关于化工机械设计中材料的选择与应用探讨

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摘要：化工机械已经在我国的化工生产中占据了重要的地位，化工机械设备的性能，尤其是其工作效率以及使用寿命都会对化工企业的经济效益造成重要影响。而材料的选择与应用作为化工机械设计的关键内容之一，对化工机械设备的性能以及使用寿命有着直接的影响，需要引起我们充分的重视。

关键词：化工机械设计；材料选择；材料应用

1引言

随着经济和科技的发展，我国的化工产业也取得了飞速的发展和进步，当前应用到化工生产中的机械设备无论从数量上还是从种类上都较过去有了一个显著的提高，这一方面提高了化工生产的效率，但同时也对化工机械的性能提出了更高的要求。现阶段，化工机械已经在我国的化工生产中占据了重要的地位，化工机械设备的性能，尤其是其工作效率以及使用寿命都会对化工企业的经济效益造成重要影响。

因为化工生产的特殊性，决定了化工机械设备往往长期处于一个比较密闭的工厂环境中，如果机械设备本身的材料再应用地不合理，那么就可能导致机械设备发生腐蚀现象，进而对机械设备的工作效率以及使用寿命造成严重的不利影响。鉴于此，我们必须加强对化工机械材料的选择与应用问题的研究，通过合理选择与应用材料来提高化工机械设备的防腐能力，以为化工生产工作的正常开展提供充分的保障。

2化工机械设计中材料的选择

2.1金属材料的选择

1.碳钢的选择

在当前应用到各领域工业生产的机械设备当中，碳钢凭借其优良的力学性能以及对环境腐蚀要求比较低的特性，在机械设计中取得了广泛的应用，化工机械设备自然也不例外。碳钢在常温下对液氨、浓硫酸以及NaOH溶液都具有良好的承装效果，所以在化工生产中，可以选择碳钢作为那些低浓度的浓硫酸、NaOH 溶液及含水量较低的液氨机械的材料。与其他金属材料相比，碳钢的价格比较低而且资源丰富，所以取得了广泛的应用，即使对于那些对抗腐蚀性能要求比较高的化工机械设备，也可以选择碳钢材料并喷涂不锈钢等措施后加以使用。

2.不锈钢的选择

因为化工生产的特殊性，所以化工机械设备在日常使用过程中将不可避免地会接触到酸、碱、盐等各类活性气体，如果机械设备材料的防腐蚀性能又不够好，那么设备的性能以及使用寿命必然会遭受严重影响。在这种背景下，不锈钢在当前的化工机械设计中取得非常广泛的应用。不锈钢不仅具有良好的抗腐蚀性能，而且还能有效避免铁离子的污染，因而正逐渐成为化工机械设计中所普遍采用的一种金属材料。

3.其他金属材料的选择

除了碳钢和不锈钢材料外，钦材和合金也是在化工机械设计中应用比较多的金属材料。一般而言，钦合金具有高比强度、高耐蚀性能等优点，可用于氯化盐、氯化物和强碱等场合使用的化工设备；而镍基合金则多用于那些对抗腐蚀性能要求非常高且工作在高温条件下的机械设备。

2.2非金属材料的选择

1.石墨的选择

石墨在经过一定的处理后可以形成不透性石墨，而不透性石墨在温度低于160℃、压力低于0.5Mpa的条件下可以长期适用，并且具有良好的抗腐蚀性能，可以用于绝大多数化工生产场合，对大部分腐蚀环境也都具有良好的适用性，例如沸点的稀硫酸、氢氟酸、盐酸等。此外，石墨材料还具有良好的热传导性，所以在制作热交换器时也使用地较多。但同时我们也应该看到，石墨材料的塑性以及抗拉强度都比较差，所以为了防止以石墨材料为主的化工机械设备出现损坏，一般需要使用其他金属材料制作设备外壳。

