化工行业管道防腐保温优化策略与研究获奖科研报告

化工行业管道防腐保温优化策略与研究获奖科研报告【摘

要】化工行业管道及相应设备在工作条件下，往往面临复杂的内外环境，从生产过程控制和安全等方面考虑，均需要具备良好的防腐保温性能。目前，随着化工行业生产水平的不断提高，其防腐、保温性能的性能标准也在不断加强，这就需要更科学合理的设计方案，有效保证施工环节的整体质量。本文在分析目前化工防腐保温技术的基础上，对其优化设计进行研究，并提出相应的施工注意事项，以期提供一定的参考和借鉴。

【关键词】化工管道;防腐保温;设计;施工

1.化工防腐保温技术分析

1.1防腐技术

防腐涂层的应用是管道防腐技术的基本环节。通过添加涂层管道的内部和外部的表面，它可以凝固成一个防腐涂层隔离外部环境，可有效防止管道之间的化学反应和外部环境的物质，以提高管道的防腐性能。同时，阴极保护法也是管道材料防腐技术的一种常见形式。将该方法与上述防腐涂层相结合，可取得理想的防腐效果[1]。阴极保护分为外加电流法和牺牲阳极法。外电流法通过连接管道外电源来改变管道的电位，从而避免了管道的电化学腐蚀。在此过程中，管道与电源负极相连，辅助阳极与电源正极相连。管道的电位水平将防止外部腐蚀。牺牲阳极原理是将管道外的金属材料连接起来，形成一个新的腐蚀槽，而外部连接的阳极金属发生腐蚀，从而避免管道腐蚀。该方法主要适用于管道涂料外露部分的保护条件或外电流电平过低[2]。常用的牺牲阳极材料主要有锌基合金、镁基合金和铝基合金等。

1.2管道保温技术

管道保温技术的常见形式是通过在管道外包裹保温层，阻断管道与外部环境之间的能量交换，从而获得相应的保温效果。其中，管道成型和保温技术中的管道采用PE外保护管和管道形成保温系统，将聚氨酯泡沫塑料灌入外层保护管与PE外管之间的环形空间，最终形成整个保温管[3]。一次性成型保温技术也是一种应用较为广泛的保温形式。该工艺将放置在保护层和硬质发泡保温成型生产线上，通过防腐性能检测管道实现一次性成型处理。管道的焊接位置是保温的薄弱环节。管道焊接保温技术是指管道焊接连接完成后的防腐保温初始处理，管道防腐保温端部的防腐和保温，以及保温材料在专用容器中的混合过程。材料发泡完成后形成聚氨酯泡沫，材料固化后用修补套构建保温层。

2.化工防腐保温优化设计研究

2.1防腐层和保温层的选择

在管道防腐涂料的选择过程中，应首先选择性能良好的防腐涂料。涂料的选择应考虑其保温性、稳定性、耐久性、机械强度、耐腐蚀性等，同时还要考虑涂料材料的实际应用，以便于施工和现场联合涂装作业。管道涂料选择合理性的主要评价标准包括原料、涂料工艺、使用寿命、成本等。首先，为了保证管道的防腐性能是合理的，它可以保证涂层有合理的使用寿命。同时要考虑涂料选择的经济性，以降低工程造价。在管道保温层的设计和施工中，保温材料的选择应以导热系数低、保温性能好为基本性能指标，尽量保证材料的力学性能和化学稳定性。目前常用的管道保温材料有硬质聚氨酯泡沫、玻璃纤维被、疏水性硬质岩棉壳等。在使用此类保温材料的过程中，应充分考虑保温层与管道防腐涂层的适应性，从而形成一个协调的防腐保温系统。保温层的厚度应尽量根据经济厚度的计算结果来确定。对于某些特殊的外部环境温度条件，可适当增加保温层厚度。

