化工機械設計中材料的選擇和應用研究

景小寧 李輝

摘要：化工機械設備的耐用度和性能影響著化工企業的生產效率，直接與企業的產量掛鉤，而化工機械設計時所用的材料則直接影響化工機械設備的性能。由于化工產業的特殊性，導致其所使用的機械設備要經常與一些具有化學腐蝕性的東西接觸，因此防腐蝕性成為了化工機械設計中材料選擇的主要考慮因素。本篇文章就關于化工機械設計中如何對材料進行合適的選擇與應用進行了簡要的探討，給出了可行性的建議。

關鍵詞：化工機械;設計材料;選擇;應用

想要加強化工機械的質量，使得化工機械的作用能夠充分得到發揮，就應該對化工機械材料的選擇方面給予一定的重視，以材料選擇相應的原則和方法為參考，根據不同的加工方式選擇出對應的化工材料，從而提升化工機械的質量，為企業帶來可觀的經濟效益，推動我國經濟的發展。

一、化工機械材料的選擇

（一）材質可靠，使用安全

設備是化工反應的載體，是生產成敗的場所，也是最應當注意安全和運行可靠的地方。因此選用材料要做到萬無一失、安全第一。根據國家規定的設計使用年限，在選材料時，要考慮保證材料使用壽命。

（二）易于加工

化工設備總是由材料加工而成的，依據制作工藝選擇合適的材料。有些材料在加工過程中，可能導致一些性能惡化，有些材料加工困難等，都不是選材的首選或主要對象，因為材料性能在加工中的變化是不能控制的，而不易加工的材料勢必影響造價[1]。

（三）碳素鋼和合金鋼的優勢對比

碳素鋼的優點在于適用性強且價格也不算昂貴。如果對機械的使用年限有要求的話可以考慮用合金鋼作為機械的合成材料。然而合金鋼與碳素鋼相比在價格上略貴于碳素鋼，因此在材料性能不高的情況下還是優先考慮碳素鋼。

（四）載荷型

這是選材最基本的依據，機械材料在使用時通常需要承受各種各樣的作用，根據工藝條件和操作條件（如溫度、壓力、介質、環境等），在機械強度、耐腐蝕和耐溶劑等性能上優先考慮，選用具有足夠的強度和塑性、韌性，能耐受介質腐蝕的材料。當所承受的力不算太強時，可以選用一些經濟實惠抗壓能力不算強的材料，如果是材料在平時使用中需要承受比較強的壓力時，可以考慮選取一些有伸縮性的材料從而分散壓力不至于損毀材料[2]。

二、材料的運用

（一）經濟性和實用性相結合

材料的使用一定要以實際加工的工藝流程為準，不同的生產工藝對材料的性能要求不一樣。此外還應該在滿足生產工藝要求的前提下盡量降低材料成本，材料選擇之后，要制造成設備，其費用不僅是材料費用一項，還包括運雜費、加工費、加工附加費、維護費，以及將來備品備件材料、設備維修的費用等，需綜合地從經濟上衡量和測算，應立足于選用價廉物美的材料。這就需要企業評估自身的經濟承受能力從而選取不僅經濟實惠又能滿足工藝要求、既滿足顧客的要求又為企業節省成本的材料。因此如何將經濟性與實用性有機的結合起來是制造上在化工機械設計中應該重視的問題[3]。

（二）防腐蝕的特性要到位

化工設備長期暴露在非封閉的環境之下，非常容易與空氣中的水等發生化學反應，從而導致機械設備受到腐蝕。發生腐蝕以后，輕則對機械設備的外觀造成損壞，嚴重的可能會影響到機械設備正常的運轉和一些必要的功能受損。因此在機械設計時應選用一些耐腐蝕性較強的材料，或者在設備金屬表皮的外部鍍上一層膜使得空氣中的水汽由于這層鍍膜的存在而不能直接和鍍膜內的金屬接觸從而切斷發生腐蝕的源頭以此來達到防腐蝕的效果。同時在平時的檢查維護中一旦發現有腐蝕的現象要盡快做出應對，及時清理出腐蝕的堆積物以免發生更大規模的腐蝕現象，同時應該對那些有腐蝕苗頭的現象進行關注，比如一些鍍膜因為時間長的緣故發生了破損，相關人員要及時的對鍍膜進行修復以絕后患[4]。

（三）重視節能與環保

化工機械設計主要選擇金屬作為設備的制作材料，當前在材料加工領域可供選擇的金屬材料有很多種，如果一個化工設備在選材上選擇金屬種類過于復雜，在進行回收利用時，會給金屬材料的分類工作帶來難度。因此，我們要求在進行化工機械設計的時候對材料的選擇盡量遵循單一性原則，盡量選擇單一種類的合金，便于進行分類整理，進行廢舊設備的回收利用。考慮到這個因素，在化工機械設計時材料的選取上要盡可能用一些可替代的可再生材料。此外，化工生產中會排放一些污染物或者有害氣體，在排放前一定要進行細致的處理達到國家相關規定的排放標準之后才能排放。作為化工行業的一份子不應該只顧自己的利益，而應該考慮整個行業的未來，做到可持續發展。隨著國家大力倡導資源節約型社會，對于已經超出使用年限或由于技術進步而淘汰的老舊設備進行材料的重新回收利用也逐漸被人們所關注[5]。

（四）針對載荷性材料的選擇

在化工機械設計過程中，材料選擇方面首先要考慮的就是材料的載荷性，也就是負重能力，而材料的載荷性又可以分為兩方面內容。第一，所需加工的零部件受到外部載荷力的作用，會出現一定的形狀扭曲以及變形的情況，并且應力在材料外部較為密集，所以材料的外部性能對零部件的控制有著重要的影響。第二，載荷力作用點會因為材料自身特性不同而變化，例如一些能夠輕易受到外力作用的材料，為了使得加工零件受力均勻，載荷力的作用點一般會作用到加工零件的橫切面，從而提升機械設計中各工作環節的工作效率。

三、結束語

化工機械的設計中要充分地考慮材料的選取問題，這影響到化工機械設備的性能，進一步影響整個生產作業的進度。在化工機械材料的選取上不僅要考慮成本與實用性的兼顧，還要考慮化工行業的特殊性做到防腐效果不能少，不僅如此，在我國大力倡導節能減排建設可持續發展的社會背景下，化工行業的機械設計材料還要兼顧用一些可再生的能源與材料，從而達到可持續發展的目的。

參考文獻：

[1]董秀芹.化工設備設計中材料的選擇與應用研究初探[J].民營科技，2014（7）：58-58.

[2]趙曉慧.化工設備設計中材料的選擇與應用研究初探[J].北工管理，2017（24）：76-76.

[3]袁小偉.關于機械設計中的材料選擇和應用探討[J].機械工業標準化與質量，2017（6）：42-45.

[4]張柱.關于化工機械設計材料選擇標準及問題的探討[J].中國石油和化工標準與質量，2018，38（6）.

[5]范寶成，趙磊，荊政霖，等.金屬材料在機械設計中的選擇與應用[J].硅谷，2013（19）：142-142.