論化工機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇

張紅梅 王靜

摘要：隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，化工行業(yè)逐步加快了自身的發(fā)展步伐，從而刺激了社會對化工機(jī)械的需求?；瘜W(xué)機(jī)械是化學(xué)品生產(chǎn)和加工中的重要行為者。質(zhì)量和壽命是化學(xué)工業(yè)長期發(fā)展的基礎(chǔ)，也是影響化學(xué)工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素。因此，要想提高化工機(jī)械的質(zhì)量，充分發(fā)揮化工機(jī)械的作用，就必須重視化工機(jī)械材料的選擇，要遵循相應(yīng)的材料選擇原則和方法，根據(jù)不同的處理方法選擇相應(yīng)的化工材料。此外，在選擇化學(xué)機(jī)械材料時，還必須考慮到化學(xué)機(jī)械的工作環(huán)境，科學(xué)合理地選擇某些防腐材料，以便有效地延長化學(xué)機(jī)械的壽命。

關(guān)鍵詞：化工機(jī)械;設(shè)計(jì);材料選擇;研究分析

前言

近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)大幅度發(fā)展，影響了化學(xué)工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程?；C(jī)械設(shè)備在化工生產(chǎn)中占有非常重要的地位，相關(guān)設(shè)備的工作效率和使用時間將對化工行業(yè)的最終經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生重大影響。但是，化學(xué)設(shè)備經(jīng)常被腐蝕，因?yàn)榛瘜W(xué)設(shè)備長期處于封閉的工廠環(huán)境中，設(shè)備本身也存在材料問題。這種現(xiàn)象影響了化學(xué)設(shè)備的許多性能，嚴(yán)重阻礙了設(shè)備的使用壽命。因此，必須了解如何通過技術(shù)手段使化學(xué)設(shè)備具有抗御能力，以及如何選擇所需材料。

一、化工機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇和應(yīng)用概述

1.重要性分析

在化學(xué)生產(chǎn)過程中，化學(xué)設(shè)備是影響整個化學(xué)生產(chǎn)的一個重要因素。所選材料的適當(dāng)性與化學(xué)設(shè)備的用途、安全性和穩(wěn)定性密切相關(guān)。在選擇材料時，不僅要考慮到自己的性能指標(biāo)，還要考慮到化學(xué)設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境、生產(chǎn)效率和化學(xué)企業(yè)的生產(chǎn)成本。只有根據(jù)性能要求和化工設(shè)備的設(shè)計(jì)工作環(huán)境，選擇合適的材料合理使用，化工設(shè)備的質(zhì)量才能滿足生產(chǎn)要求?？梢哉f，化學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用直接影響到化學(xué)工業(yè)的安全性和效率。

2.化工機(jī)械常用的材料介紹

金屬材料。金屬材料由于其相對穩(wěn)定的物理性質(zhì)，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(qiáng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(yè)中，許多機(jī)械產(chǎn)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(jié)構(gòu)密度和良好的抗壓性等優(yōu)點(diǎn)。但是，它也有缺點(diǎn)，例如易受傷害性和高昂的價格。在當(dāng)今的化學(xué)機(jī)械中，它被廣泛用于密封機(jī)械零件。

聚合物材料。目前，在機(jī)械設(shè)計(jì)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(zhuǎn)化為化學(xué)機(jī)械所需的材料。一般用于輕材料化學(xué)機(jī)械。

復(fù)合材料。復(fù)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(jié)構(gòu)，并通過適當(dāng)?shù)目茖W(xué)、技術(shù)或其他手段對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組，可分為合金、金屬和非金屬。

二、化工機(jī)械設(shè)計(jì)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(yōu)良的力學(xué)性能和低的環(huán)境腐蝕要求，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)?；瘜W(xué)設(shè)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(xué)生產(chǎn)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(jī)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(yīng)用。即使對于耐腐蝕要求高的化學(xué)機(jī)械設(shè)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(xué)生產(chǎn)的特殊性，化學(xué)機(jī)械和設(shè)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(jī)械設(shè)備材料的耐蝕性不足，設(shè)備的性能和使用壽命將不可避免地受到嚴(yán)重影響。在這種情況下不銹鋼廣泛應(yīng)用于化工機(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)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(qiáng)度都有顯著提高。此外，合金鋼具有許多碳鋼所沒有的優(yōu)點(diǎn)，如耐高溫、耐磨、耐腐蝕等。合金鋼的出現(xiàn)為化工機(jī)械設(shè)計(jì)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(dāng)碳鋼不能滿足設(shè)計(jì)要求時，才應(yīng)優(yōu)先選用碳鋼。

2.非金屬材料的選擇

（1）石墨的選擇

經(jīng)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(shù)化學(xué)生產(chǎn)情況，在大多數(shù)環(huán)境中具有良好的適用性，具有較低的沸點(diǎn)。此外，石墨材料導(dǎo)熱系數(shù)較高，因此廣泛用于換熱器制造。但是，石墨材料的抗拉強(qiáng)度較低，因此一般需要使用其他金屬材料來制造設(shè)備外殼，以防止石墨材料制成的化學(xué)機(jī)械設(shè)備受到損壞。

（2）搪玻璃

堆積玻璃對所有濃度的無機(jī)酸、有機(jī)酸、有機(jī)溶劑和低堿具有很強(qiáng)的抵抗力。結(jié)合具有良好機(jī)械性能的碳鋼，可獲得良好的耐腐蝕性能和良好的機(jī)械性能，目前是化工機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用的熱點(diǎn)。但是，玻璃研磨設(shè)備也有一些缺點(diǎn)，例如容易受到機(jī)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(xué)機(jī)械對環(huán)境的影響，例如化學(xué)設(shè)備通常位于化學(xué)公司的車間，車間經(jīng)常暴露于水汽中，從而產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng)，使化學(xué)設(shè)備極易受到腐蝕。一旦化學(xué)設(shè)備部件腐蝕，不僅會改變設(shè)備的外觀，還會影響設(shè)備的內(nèi)部部件，甚至?xí)够瘜W(xué)設(shè)備無法使用，從而阻礙化工企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)展。因此，在選擇化學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)材料時必須考慮外部腐蝕。在對設(shè)備的成本和性能進(jìn)行合理控制的前提下，應(yīng)選用耐腐蝕材料，避免出現(xiàn)小損失。此外，還需要加強(qiáng)設(shè)備的管理和保護(hù)，對設(shè)備的腐蝕迅速作出反應(yīng)，避免腐蝕范圍擴(kuò)大，這將影響整個化學(xué)企業(yè)的工作進(jìn)程。

結(jié)束語

綜上所述，只有在化工機(jī)械設(shè)計(jì)中正確選擇和應(yīng)用材料，才能真正提高化工機(jī)械的設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量。特別是在我國倡導(dǎo)節(jié)能減排的現(xiàn)狀下，在化工機(jī)械設(shè)計(jì)中，選擇的材料既要實(shí)用又要經(jīng)濟(jì)，還要節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。只有這樣，才能切實(shí)促進(jìn)中國機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，進(jìn)一步造福中國的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐榮剛，肖金健.論化工機(jī)械設(shè)計(jì)中的材料選擇和應(yīng)用[J].化工管理，2017，（24）：204.

[2]張柱.關(guān)于化工機(jī)械設(shè)計(jì)材料選擇標(biāo)準(zhǔn)及問題的探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2018，38（06）：9-10.

[3]王蔚.化工機(jī)械設(shè)計(jì)中材料分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2016，000（022）：159-160.