化工機械設計材料選擇及應用

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化工機械設計材料選擇及應用:淺析化工機械設計中材料的選擇與應用

摘 要：化工機械設備是工業(yè)發(fā)展中一個不可缺少的部分，其正常運行直接會關系到工程項目的正常生產(chǎn)和運作。材料選擇作為機械設計最關鍵的內(nèi)容之一，其質(zhì)量的好壞將直接關系到整個機械設計工作質(zhì)量的好壞。本文探討了化工機械設計中材料的選擇與應用。

關鍵詞：化工機械 設計材料 選擇 應用

一、做好化工機械設計中碳素鋼與合金鋼材料的選擇

要做好化工機械設計中的材料選擇工作，首先要使材料滿足機械零部件在運行過程中各種機械性能、物理性能以及化學性能的要求。在此基礎上，還要兼顧機械生產(chǎn)與加工過程中的可操作性、經(jīng)濟性以及安全性。在當前的機械設計材料市場當中，碳素鋼受其加工性能和操作性能好、成本價格優(yōu)越等特點影響得到了廣泛的關注與應用。但是，這種碳素鋼的低強度、低韌性以及中等形狀以上材料零部件無法進行熱處理加工淬透作業(yè)等缺陷，使其在機械設計材料選擇中受到了較為嚴重的制約。研究發(fā)現(xiàn)，在碳素鋼中加入一定比例的合金元素就能夠形成合金鋼。這種合金鋼結(jié)構的機械材料在強度與韌性上能有一定的提升，還可以在一定程度上賦予零部件材料諸如耐腐蝕、耐高溫、耐磨損等方面的特殊性能。雖然合金鋼材料較碳素鋼材料各方面性能均有所提升，但只有在材料外載荷作用力較大，或是零件的有效截面尺寸較大且需要進行淬透 DnI 的情況下才應選用合金鋼材料，其他情況則應選用碳素鋼材料。

二、化工機械設計中材料的應用要以機械材料零部件的制造工藝為參考指標

在機械生產(chǎn)與加工作業(yè)中，鑄造工藝、熱處理工藝、切削工藝、焊接工藝等加工處理技術對于機械設計中材料應用的要求各有不同。鑄造工藝要求機械設計材料的應用向高流動性、高收縮性以及高吸氣性方向發(fā)展，焊接工藝需要機械設計在材料應用中考慮材料的沖壓性、冷鐓性特點，熱處理工藝需要機械設計在材料應用中滿足淬透性、過熱敏感性以及氧化脫碳性等方面的基本性能，切削工藝則要求機械設計在材料應用中滿足切削作業(yè)可操作性的特點。機械設計中材料的應用，要以機械材料零部件的制造工藝為參考指標。機械零件是組成機械的基本單元，機械零件在一定的工作條件下具有足夠的工作能力，并且成本低廉，是設計機械零件應滿足的基本要求。工作能力是指零件抵抗可能失效的能力，對載荷而言稱為承載能力.零件因某種原因而不能正常工作的現(xiàn)象稱作失效。零件設計除應保證零件具有足夠的工作能力外，為降低零件成本還需考慮合理選擇材料，降低材料費用；保證良好的制造工藝性，減少制造費用；盡量用標準化、通用化零件，簡化設計過程，降低成本。

