管道材料设计基础知识讲座

管道材料设计基础知识讲座

目录

第1章管道材料设计工作内容简述

第2章在不同化工生产装置中管道材料设计的特点

第3章管道材料专业在工程设计中经常遇见的一些问题

第一章管道材料设计工作内容简述

1.1 设计文件的组成

管道材料设计主要文件（工程设计）如下：

..1 管道材料控制专业图纸目录

..2 管道材料设计说明

..3 管道材料等级索引

..4 管道材料等级表

..5 管道壁厚表

..6 管道支管连接表

.1 简要说明

.1.1 管道材料控制专业图纸目录

仅列出需发往用户和施工现场的设计文件目录。

.1.2 管道材料设计说明

对于工程中所用的管道材料从标准、规范、单位、材质、标记、试验、检验等进行说明；对常用管子、管件、阀门、法兰、垫片、螺栓（母）的尺寸及公差进行选择并作出规定。

1. 常用管道材料的尺寸（阀门、法兰、管件等）在相应标准中已作出规定者，不需要使用者选择；

2. 常用管道材料的尺寸公差已由相应标准作出规定者，不需要使用者选择；

3. 如使用者对管道材料的尺寸及公差有特殊要求（不符合标准规范的工程特殊要求），可作出相应规定。管道材料设计说明.doc

.1.3 管道材料等级索引

针对某个具体工程，将所有流体按压力、温度和使用的材料分

成若干个等级的简要说明；是管道材料控制专业编制的主要文

件之一。管道材料等级索引.xls

.1.4 管道材料等级表

针对某个管道等级，所使用的全部管道组成件包括管子、管

件、阀门、法兰、垫片及螺栓（母）以及其他附件所使用的标

准、材料、尺寸、型号等作出规定；是管道材料控制专业编制

的主要文件之一，是管道设计、管道材料汇总和工程施工安

装、生产维修的重要依据。管道材料等级表.xls

.1.5 管道壁厚表

针对具体等级，将工程中所使用的各种等级管径的管道壁厚进

行规定并列出表格。管道壁厚表.xls

.1.6 管道支管连接表

针对具体等级，从对主管上引出支管所采用的根部连接形式进

行规定。管道支管连接表.xls

第二章在不同化工生产装置中管道材料设计的特点

2.1 水煤浆技术煤制甲醇/合成氨生产装置

2.1.1 气化单元中的煤浆、黑水和灰水介质如全部采用碳素体钢，管道的

腐蚀裕度CA值根据物料在管道中的磨蚀强弱来确定，一般磨蚀较轻时CA值为3 mm（如：灰水介质）；对于磨蚀较强，流速较高的含灰、渣的物料管道CA值一般取6mm、9mm（如：煤浆、黑水介质）；煤浆、黑水介质中CL-含量较高，易产生缝隙腐蚀，故不可采用承插焊的连接型式（小口径（DN≤40）的管件、法兰均采用

对焊连接型式，阀门均采用法兰式连接）；煤浆、黑水介质考虑

到其磨蚀性，阀门一般选用全通径球阀或轨道式球阀，不宜选用

闸阀、截止阀。

对于高压氧气管道，在靠近气化炉的部位，从安全防火方面考虑，氧气切断阀及管道材料要求选用Inconel625或Inconel600，要求严

格的脱脂、清洗、抛光等，其他氧气管道可选用不锈钢。气化变换单元等级表.xls

2.1.2 变换单元中工艺气体含有大量H2并且含有一定量的H2S，当介质

操作温度等于或高于200℃，应根据Nelson曲线确定是采用碳素体钢或采用珠光体（铬钼）耐热钢；当介质操作温度≥250 ℃，在满足氢腐蚀的基础上，应根据Couper曲线中高温H2S＋H2对各种钢

材的腐蚀率来选择适当的材料。

2.1.3 脱硫、脱碳单元中工艺介质的设计温度多为低温，当设计温度

>-20℃时采用普通碳素体钢；当设计温度在-20～-40 ℃采用16MnD低温钢；设计温度＜-40 ℃采用0Cr18Ni9奥氏体不锈钢。如果采用A333Gr.6，设计温度为-20～-45 ℃，设计温度＜-45 ℃采用0Cr18Ni9奥氏体不锈钢；对于低温介质的管道应选用低温阀门，

低温阀门根据温度分为：DⅠ型低温（-46℃），DⅡ型低温（-101℃），DⅢ型低温（-196℃）。脱硫脱碳等级表.xls

2.2 硫酸生产装置

2.2.1 转化单元中存在高温SO2和SO3工艺气体的氧化和硫化；SO2和

SO3工艺气体有温度高，压力低，管径大的特点，其管道材料设计中对于管径DN≥200mm的钢管均采用现场钢板卷制焊接钢管，管

道材料的选用根据设计温度做以下划分：T≤350℃，材料选用普通碳素体钢（如：Q235B）;350℃

DN≥200mm的管件均采用现场制做。硫酸装置等级表.xls

2.2.2 干吸单元中存在高温硫酸（操作温度T≤110℃），管道材料的选用

316L+阳极保护的防腐蚀措施。

2.3 磷酸/磷铵生产装置

2.3.1 用硫酸或硝酸、盐酸等分解磷矿制得磷酸通称为湿法磷酸，工业生

产中大多用硫酸分解磷矿。湿法磷酸生产装置用的防腐蚀材料有

不锈钢和耐蚀合金以及非金属材料两大类。常见的腐蚀形态有点

蚀、腐蚀-磨蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀等。在具体的工程设计中管道材料的选用如下：磷酸反应料浆、磷铵料浆、浓磷酸、稀磷酸

和回磷酸介质的管道材料可选用00Cr17Ni14Mo2；酸性循环水、

洗涤液、氟硅酸介质的管道材料可选用钢骨架复合HDPE；尾气

（含氟）介质的管道材料可选用FRP；磷酸磷铵等级表.xls

2.4 羰基镍/羰基铁生产装置

根据《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044的规定，介质羰基镍/羰基铁是Ⅰ级（极度危害）的毒物，该类介质的管道材料设计有

如下特点：

不锈钢钢管及对焊管件厚度的选用要求：

DN(mm)厚度（最小

值）(mm)

DN(mm)

厚度（最

小值）

(mm)

15 2.5150 3.5 20 2.52004 253250 4.5（32）33005 4033505 5034005（65） 3.54505 80 3.55006