论化工机械设计中材料的选择

张红梅 王静

摘要：随着中国社会经济的不断发展，化工行业逐步加快了自身的发展步伐，从而刺激了社会对化工机械的需求。化学机械是化学品生产和加工中的重要行为者。质量和寿命是化学工业长期发展的基础，也是影响化学工业经济效益的关键因素。因此，要想提高化工机械的质量，充分发挥化工机械的作用，就必须重视化工机械材料的选择，要遵循相应的材料选择原则和方法，根据不同的处理方法选择相应的化工材料。此外，在选择化学机械材料时，还必须考虑到化学机械的工作环境，科学合理地选择某些防腐材料，以便有效地延长化学机械的寿命。

关键词：化工机械;设计;材料选择;研究分析

前言

近年来，我国社会经济大幅度发展，影响了化学工业的发展进程。化工机械设备在化工生产中占有非常重要的地位，相关设备的工作效率和使用时间将对化工行业的最终经济效益产生重大影响。但是，化学设备经常被腐蚀，因为化学设备长期处于封闭的工厂环境中，设备本身也存在材料问题。这种现象影响了化学设备的许多性能，严重阻碍了设备的使用寿命。因此，必须了解如何通过技术手段使化学设备具有抗御能力，以及如何选择所需材料。

一、化工机械设计中材料选择和应用概述

1.重要性分析

在化学生产过程中，化学设备是影响整个化学生产的一个重要因素。所选材料的适当性与化学设备的用途、安全性和稳定性密切相关。在选择材料时，不仅要考虑到自己的性能指标，还要考虑到化学设备的应用环境、生产效率和化学企业的生产成本。只有根据性能要求和化工设备的设计工作环境，选择合适的材料合理使用，化工设备的质量才能满足生产要求。可以说，化学机械设计中材料的选择和应用直接影响到化学工业的安全性和效率。

2.化工机械常用的材料介绍

金属材料。金属材料由于其相对稳定的物理性质，已成为最常用的工程材料。众所周知，金属材料种类繁多，整体硬度高，抗御外力能力强，结构稳定，使用寿命長等。因此，由于金属的多样性，在各种加工条件下和在各种行业中，许多机械产品加工和使用了93%以上的金属。

陶瓷材料。陶瓷有两个重要成分：氮化硅和碳化硅。它具有高硬度、低结构密度和良好的抗压性等优点。但是，它也有缺点，例如易受伤害性和高昂的价格。在当今的化学机械中，它被广泛用于密封机械零件。

聚合物材料。目前，在机械设计中，高频聚合物材料通常是塑料和合成纤维。它们具有高度的可塑性，可从天然气或其他物体中提取，并转化为化学机械所需的材料。一般用于轻材料化学机械。

复合材料。复合材料是一种新型材料，主要通过改变两种或两种以上材料的结构，并通过适当的科学、技术或其他手段对其结构进行重组，可分为合金、金属和非金属。

二、化工机械设计中材料的选择

1.金属材料的选择

（1）碳钢的选择

目前，碳钢因其优良的力学性能和低的环境腐蚀要求，已广泛应用于机械设计。化学设备也不例外。碳钢在室温下对液氨、浓硫酸和氢氧化钠溶液具有良好的承载能力。因此，在化学生产中可以使用低浓度硫酸、氢氧化钠溶液和低含水量液氨碳钢。机械材料。与其他金属材料相比，碳钢因其价格相对较低、资源丰富而得到广泛应用。即使对于耐腐蚀要求高的化学机械设备，也可以采用不锈钢等措施喷涂碳钢材料。

（2）不锈钢的选择

由于化学生产的特殊性，化学机械和设备在日常使用中不可避免地会接触到酸、碱和盐等各种活性气体。如果机械设备材料的耐蚀性不足，设备的性能和使用寿命将不可避免地受到严重影响。在这种情况下不锈钢广泛应用于化工机械设计不锈钢不仅具有良好的耐蚀性，而且能有效防止铁离子污染，逐渐成为化工机械设计中常用的金属材料。

（3）合金钢

合金钢是通过添加一定比例的碳钢基合金元素而制成的钢。与碳钢相比，合金钢的淬火、韧性和强度都有显着提高。此外，合金钢具有许多碳钢所没有的优点，如耐高温、耐磨、耐腐蚀等。合金钢的出现为化工机械设计提供了新的材料选择。由于合金钢的成本高于碳钢，所以只有当碳钢不能满足设计要求时，才应优先选用碳钢。

2.非金属材料的选择

（1）石墨的选择

经过某种处理后，石墨可形成防水石墨，可在低于160℃的温度和低于0.5Mpa的压力下长期使用，耐腐蚀性能好，可用于大多数化学生产情况，在大多数环境中具有良好的适用性，具有较低的沸点。此外，石墨材料导热系数较高，因此广泛用于换热器制造。但是，石墨材料的抗拉强度较低，因此一般需要使用其他金属材料来制造设备外壳，以防止石墨材料制成的化学机械设备受到损坏。

（2）搪玻璃

堆积玻璃对所有浓度的无机酸、有机酸、有机溶剂和低碱具有很强的抵抗力。结合具有良好机械性能的碳钢，可获得良好的耐腐蚀性能和良好的机械性能，目前是化工机械设计应用的热点。但是，玻璃研磨设备也有一些缺点，例如容易受到机械冲击，以及在突然冷却和加热过程中有可能去除瓷器。

3.耐腐蚀材料的选择

目前，由于化学机械对环境的影响，例如化学设备通常位于化学公司的车间，车间经常暴露于水汽中，从而产生一定的化学反应，使化学设备极易受到腐蚀。一旦化学设备部件腐蚀，不仅会改变设备的外观，还会影响设备的内部部件，甚至会使化学设备无法使用，从而阻碍化工企业的生产进展。因此，在选择化学机械设计材料时必须考虑外部腐蚀。在对设备的成本和性能进行合理控制的前提下，应选用耐腐蚀材料，避免出现小损失。此外，还需要加强设备的管理和保护，对设备的腐蚀迅速作出反应，避免腐蚀范围扩大，这将影响整个化学企业的工作进程。

结束语

综上所述，只有在化工机械设计中正确选择和应用材料，才能真正提高化工机械的设计水平和质量。特别是在我国倡导节能减排的现状下，在化工机械设计中，选择的材料既要实用又要经济，还要节约资源，保护环境。只有这样，才能切实促进中国机械工业的发展，进一步造福中国的经济和社会发展。

参考文献：

[1]徐荣刚，肖金健.论化工机械设计中的材料选择和应用[J].化工管理，2017，（24）：204.

[2]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（06）：9-10.

[3]王蔚.化工机械设计中材料分析[J].城市建设理论研究（电子版），2016，000（022）：159-160.