能,故聚丙烯管应用在盐酸管道上可以有效提高其耐用性。针对仪表、蒸汽、软水以及循环水的生产工艺中,工程管道材料需要具备一定的抗腐蚀性以及稳定性,可以使用低合金钢以及碳钢等材料。由于甲醇以及工艺水在实际生产中,产生的随二胺物质并不具备腐蚀性,但是为了保证工程管道材料应用的安全性,则可以使用不锈钢304作为化工工程管道材料。由此可以看出,在选择工程管道材料的过程中,需要对工程生产类型以及其中涉及的物料展开研究,根据物料的性能,选择相应的工程管道材料,如果物料的腐蚀性能较强,则需要选择抗腐蚀性能较强的化工工程管道材料,如果物料生产中的温度较高,则工程管道材料需要具备较强的耐热性能。
5根据耐腐蚀要求选择工艺管道材质的原则和策略
在选择工艺管道耐腐蚀材质时,除了根据实际生产需要考虑其耐腐蚀性、机械性能,还要权衡使用不同材质工艺管道的经济性。因此,在选择时应遵循以下几个原则和策略:首先,根据工艺管道的工艺要求确定可以满足基本需要的材质,依据不同管道的工作压力、温度和介质的化学性质,大致确认符合要求的材质范围。其次,综合分析应用不同材质管道所需的成本和预期经济效益,计算不同材质管道的使用寿命、一次性投入以及企业的收益,进而做出最经济的决策。最后,根据特殊生产需要合理搭配不同材质的工艺管道,在企业的实际生产中,工艺管道内的介质性质是处在动态变化的过程中,加之管道结构错综复杂,因此管道材质的腐蚀机理无法尽在掌握。
结语
由于企业生产工艺的日益复杂,使用的腐蚀性和有毒原材料种类越来越多,因此对工艺管道材质耐腐蚀性的要求也相应提高。而在管材市场上,应用了先进生产工艺和新型原材料的工艺管材也日新月异。在选择应用时必须对相关产品的性能有深入的了解,通过多方比对和衡量,选择既能满足企业生产要求,又相对比较经济的管材。
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