2.2阴极保护优化设计

在化工管道的阴极保护中，通常采用强制电流法来提高管道的整体防腐性能。具体的优化设计过程要实现以下两个目标：1.外部电流水平应适应化工管道防腐要求，充分满足阴极保护标准要求，并有一定的电流裕量，以适应管道运行条件变化对腐蚀的要求。2.辅助阳极系统应与管道的使用寿命一致，以保证管道的有效性，避免外部腐蚀，辅助阳极应定期检查和更换。

3.衬里管道布置的一般要求的注意事项

衬里管道设计时除了要满足流程的要求，根据所输送介质的压力、温度、流体特性和外部各种荷载等条件布置外，在考虑管道布置时还要统筹规划，做到安全可靠、经济合理，满足施工、操作、维修等方面的要求。

（1）内衬管道应沿地面或架空敷设。必要时可敷设在坡度不小于2‰的沟槽中。管道敷设应有一定的坡度，避免介质在管道中积累。管道应采用“逐级高”或“逐级低”的无袋布置，否则应根据运行维护要求设置放空、放净。

（2）内衬管上的法兰不应布置在设备、泵及运行通道上方，以免对人及设备造成伤害。若不可避免，应在法兰连接处增加安全防护措施。

（3）衬管应考虑支撑点的位置，应靠近法兰接头和阀门，尽量采用卡箍式支撑和吊架。如必须采用焊接型式，应在衬里操作前进行焊接。

（4）多层管廊上输送腐蚀性介质的非金属内衬管道应布置在下层。

（5）内衬管道不得布置在临近高温管道的位置，也不得布置在高温管道上方有热影响的位置。内衬管不得靠近没有保温的热介质管，以免损伤内衬。

3.1衬里管段长度的设置

非金属衬里直管及其部件的端部由金属法兰连接，现场施工中可自由切割和焊接。内衬管在厂家按图纸加工，整体交付。为保证管道设计和三维建模的顺利进行，便于后续采购、制造、安装、维护和更换，在设计初期对内衬管段长度和规格进行统一规范。在催化剂生产装置废气处理项目中，根据前期生产运行经验和HG/T20538等相关标准规范，最终设计的标准长度为100，200，300，500，1000，2000mm。内衬钢管规格较少，便于施工单位对材料进行备份，避免因施工错误导致设计长度与现场不符，大量更换内衬钢管，造成浪费。

3.2衬里管线调节段的设置

由于非金属管道的安装有特殊要求，所以在非金属管道的安装上应给予更多的重视。为便于现场安装，可将衬里管道的直管及管道组成件一端连接型式设置为固定法兰，另一端为松套法兰。松套法兰包括对焊和平焊两种。由于它们之间密封面的厚度不同，在项目采购时应确定直管活套端法兰的形式，以确定螺栓长度。一般情况下，如果管道方向是三个方向的，管件一端和直管段应设置疏松法兰。特殊角度弯头或衬管旋转一定角度后安装时，应考虑法兰螺栓孔数和旋转角度的可行性。为避免因设计失误而导致安装失败，建议采用松套法兰。

3.3衬里管的冲洗、吹扫

衬里管道应设置冲洗、吹扫管线。当管内流体为酸、碱等腐蚀性介质时，拆卸或检修之前首先要进行冲洗、吹扫，冲洗水不能乱排，需通过专门的收集管道进行收集处理。当衬里管道内介质为浆液时，为防止装置停车时浆液积聚在管道内堵塞管道和阀件，在浆液管道靠近设备管口处应设置冲洗、吹扫管线，以便浆液从管道中排出。管线上可能出现浆液聚集、堵塞的阀门、管件处应考虑设置冲洗、吹扫措施，并滿足PID要求。浆液管道的冲洗或吹扫管道应从浆液管的顶部接入，且第一道切断阀宜靠近主管，以避免出现死区。

3.4阀门设置、调节阀配管

衬管阀门应该水平安装在最高位置。当管道有分支时，应将阀门设置在分支汇合处附近，以减少盲区。调节阀应设置在管路的最高点，这样在关闭调节阀时，调节阀两侧的浆体可以排出，防止堵塞。冲洗管路应设置在控制阀前管路的最低点，定期冲洗掉控制阀前的沉