２０１０年第ｌＯ卷第２期 气体净化 ・ １５ ・ 含ＣＯ２、Ｈ２ Ｓ的酸性气管道选材方案对比 郑 勇 （中国五环工程有限公司，湖北武汉４３０２２３） 摘要：通过对钢骨架塑料复合管、碳钢衬塑管道及碳钢无缝管道对１．５ ｋｍ的酸气管道（干气）敷设 时选材的分析对比及已有的工程实例，论证了用碳钢无缝管道敷设的安全性和合理性。 关键词：钢骨架塑料复合管；碳钢衬塑管；碳钢管；酸气管道 在化工新建的项目和改造的项目中，建设者往 远远高于同尺寸的纯塑料管。 往都对有毒易燃易爆类的管道格外关注，这类管道 １．２优异的抗快速开裂和抗环境应力开裂性能 的选材是否得当直接关系到项目投产、管道使用寿 在钢骨架塑料复合管产品中，由于环形钢丝网 命以及对整个项目所带来的安全隐患。现以工程实 的存在，复合管径向承受负载能力大大提高，从而大 例探讨酸气管道选材的一些问题。 大改善了复合管塑料管壁部分的抗快速开裂、环境 天福化工有限责任公司合成氨及二甲醚项目的 应力开裂性能。 氨醇联合装置，副产一些酸气，为了更好地利用这些 １．３ 耐冲击性和尺寸稳定性 酸气，企业决定将这些酸气送往至１．５ ｋｍ之外的翁 钢的弹性模量通常是高密度聚乙烯弹性模量的 福集团公司磷肥厂硫酸装置，用于生产硫酸，从氨醇 ２００倍左右，由于钢骨架的加强作用，钢骨架塑料复 联合装置到硫酸装置，要穿过多个已建成投产的厂 合管的钢性、耐冲击性及尺寸稳定性优于任何一种 区，局部地区还要利用原有的老管架进行敷设，酸气 塑料管材。同时网状钢骨架本身的结构特征，又使 管道管径ＤＮ２５０（正常工况下管道内气体成分为： 复合管在轴向保留了适度的柔性，因此该管材具有 Ｈ２：０．０８ ，ＣＯ：０．１９ Ａｏ，ＣＯ２：６８．９１ ，Ｎ２： 刚柔并济的特点，不仅运输和安装方便，而且能够有 ０．１６ ，Ｈ２Ｓ：２９．３３ ，ＮＨ ：０．０５％，ＨＣＮ： 效承受土层沉降或滑移、地表车辆等造成的纵向载 ０．０７ ，ＣＨ。ＯＨ：０．８９ ，Ｈ２ Ｏ：０．３２ ）。敷设距 荷，运行可靠性良好。 离约１．５～２ ｋｍ，管道内介质的操作压力／设计压 １．４ 耐腐蚀性能和耐磨损性能 钢骨架塑料复合管大多选用高密度聚乙烯，是 力：０．１ ＭＰａ／０．６ ＭＰａ；操作温度／设计温度：３Ｏ℃／ 一种结晶性非极性材料，化学性质非常稳定，耐多种 ５Ｏ℃。现业主针对现场实际情况要我公司做一个 化学介质的侵蚀，无电化学腐蚀。 分别用钢骨架塑料复合管、碳钢衬塑管、碳钢管为材 １．５ 内壁光滑，输送阻力小 料进行管道敷设的对比方案。 管骨架塑料复合管采用内定型工艺，其内表面 ｌ钢骨架塑料复合管 比钢管内壁更光滑，绝对当量粗糙度为０．０１ ｍｍ，而 钢骨架塑料复合管是以聚乙烯为基体，钢丝焊 钢管内表面的绝对当量粗糙度为０．２ ｍｍ，同等条件 接而成的网状钢骨架为增强体，经连续挤出成型的 下的输送量比钢管有明显提高。同时管材内壁光滑 复合管材，分为以钢丝网为骨架材料的钢骨架聚乙 耐磨，输送阻力小，不结垢、不结蜡，长期运行能效果 烯复合管材，生产采用内定径工艺（主要生产管道）； 明显。 以钢板孔网为骨架材料的钢骨架聚乙烯复合管材， １．６使用寿命增加 生产采用外定径工艺（主要生产管件）。可用于石 解决了普通钢管耐压不耐腐蚀的缺点。塑料管 油、化工、医药、冶金、采矿及船舶、市政建设、食品等 耐腐蚀不耐压，钢衬塑管容易脱层及管道连接部位 行业。管材输送介质温度范围一般为Ｏ～７０℃。 防腐难等不足，克服了玻璃钢施工条件苛刻，容易脆 １．１优异的抗蠕变能力和破坏强度 化等缺点，使用寿命延长。 钢骨架塑料复合管经过长期静液压强度测试， ２碳钢衬塑管道 在２３℃、６Ｏ。Ｃ、８Ｏ℃下，其抗蠕变能力和破坏强度 碳钢衬塑管目前使用较多的是聚乙烯塑料衬里 ・ １６ ・ 气体净化 ２０１０年第１Ｏ卷第２期 管道，聚乙烯衬里具有优良的耐腐蚀性能，在常温下 钢管的跨度。 几乎任何有机溶剂都不能使它溶解；在７ｏ～８ｏ℃ 时，一些有机溶剂可以使它溶胀。