进行科学的管道改造设计需要考虑以下几个步骤：

现状调研：首先需要对现有管道系统进行全面调研和评估，包括管道材质、尺寸、流量、压力、使用年限等情况，以了解管道系统的现状和存在的问题。

需求分析：明确管道系统改造的需求和目标，确定改造后的功能要求、性能指标和预算。

设计方案确定：根据现状调研和需求分析，制定合理的管道改造设计方案，包括管道布局、材质选型、管道连接方式、防腐蚀措施等内容。

系统优化：在设计方案确定的基础上，进行管道系统的优化设计，以确保系统的高效性、安全性和可靠性。

材料选择：根据设计方案和系统优化结果，选择适合的管道材料，包括管道本体材料、密封材料、防腐蚀材料等，确保管道系统的长期稳定运行。

施工实施：按照设计方案和材料选择的要求，进行管道改造的施工实施，包括管道安装、连接、测试等工作。

竣工验收：对改造后的管道系统进行验收，检测其性能和安全性，确保改造效果符合设计要求。

运行维护：改造后的管道系统投入使用后，需要进行定期的运行维护，包括管道清洗、防腐蚀管理、泄漏检测等工作，以保证管道系统的长期稳定运行。