化工機械設計中材料分析

張銳（邢臺市新光工程技術有限責任公司,河北邢臺054000）

化工機械設計中材料分析

張銳
（邢臺市新光工程技術有限責任公司,河北邢臺054000）

摘要：近年來，我國的經濟實力得到顯著的提高，這在一定程度上影響著工業發展的進度。在工業發展過程中，化工機械設備已經成為不可缺少的重要部分，要保障工程項目的正常生產以及運作，就要保障機械設備的正常運行。本文就化工機械設計中的材料進行簡要的分析。

關鍵詞：化工機械設計；材料；分析??

在工程項目的運作過程中，化工機械設備長期處于一個密閉的工作環境中，因此，化工設備極容易被腐蝕，從而影響到化工設備的多種性能，減少設備的使用壽命。在化工設備的設計中，如何選擇合適的材料，降低設備的腐蝕程度，延長設備的使用壽命，已經成為人們關注的關鍵問題。

1在化工機械設計中做好碳素鋼與合金鋼材料的選擇

在化工設備中，要求機械零部件要具備一定程度的韌性以及強度，這樣才能滿足機械運行中的各種機械性能、化學性能以及物理性能的要求。要做好材料選擇工作，就必須對材料的韌性以及強度做出充分的考慮。同時，還要考慮材料在加工過程中的可操作性和安全性。

在當化工機械設計材料市場中，碳素鋼已經成為廣泛應用的材料，它不僅成本低，同時具有較好的加工性能和操作性能。但是，碳素鋼本身也存在一定的缺陷，這種材料的強度以及韌性比較低，最重要的是中等以上的材料無法順利的進行熱處理加工淬透作業，這些缺陷使影響了碳素鋼在化工機械設計中的使用。為了提高碳素鋼的強度以及韌性，可以在碳素鋼中加入一定比例的合金元素，這時就可以形成一種新的材料，即合金鋼。與碳素鋼相比，合金鋼的韌性以及強度得到很大的提升，除此之外，合金鋼還有很多碳素鋼所沒有的優勢，比如耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等。雖然如此，一般情況下碳素鋼還是首先選擇的材料，只有在零件的橫截面積較大、需要對材料進行淬透及材料外載荷應力較大的情況下才可以使用合金鋼。

2在選擇機械設計材料時要參考機械材料零件的制作工藝

在機械生產或者是加工作業中，不同的加工處理技術對機械設計中材料應用的要求不同。比如焊接工藝要考慮材料的抗壓性以及冷鐓性，鑄造工藝要求機械設計的材料具備較高的流動性、收縮性以及吸氣性[1]。在進行熱處理工藝時，要對機械材料的淬透性、過熱敏感性、氧化脫碳性進行充分的考慮，切削工藝則要求材料有便于切削的特點。所以，具體選擇使用哪一種材料，要以機械材料零部件的制造工藝為選擇的依據。

零件是機械最基本的組成部分，在對零件進行設計時，一方面要對零件的成本進行控制，同時，還要保證其具備正常的工作能力。零件抵抗可能失效的能力被稱為工作能力，不管在任何情況下，零件一旦喪失工作能力，就意味著零件失效。所以在選擇材料時，要保證零件有足夠的工作能力，同時對材料費用進行考慮，盡量減少材料費用。除此之外，為了盡量減少經濟支出，還要保障零件有良好的制造工藝，將設計程序簡化也可以達到降低成本的目的。

3以材料的荷載性能的大小作為機械設備選材的標準

通常情況下，材料的外載荷性能與失效零部件性能之間存在著一定的矛盾，主要表現為化工機械材料的外載荷性能很容易造成機械設計的部分元件失效，但是機械的零部件所具備的性能卻能夠有效的防止這種零件的失效。所以在化工機械選擇材料時，要對材料的載荷性能大小進行充分的考慮。

通常在外載荷力的作用下，機械零部件容易發生扭轉的現象，當零部件發生扭曲時，應力大都集中在材料的表層。這就說明，零部件的控制效果是由材料表面的性能決定的。所以在選擇機械設備的材料時，首先要考慮機械材料承受載荷力的情況。如果確定材料需要承受一定的載荷力，那么此時就要根據承受荷載力的情況對材料進行適當加工。材料加工的方式主要有兩種：低碳鋼滲碳或者是中碳鋼調質[2]。對于一些材料來說，材料本身可以承受一定的拉伸和壓縮作用，同時由于是零件的橫截面受到外載荷力作用，所以橫截面應力比較均勻，在這種情況下，只有性能分布比較均勻的材料才能用來進行機械設備的設計。

4在機械設計中選擇耐腐蝕的材料

腐化已經成為化工機械設備常見的問題，在日常工作中，如果化工設備經常與空氣和水汽接觸，那么就很容易發生化學反應，使化工機械設備出現腐蝕的現象，一旦化工機械設備出現腐蝕，設備的外表色澤會發生一定的改變，其內部性能也會受到嚴重的影響，從而降低設備的工作效率，減少其使用壽命，進而影響到整個化工工程的進度，所以，在化工機械設計中，要注意選擇耐腐蝕的材料。材料要具備一定的耐腐蝕性，這是與化工產品的生產要求相一致的，同時要保持化工設備的穩定運行以及流暢性，防止因為部分零件被腐蝕而影響整個工作效率的情況發生，注意要及時發現腐蝕的情況，做好處理措施，不要讓腐蝕積累。最后，要注意外力的保護作用，防止產生新一輪的腐蝕發生。

5在選擇機械設計材料時要注意節能性以及環保性的統一

我國經濟飛速發展的同時，對于資源以及能源的需求也日益增大，應用于機械設計的材料被大量開采，有些材料在今天已經成為稀缺材料，面對與此嚴峻的現狀，在選擇機械設備的設計材料時，要將可持續發展作為機械設計工作的新要求，給予環境保護更多的考慮，同時也要考慮到成本的輸出，做到節能性與環保性的統一[3]。

如果只將注意力放在經濟的發展上，在進行機械設備的設計對那些不可再生的資源進行開發利用，那么將嚴重影響到未來化工生產，所以，在選擇化工設備的材料時，一定要將現階段的環保與節能作為考慮的一部分，開發可再生資源，有效的節約成本以及原材料，盡量節約不可再生資源，避免不必要的浪費。

6結束語

我國的經濟迅速發展的同時，化工工業也得到快速的發展，化工機械設備已經成為影響化工生產的重要因素，其使用壽命以及工作效率影響著化工產業的最終經濟效益。因此，在化工機械設備的設計中，一定要注意材料的選擇。

參考文獻：

[1]薛利娜.化工機械設計中材料的選擇與應用[J].企業導報,2013(03):287.

[2]孫宏新.機械設計中材料的選擇及其應用[J].科技致富向導,2013(35):230.

[3]趙忠國.機械設計中的材料的選擇和應用[J].科技風,2011(17):58.