2.搪玻璃的选择

搪玻璃对各种浓度的无机酸、有机酸、有机溶剂及弱碱等介质均有极强抗腐性，通过将其与具有良好力学性能的碳钢材料相结合使用，可以得到良好的抗腐蚀性以及力学性能，是当前化工机械设计中的一个研究和应用热点。当然，搪玻璃设备也存在一些缺点，如在遭受机械冲击时极易发生破碎，在骤冷和骤热的变化过程中还可能发生脱瓷的问题等，这些缺点在选择应用搪玻璃材料时应该加以重视。

3.玻璃钢及塑料材料的选择

玻璃钢是一种增强型塑料，其相对密度在1.5～2.0之间，抗腐蚀性能优良，对水、大气以及普通浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都具有良好的抵抗能力。现阶段，在化工机械设计中，经常使用玻璃钢来作为通风管路、凉水塔外壳以及盐酸贮灌的材料，但玻璃钢材料也具有一些缺点，如其不能用作高温工作条件下的化工机械设备等。

3化工机械设计中材料的应用

1.追求适用性与经济性的统一

在化工机械设计中，材料的应用要追求适用性与经济性的统一。一方面，在机械设计中，材料的应用应以化工机械的制造工艺为标准，根据机械设备制造加工工艺的不同，应选择合适的材料。如切削工艺要求材料的应用应当符合切削作业的可操作性特征；铸造工艺要求材料的应用应当向高吸气、高收缩、高流动方向转变等。另一方面还应强调材料应用的经济性，有些材料虽然各方面性能都非常好，但其成本较高，全部采用可能会大幅度增加化工机械设备的成本，此时不妨在一些关键接触部位使用性能较高的材料，而其他部位选择性能较好而成本又较低的材料，以最大限度地对化工机械设备的加工制造成本进行控制。

2.做好防腐保护

在进行防腐处理时，首先要从材料的选择以及加工工艺上进行设计。如选择耐腐蚀性较强的材料，尽量减少形状非常复杂、易于积尘的零部件结构设计等，从而达到减缓腐蚀发生的目的。具体而言，化工机械设计中的防腐保护需要重点考虑以下几个方面的问题：（1）设备的结构尽量简单化。避免化工机械设备及其零部件的结构设计过于复杂，要对结构尽量进行简化，同时避免零部件装配时出现缝隙。（2）涂抹防锈漆。化工机械设备的表面应涂抹质量较好的防锈漆。（3）确保不存在水汽淤积现象。在对化工机械进行设计时，尽量避免出现凹孔，有的设备考虑到工作特性应设置专门的排水系统，以尽量减少水汽的淤积。（4）保证工作的连贯性。化工机械设备在加工制造过程中可能需要用到焊接工艺，此时一定确保焊接的连贯性，避免因焊接不连贯而造成的质量缺陷发生。现实中，机械加工制造过程中的不连贯之处往往可能成为缺陷点，而这些缺陷点恰恰是腐蚀容易发生的位置。（5）合理化的防腐处理。由于化工机械设备的缝隙处非常容易发生腐蚀现象，所以除了需要在设计阶段避免装配缝隙的出现外，在零部件间的主要结合位置应该进行一些合理化的防腐处理，以有效防止缝隙处腐蚀问题的出现。

3.强调节能性和环保性

近年来，我国的工业生产水平取得了突飞猛进的发展，但这同时也造成了对环境资源的大量消耗，当前应用于化工机械设计中的很多材料的储量已经极其稀少，有的甚至可能已经被开采殆尽。这就要求我们在进行化工机械设计时，要将材料应用的环保节能性考虑在内，不能一味地只追求化工机械的使用性能和工作效率，以达到促进化工产业乃至于整个社会实现可持续发展的目的。

4结束语

化工机械设备在化工生产中发挥着不可替代的作用，其使用性能和寿命对化工企业的经济效益有着非常重要的影响。而材料的选择与应用作为化工机械设计的关键内容之一，对化工机械设备的性能以及使用寿命有着直接的影响，需要引起我们充分的重视。

参考文献

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