關于金屬材料理化特性化工設備節能工藝的探討

魏平霞

（甘肅能源化工職業學院，甘肅 蘭州 730207）

在化工設備節能工藝研究的過程中，首先要進行金屬材料理化特性的研究。其包括金屬光澤、導電性、延展性、顏色、狀態等多個方面。金屬材料是化工設備的主要應用材料，其物理和化學性能與設備性能有直接關系。簡單來說，高速鋼的導熱性能不高，所以在鍛造的過程中需要控制加熱速度，使溫度緩慢上升，否則會出現裂紋，影響設備質量。所以，在化工設備節能工藝改進和優化方面，也要充分考慮金屬材料的理化特性，根據其具體特性采取相應的改進措施。

1 金屬材料理化特性概述

所謂的金屬的理化特性，就是金屬的物理特性和化學特性，其包括多方面的內容。如，金屬光澤、導電性、導熱性、顏色、狀態等等。通常，大部分金屬都會有金屬光澤，金子會呈現出金黃色的光澤、銀會呈現出銀白色的光澤等等；在導電和導熱性方面，銅的導電性能較好、銀的導熱性較好。不過，大部分金屬都具有導電和導熱性，但并不絕對；在延展性方面，金具有較好的延展性，可以進行拉伸和壓縮；在顏色方面，不同的金屬有不同的顏色，如鎂是灰色、鐵是黑色等等；在狀態方面，除了汞以外，所有金屬在常溫狀態下都是固體。在各類金屬中，熔點最高的金屬是鎢，硬度最高的金屬是鉻。利用金屬材料的理化特性，可以進行設備的改良和優化，對加工工藝也有一定的影響。

2 金屬材料在化工設備節能工藝中的應用作用

（1）金屬熱處理的影響。所謂金屬熱處理，就是將選好的金屬工件放到某種介質之中，然后進行加熱，在加熱到一定溫度之后，再保溫一段時間，然后冷卻[1]。在各個處理環節結束后，金屬材料的表面、組織結構可能會發生變化，金屬的性能也會隨之改變。通過這種方式，來滿足工藝生產中的各類要求。已經經過處理的金屬在結構、性質方面會發生改變，將其用于化工設備中，可能會達到節能的效果。例如，采用外加電源保護法對金屬進行處理，將處理后的金屬用于化工設備制造，此類設備的腐蝕面相對較少，可以減少處理腐蝕問題的成本費用，也能在一定程度上延長設備的使用壽命。

（2）常用的金屬材料加工工藝。在化工設備制造的過程中，金屬材料的加工工藝主要有兩種，一種是零加工，另一種是熱加工。冷加工包括磨、鉗等具體的加工形式。熱加工則包括鍛造、鍛壓等具體的加工形式。具體還可以分為鍛造、沖壓的加工方式，這兩種加工方式都是變形加工[2]。鍛造工藝的發展歷史較長，有很豐富的經驗和成熟的技藝，主要利用捶打、擠壓的方式來改變金屬原本的造型，使其成為可用的工件。沖壓主要采用沖擊、擠壓的處理方式，普遍應用在鎢煙囪錐度要求較高的零件加工工藝中，這種加工方式具有成本低、效果好的特點，也是比較常用的工藝技術。

（3）常用的金屬處理方法。根據加工的目的、需求、技術水平等條件，可以采用不同的金屬處理方式。常見的金屬處理方法主要有4種，分別是：鑄造、切割、冶金和焊接。所謂鑄造，就是對金屬進行熔融處理，獲得到金屬熔液之后，將這個熔液倒入鑄型模具之中，在熔液冷卻凝結之后，可以獲得與模具形狀相同的金屬工件。金屬制造工藝對機械化的要求較低，所以在生產的過程中不會消耗過多的能量。不僅如此，金屬鑄件具有性能穩定、表面光滑、工藝簡單等特點，是比較常用的金屬處理方法；在切割方面，主要利用機床等機械設備進行坯料、工件的切割處理，以此改變工件的規格尺寸，使工件可以滿足使用要求。切削加工也是比較常見的金屬加工方式，普遍用于機械制造行業之中，可以保障工件精度和表面光滑度，深受機械制造行業的青睞；在冶金方面。

粉末冶金不僅可以采用金屬材料，也可以采用非金屬材料，通過多個化工工藝處理環節之后，可以生成新的金屬材料，也可以生成復合材料，能夠進步滿足工藝制造與生產對各類材料的需求。粉末冶金對金屬成分偏聚、締結不均勻等問題有很好的處理效果，普遍在化工工業、納米科技、新材料研究等行業領域中應用；所謂金屬焊接，就是在高溫、高壓、加熱等狀態下，將金屬或熱塑性材料連接在一起，然后制造出新的工件。在機械制造的過程中，焊接是十分重要的環節，其是制造的根本，會直接影響產品性能。所以，改善焊接質量可以提升化工設備的性能，從而延長設備的使用壽命。

3 金屬材料理化特性化工設備節能工藝研究

3.1 化工設備降耗節能的方法

化工設備使用的主體材料普遍對酸堿性有很高的要求，有很多材料都適用于化工設備的生產和制造，但大部分金屬材料的成本較高，如果應用這些材料，會造成整體制造工藝成本的上升，不符合可持續發展的理念。所以，要找到合適的金屬材料來代替原本價格高昂的金屬材料，適當進行加工處理，使其理化特性可以滿足制造和生產的需求。例如，應用化學腐蝕原理，采用鈍化、電鍍等處理方式，將化工主體設備的抗腐蝕能力提升，控制反應物對設備的腐蝕和影響，從而有效減少設備的損耗；在節能方面，也要充分利用金屬的理化特性。其中，導熱性是最常用的一種特性，利用金屬的導熱性可以收集化工設備在使用過程中產生的熱量，并將這些熱量貯存起來[3]。大部分具有良好導熱性的金屬，同時也具有良好的散熱性，如銀、銅、鋅等等，可以對化學反應過程中產生的熱量進行收集，從而實現能源的節約和循環利用。例如，制作散熱器、換熱器，以此提升設備散熱、換熱的效率，增強設備的節能效果。

3.2 化工工藝降耗節能的方法

在工藝技術方面，要實現降耗節能可以從反應時間、工藝過程兩個方面入手。在反應時間方面，使用熱管換熱器可以提升反應效率，進而減少設備在反應過程中損耗的熱量和時間，也能減少冷熱水交換時物質分離損耗的能量。熱交換管可以提升能量的使用效率，具有靈活性強的特點。在熱分餾的過程中，可以選擇蒸餾的處理方式，以此減少堵灰、能量損耗等情況，實現節能的目的；在降耗方面，可以利用金屬性質對熱泵的熱收集能力進行強化，從而提升設備的節能效果。例如，熱泵本身就具有很高的能量，可以對介質中的熱量進行凝聚，從而減少產品分離過程中出現的損耗問題，確保熱循環系統在升溫過程中，整個體系能保持穩定。

4 結語

綜上所述，加強對金屬材料理化特性的研究與分析，有利于化工設備節能工藝的優化與完善。在實際應用的過程中，對金屬的導熱、導電等性能的利用比較普遍。