非金属管道在化工生产中的应用问题研究

摘要：非金属管道因具有优良的耐腐蚀性，在油田得到广泛应用，但其物理机械性能较金属管道差，又限制了在油田的推广，因此有必要对非金属管道的性能进行综合评价，以达到合理选用非金属管道、充分发挥其防腐性能的目的。本文通过对非金属管道的性能的评价，分析当前非金属管道在应用中的技术问题，并且就非金属管道用于化工生产的设计研究进行分析。

关键词：非金属管道；化工生产；设计研究

中图分类号： S611文献标识码： A

前言：

近年来，非金属管材因其优异的自防腐性、良好的韧性和挠性、便利可靠的连接性、低成本等优势，在国内外、化工、低压燃气等工程领域发展迅猛，甚至在有些领域已部分或完全取代了传统的铸铁或钢制管道，复合材料也成为管材发展的热点和趋势，国外已研究开发了复合材料增强管。随着非金属材料技术和应用水平的不断提高，未来必将向高压力、大管径和更广的应用领域发展，在石油、天然气输送，工矿用管等领域将占有一席之地。但是同时我们也应该知道非金属管道的一些较差的物理性能使得他在化工生产中的应用受到了限制。

1.非金属管道的独特优势。

与金属管道相比，非金属管道具有以下特点:

1.1化学稳定性好，耐腐蚀。

非金属管道由于一般不会在化工生产中与化工原料发生这样或那样的化学反应，因此和金属管道相比具有化学性能好、耐腐蚀的优点。因此，在化工生产中，我们可以大量的应用非金属管道进行生产，在一些强腐蚀介质环境中，使用金属管道不耐腐蚀，或用高合金金属管道不经济，此时就需要选用非金属管道。

1.2非金属管道易加工成型。

和金属管道相比，非金属管道的材质更软，没有金属管道的硬度和刚度，因此在进行加工时就比较容易，既节省加工时间，同时还节省加工费用，减少化工生产的成本投入。无论是机械加工还是热加工，非金属管道都要比金属管道容易得多。这也是非金属管道得以在化工生产中大量应用的原因之一。

1.4良好的电绝缘性和极小的介电损耗。

非金属不导电，因而具有良好的绝缘性能和非常小的介电损耗，这样在具体的应用过程中就会减少很多不必要的浪费，绝缘性性能良好又是和金属管道相比一个十分突出的优势，总之，我们说非金属管道的这些独特性优势使得在具体的化工生产过程中避免了很多不必要的因素的考虑，非常适合应用与化工生产过程当中。

2.非金属管道的布置

塑料与橡胶在氧、紫外线的作用下容易老化，所以非金属管道宜布置在室内或管沟内。当在室外、露天架空敷设时，应采取措施，防止太阳光直接照射；在严寒地区则应采取防冻措施，防止破裂，以延长管道的使用寿命。非金属管道设计过程中应注意以下几点：

2.1塑料管的线胀系数较大，约为金属管的3倍一1O倍，故塑料管的布置应具有良好的柔性。由热胀或端点位移引起的二次应力过大时，宜采用管系自补偿。必要时，可选用u形补偿器或采用聚四氟乙烯波型补偿器。

2.2塑料管机械强度较小，其基本跨距亦小。在管道布置时，应充分考虑支吊架的生根点和支吊架的形式后再确定管道的走向。一般来说，沿建、构筑物敷设且无支吊架生根位置时，可铺设在连续托架(桥架)上，最好是多根管道成组考虑。

2.3塑料、钢塑、涂塑、橡胶衬里等管道不应敷设在操作温度高于介质自燃点的设备上方，否则应采取防火措施；不宜在火灾爆炸危险区内的地上敷设。

2.4管沟内敷设的非金属管道的管底距沟底净空不应小于300 mm；管沟沟底应有不小于0．2％ 的坡度，沟底最低点应有排水措施。

2.5穿墙壁和楼板的塑料、钢塑、涂塑、橡胶衬里等管道应采用金属套管保护，套管与管道问应填充弹性材料。

2.6非金属管道不得用于有剧烈振动和剧烈循环的场合；不得用于输送可燃、毒性危害程度为极度或高度危害的介质。具体可参考SH／T 3161-201 l石油化工非金属管道技术规范。

3.非金属管道在化工生产应用中的技术问题。

3.1非金属管道容易破损。

前面我们虽然已经说了很多非金属管道的优点，但是世上并不存在完美的东西，非金属也存在着自身的缺点，在实际的应用过程中，非金属管道的硬度较小，因而很容易造成破损，而且造成非金属管道破损的原因也有很多方面，无论是自身因素还是在施工过程中的其他原因，都有可能引起管道的破损，例如在进行管道的布置过程中，安放非金属管道的地方不够平整，一些土块或者硬块之类的东西会对管道造成压力，引起管道变形甚至是破裂，这些都会给后续的化工生产带来很多不必要的麻烦。