碳钢衬里管道一 般使用压力在２．０ ＭＰａ，温度在１００℃以内，钢衬聚 ｂ）钢骨架聚乙烯复合管的内外壁都是聚乙烯， 钢骨架材料在管材内部被聚乙烯包裹。钢骨架聚乙 烯管的机械强度较低，作明管敷设受碰撞容易破损。 ｃ）管架上已有很多工艺管道，施工时采用电热 熔连接有安全隐患。 乙烯管道广泛的运用在纯盐酸管道、稀Ｈ ＳＯ 管 道、ＨＦ、稀ＨＮＯ。和碱、盐溶液。这类管道运行一 段时间后衬里层会局部脱落，因此对衬里层的质量 ｄ）作为易燃易爆的燃气输送管道，一般很少使 用钢骨架聚乙烯复合管管道作架空管敷设道，国际 要求较高，另外这类管道输送的介质不能有氧化性 较强的介质，聚乙烯衬里层抗氧化性差。这类管道 一般都是用法兰连接，介质多为液体，易观察泄漏 点，很少用在有毒可燃的气体管道上。 ３碳钢管道 碳钢无缝管是工业中最常用的一类管道，广泛 用于多种介质，由于此次输送的介质是几乎不含水 的酸气，因此对管道的腐蚀率很小，采用焊接的方式 进行连接，也减少了酸气泄露的可能性，而且这类管 道施工安装相对比较方便，在原有管架上进行敷设 时只要安全保护措施得当，是不会对原有管道造成 破坏的。为了更加确信碳钢管道输送酸气在实际项 目中的成功运用，业主和我公司技术人员一起去山 东东营市的一家化工企业考察了相似介质的碳钢管 道的敷设情况，该公司的管道内的介质也是无水酸 气，且Ｈ。Ｓ浓度更高，采用直埋方式在地下敷设，运 行已有１年多，运行情况良好，管壁腐蚀率正常。而 且随着钢铁工业的发展，耐硫蚀管线的开发和应用 也已经取得了很好的成绩，只是管线的规格（目前可 生产出的规格较少）和耐温性能（２００℃以上不能保 证较好的高强度性能）所限，没有大规模地工业化应 用，相信耐硫蚀管道在不久的将来将会以其突出的 性能占据耐硫类管道的市场。 ４ 比 较 从天福化工有限责任公司合成氨及二甲醚项目 的氨醇联合装置（起点）至翁福集团公司磷肥厂硫酸 装置（终点）在已有老管架上增加敷设一根ＤＮ２５０ 的酸气管道。 ４．１ 采用钢骨架复合管所面临的问题 ａ）这根ＤＮ２５０的管道要敷没在以前的老管架 上，管架上有很多已经存在的蒸汽管道和工艺介质 管道，钢骨架复合管道一般只能耐７０。Ｃ以下温度， 并且不耐有机腐蚀性介质，因此管道布置时需要注 意，且ＤＮ２５０的管道只能自跨４ ｍ左右，远远低于 上一般也规定只作埋地管使用。酸、碱、盐及油类等 有机化学物质对钢骨架聚乙烯管的腐蚀作用以及太 阳光中紫外线和雨水中的杂质对钢骨架聚乙烯管道 的老化和氧化作用，将会降低钢骨架聚乙烯燃气管 管道的使用寿命。 ｅ）如果用钢骨架复合管架空敷设输送此易燃易 爆介质，管道将穿越几个化工厂，由于钢骨架复合管 道只能耐７Ｏ℃以下温度，一旦在管架附近发生火灾 或者爆炸，使钢骨架管道遭到破坏，会导致介质泄露 引起二次火灾或者爆炸。 ｆ）用钢骨架聚乙烯复合管输送酸气管道与其它 管道集中敷设，暂无丰富经验。 ４．２采用碳钢衬塑管面临的问题 这类管道敷设约１．５ ｋｍ，管长一般４～６ ｍ，若 要用法兰连接，则将会有几百套法兰，无形中会增加 很多泄露点，安全隐患较多，且很少用这类管道输送 有毒可燃气体介质。 由此可见，选用碳钢无缝管道进行此次酸气敷 设是可行的，为了延长管道的使用寿命，在进行设计 时或采购时可以适当增加２ ｍｌＴｌ的壁厚，延缓腐蚀。 由于管道要穿越多个老厂区管架，为了安全，可以严 于规范标准，对焊口进行百分之百的无损检测。由 于管道的压力不高，试压时建议采用气压试压，因为 若水压试验，由于管道较长会形成很多高低点，若水 压试压后排水不净，酸气会在湿的环境中对管道形 成严重腐蚀，而且水压试验时临时增加的高点排气 和低点排放也会带来泄露隐患。在管道投用前一般 要在适当的位置设置硫化氢报警器和检测仪，并用 便携式硫化氢检测仪对管道进行定期检测。并在危 险地段设置硫化氢警示牌。 ５ 结 论 进行此次酸气管道敷设的选材结合现场的实际 情况，选择碳钢无缝管是安全、科学、合理、经济的。
