Bedeutung des Rohrmaterials und Nachfrage der Industrie
Rohrleitungsmaterialien sind ein wichtiger Bestandteil von Industrie-, Bau- und Energiesystemen, und die Leistung der Materialien kann sich direkt auf die Sicherheit und den Nutzen des gesamten Systems auswirken. In der petrochemischen Industrie werden beispielsweise hochtemperaturbeständige Kohlenstoffstahlrohre für den Transport von Hochtemperaturmedien verwendet, und in der Kommunaltechnik werden HDPE-Rohre eingesetzt, um Leckagen zu vermeiden. Die Szenarien sind jedoch sehr komplex und wandelbar, so dass die wissenschaftliche Auswahl des richtigen Rohrleitungsmaterials zur größten Herausforderung für die Entscheidungsträger geworden ist.
Vergleich der Kerntypen und Eigenschaften von Rohrmaterialien
Materialien für Metallrohre
Kohlenstoffstahl (ASTM A106): Kohlenstoffstahl eignet sich sehr gut für den Einsatz in Umgebungen mit hohem Druck (>10MPa) und hohen Temperaturen (≤450℃), weshalb dieses Material in Prozessrohrleitungen in Raffinerien weit verbreitet ist. Die Festigkeit und Haltbarkeit von Kohlenstoffstahlrohren ist unter extremen Bedingungen hervorragend, aber sie müssen mit einer Innenauskleidung mit Korrosionsschutzschicht kombiniert werden, um die Erosion des Mediums zu verhindern.
Rostfreier Stahl (316L): Aufgrund seiner ausgezeichneten Chrom-Nickel-Legierungszusammensetzung und seiner Widerstandsfähigkeit gegen Chloridionenkorrosion wird es häufig verwendet. Es wird in der Lebensmittelverarbeitung, auf Offshore-Plattformen und in anderen Bereichen eingesetzt.
Materialien für Kunststoffrohre
PVC/CPVC: Dieses Material ist sehr kostengünstig und sehr säure- und laugenbeständig und eignet sich für Laborabwassersysteme. Bei langfristiger Verwendung muss die Temperatur jedoch unter 60°C gehalten werden.
HDPE: Dieses Material ist wegen seiner hohen Flexibilität weit verbreitet und eignet sich daher sehr gut für den Einsatz in Erdbebengebieten, wodurch das Risiko von Rohrleitungsschäden aufgrund von Naturkatastrophen verringert wird.
Rohre aus Verbundwerkstoff
FRP (glasfaserverstärkter Kunststoff): Die Dichte dieses Materials ist sehr gering, nur ein Viertel der Dichte von Stahl, was die strukturelle Belastung reduziert und eine ausgezeichnete Ermüdungsfestigkeit aufweist.
Schlüsselfaktoren für die Auswahl des Rohrmaterials
Analyse der Arbeitsumgebung
Temperatur und Druck : Rohre aus Kohlenstoffstahl neigen in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen (z. B. unter -20 °C) zur Versprödung, daher wird empfohlen, in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen austenitischen Edelstahl oder Nickelbasislegierungen zu verwenden.
Mittlere Korrosivität: Verschiedene chemische Medien haben sehr unterschiedliche korrosive Eigenschaften auf Werkstoffe. Es wird empfohlen, glasfaserverstärkte Kunststoffe (FRP) oder Polypropylen (PP) für den Transport von Salz zu verwenden.
Kosten- und Lebenszyklusanalyse
Anfängliche Kosten: Die anfänglichen Kosten für PVC Die Kosten für PVC-Rohre betragen etwa ein Fünftel der Kosten für Rohre aus rostfreiem Stahl. Daher können PVC-Materialien gewählt werden, wenn das Budget in der Anfangsphase begrenzt ist, aber PVC muss möglicherweise nach zehn Jahren ausgetauscht werden, und die anschließenden Wartungs- und Austauschkosten müssen ebenfalls umfassend berücksichtigt werden.
Wartungskosten: Obwohl die Anschaffungskosten für verzinkte Stahlrohre niedrig sind, sind die Wartungskosten für den Korrosionsschutz sehr hoch, und die jährlichen Wartungskosten können 15% der Gesamtkosten ausmachen.
Anforderungen an die Einhaltung
ASME B31.3: Die Wandstärke des Prozessrohres muss dem Auslegungsdruck nach Sch.-Nr. entsprechen (z.B. Sch 40/80)
ANSI NPS-Norm: Die Nennweite (z. B. NPS 8 entspricht einem Außendurchmesser von 219,1 mm) muss mit den Flansch- und Armaturenspezifikationen übereinstimmen.
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