化工机械设计中材料的选择和应用研究

景小宁 李辉

摘要：化工机械设备的耐用度和性能影响着化工企业的生产效率，直接与企业的产量挂钩，而化工机械设计时所用的材料则直接影响化工机械设备的性能。由于化工产业的特殊性，导致其所使用的机械设备要经常与一些具有化学腐蚀性的东西接触，因此防腐蚀性成为了化工机械设计中材料选择的主要考虑因素。本篇文章就关于化工机械设计中如何对材料进行合适的选择与应用进行了简要的探讨，给出了可行性的建议。

关键词：化工机械;设计材料;选择;应用

想要加强化工机械的质量，使得化工机械的作用能够充分得到发挥，就应该对化工机械材料的选择方面给予一定的重视，以材料选择相应的原则和方法为参考，根据不同的加工方式选择出对应的化工材料，从而提升化工机械的质量，为企业带来可观的经济效益，推动我国经济的发展。

一、化工机械材料的选择

（一）材质可靠，使用安全

设备是化工反应的载体，是生产成败的场所，也是最应当注意安全和运行可靠的地方。因此选用材料要做到万无一失、安全第一。根据国家规定的设计使用年限，在选材料时，要考虑保证材料使用寿命。

（二）易于加工

化工设备总是由材料加工而成的，依据制作工艺选择合适的材料。有些材料在加工过程中，可能导致一些性能恶化，有些材料加工困难等，都不是选材的首选或主要对象，因为材料性能在加工中的变化是不能控制的，而不易加工的材料势必影响造价[1]。

（三）碳素钢和合金钢的优势对比

碳素钢的优点在于适用性强且价格也不算昂贵。如果对机械的使用年限有要求的话可以考虑用合金钢作为机械的合成材料。然而合金钢与碳素钢相比在价格上略贵于碳素钢，因此在材料性能不高的情况下还是优先考虑碳素钢。

（四）载荷型

这是选材最基本的依据，机械材料在使用时通常需要承受各种各样的作用，根据工艺条件和操作条件（如温度、压力、介质、环境等），在机械强度、耐腐蚀和耐溶剂等性能上优先考虑，选用具有足够的强度和塑性、韧性，能耐受介质腐蚀的材料。当所承受的力不算太强时，可以选用一些经济实惠抗压能力不算强的材料，如果是材料在平时使用中需要承受比较强的压力时，可以考虑选取一些有伸缩性的材料从而分散压力不至于损毁材料[2]。

二、材料的运用

（一）经济性和实用性相结合

材料的使用一定要以实际加工的工艺流程为准，不同的生产工艺对材料的性能要求不一样。此外还应该在满足生产工艺要求的前提下尽量降低材料成本，材料选择之后，要制造成设备，其费用不仅是材料费用一项，还包括运杂费、加工费、加工附加费、维护费，以及将来备品备件材料、设备维修的费用等，需综合地从经济上衡量和测算，应立足于选用价廉物美的材料。这就需要企业评估自身的经济承受能力从而选取不仅经济实惠又能满足工艺要求、既满足顾客的要求又为企业节省成本的材料。因此如何将经济性与实用性有机的结合起来是制造上在化工机械设计中应该重视的问题[3]。

（二）防腐蚀的特性要到位

化工设备长期暴露在非封闭的环境之下，非常容易与空气中的水等发生化学反应，从而导致机械设备受到腐蚀。发生腐蚀以后，轻则对机械设备的外观造成损坏，严重的可能会影响到机械设备正常的运转和一些必要的功能受损。因此在机械设计时应选用一些耐腐蚀性较强的材料，或者在设备金属表皮的外部镀上一层膜使得空气中的水汽由于这层镀膜的存在而不能直接和镀膜内的金属接触从而切断发生腐蚀的源头以此来达到防腐蚀的效果。同时在平时的检查维护中一旦发现有腐蚀的现象要尽快做出应对，及时清理出腐蚀的堆积物以免发生更大规模的腐蚀现象，同时应该对那些有腐蚀苗头的现象进行关注，比如一些镀膜因为时间长的缘故发生了破损，相关人员要及时的对镀膜进行修复以绝后患[4]。

（三）重视节能与环保

化工机械设计主要选择金属作为设备的制作材料，当前在材料加工领域可供选择的金属材料有很多种，如果一个化工设备在选材上选择金属种类过于复杂，在进行回收利用时，会给金属材料的分类工作带来难度。因此，我们要求在进行化工机械设计的时候对材料的选择尽量遵循单一性原则，尽量选择单一种类的合金，便于进行分类整理，进行废旧设备的回收利用。考虑到这个因素，在化工机械设计时材料的选取上要尽可能用一些可替代的可再生材料。此外，化工生产中会排放一些污染物或者有害气体，在排放前一定要进行细致的处理达到国家相关规定的排放标准之后才能排放。作为化工行业的一份子不应该只顾自己的利益，而应该考虑整个行业的未来，做到可持续发展。随着国家大力倡导资源节约型社会，对于已经超出使用年限或由于技术进步而淘汰的老旧设备进行材料的重新回收利用也逐渐被人们所关注[5]。

（四）针对载荷性材料的选择

在化工机械设计过程中，材料选择方面首先要考虑的就是材料的载荷性，也就是负重能力，而材料的载荷性又可以分为两方面内容。第一，所需加工的零部件受到外部载荷力的作用，会出现一定的形状扭曲以及变形的情况，并且应力在材料外部较为密集，所以材料的外部性能对零部件的控制有着重要的影响。第二，载荷力作用点会因为材料自身特性不同而变化，例如一些能够轻易受到外力作用的材料，为了使得加工零件受力均匀，载荷力的作用点一般会作用到加工零件的横切面，从而提升机械设计中各工作环节的工作效率。

三、结束语

化工机械的设计中要充分地考虑材料的选取问题，这影响到化工机械设备的性能，进一步影响整个生产作业的进度。在化工机械材料的选取上不仅要考虑成本与实用性的兼顾，还要考虑化工行业的特殊性做到防腐效果不能少，不仅如此，在我国大力倡导节能减排建设可持续发展的社会背景下，化工行业的机械设计材料还要兼顾用一些可再生的能源与材料，从而达到可持续发展的目的。

参考文献：

[1]董秀芹.化工设备设计中材料的选择与应用研究初探[J].民营科技，2014（7）：58-58.

[2]赵晓慧.化工设备设计中材料的选择与应用研究初探[J].北工管理，2017（24）：76-76.

[3]袁小伟.关于机械设計中的材料选择和应用探讨[J].机械工业标准化与质量，2017（6）：42-45.

[4]张柱.关于化工机械设计材料选择标准及问题的探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2018，38（6）.

[5]范宝成，赵磊，荆政霖，等.金属材料在机械设计中的选择与应用[J].硅谷，2013（19）：142-142.