3.2非金属管道在连接时容易出现问题。

非金属管道的连接是一项十分重要的工作，他直接影响到管道安装的密封性能的好坏，由于本文讨论的是非金属管道在化工生产中的应用，那么我们就应该十分重视非金属管道的密封性问题，在实际的安装以及布置过程中，会涉及到很多管道连接的工作，如果一个接头没有连接好，就会造成化工原料的大量泄露，因此，一定要充分重视非金属管道的连接问题。

4.管道在化工生产应用中的相关设计研究。

4.1非金属管道的接口连接问题。

非金属管道的连接实际上是一个专业性质比较强的工作，在连接过程中需要掌握一定的方法和技术，这样才不会在投入使用时出现问题。化工生产过程中固体、气体、液体都会涉及到，如果管道没有连接好，就会很容易造成化工原料的泄漏等问题，有的甚至会造成不堪设想的后果，给人们带来很多不必要的麻烦。因此，在进行非金属管道连接时，要掌握充分的连接知识和技能，聘请专业的人员来施工，最终确保化工生产的顺利进行。

4.2非金属管道的具体布置问题。

塑料与橡胶在氧、紫外线的作用下容易老化，所以非金属管道宜布置在室内或管沟内。化工生产过程中既有固体，又有气体和液体，一旦出现管道泄漏或者破裂等情况，不仅是对化工原料的浪费，同时还有可能造成环境污染甚至是一些危及到人们生命安全的情况的发生，因此，一定要充分做好管道的布置工作。当在室外、露天架空敷设时，应采取措施，防止太阳光直接照射；在严寒地区则、应采取防冻措施，防止破裂，以延长管道的使用寿命。塑料管机械强度较小，其基本跨距亦小，在管道布置时，应充分考虑支吊架的生根点和支吊架的形式后再确定管道的走向。一般来说，沿建、构筑物敷设且无支吊架生根位置时，可铺设在连续桥架上，最好是多根管道成组考虑。塑料、钢塑、涂塑、橡胶衬里等管道不应敷设在操作温度高于介质自燃点的设备上方，否则应采取防火措施；不宜在火灾爆炸危险区内的地上敷设。

4.2.1半导体材料

半导体是指室温电阻值处于导体(电阻值约10—4nm)和绝缘体(≥lOlOnm)之间的材料，它已成为当前无线电电子技术、计算机技术目前大多数半导体材料还是无机半导体材料，它的大致分类为元素半导体、掺杂半导体、化合物半导体、缺陷半导体。

4.2.2精细陶瓷材料

与传统的陶瓷相比，新型无机非金属材料具有下述特点：材料的组成已远超出硅酸盐范围，扩大到经高温烧结制成的所有无机材料。材料的制备突破了传统的工艺采用了许多新技术制取高纯、超细的原料，保持精确的化学组成、严格控制成型和烧结工艺，以获得精确尺寸、形状，确定的微观结构和所需优良性能的新材料。制品的形态多样化，除传统的材料和烧结体外，还有单晶体、薄膜和纤维等品种。

4.3非金属管道的支吊架选择。

在支吊架设计时，应充分考虑非金属管道自身的不足，采取适当的措施加以克服。非金属管刚度较小，强度也较小，不能采用较方便的焊接支架，需要采用较繁琐的卡箍型支吊架，管架应垫以非金属衬垫，防止硬物与管道直接接触。在必须采用焊接型的支吊架时，应在衬里作业前施焊，不得对衬里后的管道施焊。此外，焊接点离管道支座边缘的距离应大于管道外径且不小于100 mm; 承插连接处离管道支座边缘的距离应大于150 mm; 为便于拆卸，法兰与支架边缘净距不得小于200 mm。埋地敷设的塑料管道应采用连续托架，并防止硬物与管道直接接触，管道周围应采用经过选择的回填材料填充。

5.结语

非金属管道以其化学性能好、耐腐蚀、绝缘性好、抗寒性能好、容易加工、密度小、强度大等一系列显著的优势被人们应用到各行各业中，尤其是针对化工这个特殊的行业来说，一般应用与化工生产的工具都应该尽量的避免一些化学禁忌等问题，对于非金属管道也不例外。非金属管道虽然具有很多适合化工生产的优势，但是在实际的应用过程中仍然具有一定的缺点，而我们需要做的就是扬长避短，尽量的改正这些能够克服的问题，使得非金属管道在化工生产中的应用更加广泛，更好地服务与化工生产过程。

参考文献：

[1]张德姜.石油化工装置工艺管道安装设计手册: 第1篇: 设计与计算［M］． 北京．中国石化出版社，2009．

[2]岳进才．压力管道技术［M］.北京: 中国石化出版社，2005．

[3]唐文胜.薄壁不锈钢管材及连接.[J].重庆建筑.2009.