論化工機械設計中材料的選擇

張紅梅 王靜

摘要：隨著中國社會經濟的不斷發展，化工行業逐步加快了自身的發展步伐，從而刺激了社會對化工機械的需求。化學機械是化學品生產和加工中的重要行為者。質量和壽命是化學工業長期發展的基礎，也是影響化學工業經濟效益的關鍵因素。因此，要想提高化工機械的質量，充分發揮化工機械的作用，就必須重視化工機械材料的選擇，要遵循相應的材料選擇原則和方法，根據不同的處理方法選擇相應的化工材料。此外，在選擇化學機械材料時，還必須考慮到化學機械的工作環境，科學合理地選擇某些防腐材料，以便有效地延長化學機械的壽命。

關鍵詞：化工機械;設計;材料選擇;研究分析

前言

近年來，我國社會經濟大幅度發展，影響了化學工業的發展進程。化工機械設備在化工生產中占有非常重要的地位，相關設備的工作效率和使用時間將對化工行業的最終經濟效益產生重大影響。但是，化學設備經常被腐蝕，因為化學設備長期處于封閉的工廠環境中，設備本身也存在材料問題。這種現象影響了化學設備的許多性能，嚴重阻礙了設備的使用壽命。因此，必須了解如何通過技術手段使化學設備具有抗御能力，以及如何選擇所需材料。

一、化工機械設計中材料選擇和應用概述

1.重要性分析

在化學生產過程中，化學設備是影響整個化學生產的一個重要因素。所選材料的適當性與化學設備的用途、安全性和穩定性密切相關。在選擇材料時，不僅要考慮到自己的性能指標，還要考慮到化學設備的應用環境、生產效率和化學企業的生產成本。只有根據性能要求和化工設備的設計工作環境，選擇合適的材料合理使用，化工設備的質量才能滿足生產要求。可以說，化學機械設計中材料的選擇和應用直接影響到化學工業的安全性和效率。

2.化工機械常用的材料介紹

金屬材料。金屬材料由于其相對穩定的物理性質，已成為最常用的工程材料。眾所周知，金屬材料種類繁多，整體硬度高，抗御外力能力強，結構穩定，使用壽命長等。因此，由于金屬的多樣性，在各種加工條件下和在各種行業中，許多機械產品加工和使用了93%以上的金屬。

陶瓷材料。陶瓷有兩個重要成分：氮化硅和碳化硅。它具有高硬度、低結構密度和良好的抗壓性等優點。但是，它也有缺點，例如易受傷害性和高昂的價格。在當今的化學機械中，它被廣泛用于密封機械零件。

聚合物材料。目前，在機械設計中，高頻聚合物材料通常是塑料和合成纖維。它們具有高度的可塑性，可從天然氣或其他物體中提取，并轉化為化學機械所需的材料。一般用于輕材料化學機械。

復合材料。復合材料是一種新型材料，主要通過改變兩種或兩種以上材料的結構，并通過適當的科學、技術或其他手段對其結構進行重組，可分為合金、金屬和非金屬。

二、化工機械設計中材料的選擇

1.金屬材料的選擇

（1）碳鋼的選擇

目前，碳鋼因其優良的力學性能和低的環境腐蝕要求，已廣泛應用于機械設計。化學設備也不例外。碳鋼在室溫下對液氨、濃硫酸和氫氧化鈉溶液具有良好的承載能力。因此，在化學生產中可以使用低濃度硫酸、氫氧化鈉溶液和低含水量液氨碳鋼。機械材料。與其他金屬材料相比，碳鋼因其價格相對較低、資源豐富而得到廣泛應用。即使對于耐腐蝕要求高的化學機械設備，也可以采用不銹鋼等措施噴涂碳鋼材料。

（2）不銹鋼的選擇

由于化學生產的特殊性，化學機械和設備在日常使用中不可避免地會接觸到酸、堿和鹽等各種活性氣體。如果機械設備材料的耐蝕性不足，設備的性能和使用壽命將不可避免地受到嚴重影響。在這種情況下不銹鋼廣泛應用于化工機械設計不銹鋼不僅具有良好的耐蝕性，而且能有效防止鐵離子污染，逐漸成為化工機械設計中常用的金屬材料。

（3）合金鋼

合金鋼是通過添加一定比例的碳鋼基合金元素而制成的鋼。與碳鋼相比，合金鋼的淬火、韌性和強度都有顯著提高。此外，合金鋼具有許多碳鋼所沒有的優點，如耐高溫、耐磨、耐腐蝕等。合金鋼的出現為化工機械設計提供了新的材料選擇。由于合金鋼的成本高于碳鋼，所以只有當碳鋼不能滿足設計要求時，才應優先選用碳鋼。

2.非金屬材料的選擇

（1）石墨的選擇

經過某種處理后，石墨可形成防水石墨，可在低于160℃的溫度和低于0.5Mpa的壓力下長期使用，耐腐蝕性能好，可用于大多數化學生產情況，在大多數環境中具有良好的適用性，具有較低的沸點。此外，石墨材料導熱系數較高，因此廣泛用于換熱器制造。但是，石墨材料的抗拉強度較低，因此一般需要使用其他金屬材料來制造設備外殼，以防止石墨材料制成的化學機械設備受到損壞。

（2）搪玻璃

堆積玻璃對所有濃度的無機酸、有機酸、有機溶劑和低堿具有很強的抵抗力。結合具有良好機械性能的碳鋼，可獲得良好的耐腐蝕性能和良好的機械性能，目前是化工機械設計應用的熱點。但是，玻璃研磨設備也有一些缺點，例如容易受到機械沖擊，以及在突然冷卻和加熱過程中有可能去除瓷器。

3.耐腐蝕材料的選擇

目前，由于化學機械對環境的影響，例如化學設備通常位于化學公司的車間，車間經常暴露于水汽中，從而產生一定的化學反應，使化學設備極易受到腐蝕。一旦化學設備部件腐蝕，不僅會改變設備的外觀，還會影響設備的內部部件，甚至會使化學設備無法使用，從而阻礙化工企業的生產進展。因此，在選擇化學機械設計材料時必須考慮外部腐蝕。在對設備的成本和性能進行合理控制的前提下，應選用耐腐蝕材料，避免出現小損失。此外，還需要加強設備的管理和保護，對設備的腐蝕迅速作出反應，避免腐蝕范圍擴大，這將影響整個化學企業的工作進程。

結束語

綜上所述，只有在化工機械設計中正確選擇和應用材料，才能真正提高化工機械的設計水平和質量。特別是在我國倡導節能減排的現狀下，在化工機械設計中，選擇的材料既要實用又要經濟，還要節約資源，保護環境。只有這樣，才能切實促進中國機械工業的發展，進一步造福中國的經濟和社會發展。

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