三、做好化工機械設備的防腐設計

腐蝕是化工機械設備發(fā)生的常見問題，這主要是由于化工機械設備在日常的環(huán)境中由于空氣以及水分等因素而發(fā)生了化學反應，進而導致設備出現(xiàn)損耗或者是破壞的狀況。化工設備在被腐蝕之后會在其色澤、外形以及基本的性能方面發(fā)生變化，從而影響設備的正常使用和生產(chǎn)，也會給相關的企業(yè)帶來一定的損失。所以，對于化工設備的腐蝕以及防腐措施的研究意義重大。我公司2005年從加拿大IMW工業(yè)有限公司采購2臺IMW50風冷W型往復式CNG子站壓縮機，型號是IMW50-3X1750SA-100-3625-2AC，進口壓力為3-20MPa，排氣量為450-3900NM3/H，該壓縮機為自適應工況壓縮機，運行至今（2013.11）工況良好，問題主要在壓縮機配置的進口管路上的碳鋼管接和碳鋼單向閥銹蝕嚴重；究其原因主要是當管束氣源壓力低于約8MPa時進口管路出現(xiàn)冷凝水，冬天則為霜或冰，長期以來慢慢銹蝕，危及安全。同時管路溫度急劇降低引起進口氣動球閥在大壓差下動作不靈敏，或扭矩不敢閥門打不開引起壓縮機報警。目前準備更換316不銹鋼管件及單向閥，采取2只1/2”氣動球閥代替1只3/4”氣動球閥。現(xiàn)場情況見下圖：

結(jié)構的設計應該圍繞化工設備生產(chǎn)運行中的生產(chǎn)要求和應力的特點，在設計中需要注重一下幾個方面：首先是產(chǎn)品的結(jié)構要求應該要與生產(chǎn)化工產(chǎn)品的耐腐蝕要求相一致；其次是要注意化工設備的運行穩(wěn)定性和流暢性，防止具有腐蝕性能的介質(zhì)的停頓、熱負荷分配方面的不夠均勻以及蒸汽的凝結(jié)和腐蝕產(chǎn)物的累積；最后是要注意對于外力的保護，防止因交變應力而引起的疲勞腐蝕。

四、化工機械設計中材料的應用要做到環(huán)保性與節(jié)能性的統(tǒng)一

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，對于資源的需求正在迅速增加，其中很多應用于機械設計的很多材料都已被大量開采，有一些已經(jīng)變成了稀缺資源。在這種情況下，我們應該在機械設計的材料選擇方面，更為注重綠色環(huán)保與經(jīng)濟性。機械設計材料應用工作環(huán)保性與節(jié)能性的統(tǒng)一，作為生態(tài)經(jīng)濟社會建設發(fā)展過程中，可持續(xù)發(fā)展觀念賦予機械設計工作的新要求。經(jīng)濟社會在發(fā)展過程中對于各種不可再生原材料的需求與消耗，最終勢必會給機械設計材料的選擇與應用工作埋下嚴重的隱患，因而材料應用工作中節(jié)能性與環(huán)保性的統(tǒng)一已成為我們下一步工作的重點。以機械設計鑄件環(huán)節(jié)材料的應用工作為例，鑄件設計階段 5%左右的成本決定著 80%左右的鑄件生產(chǎn)成本。因此要關注機械設計材料應用階段的節(jié)能環(huán)保，有效節(jié)約原材料和成本，減少不必要的能源耗費。

五、結(jié)束語

綜上所述，在化工機械設計中材料的選擇與應用已成為一個備受關注的問題，在機械設計中要做到材料的使用與節(jié)能環(huán)保協(xié)調(diào)進行，以促進我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

化工機械設計材料選擇及應用:化工機械設計中如何選擇和運用材料

摘要：最近幾年，我國的社會經(jīng)濟得到了很大的發(fā)展，這也在一定程度上影響到了化工發(fā)展的進度?；C械設備在化工生產(chǎn)中占據(jù)了很重要的地位，相關設備的工作效率以及使用時間都會對化工產(chǎn)業(yè)最終產(chǎn)生的經(jīng)濟利益產(chǎn)生很大的影響。但是，因為化工機械設備長期處在一個密閉的工廠環(huán)境中，設備本身也存在材料的問題，因此經(jīng)常發(fā)生化工設備被腐蝕的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會使化工設備的許多性能都被影響，也會嚴重妨礙到該設備的使用壽命。所以，讓化工設備通過技術方式達到防腐的效果以及化工設備所需的材料如何選擇就成了關鍵的問題。本文對化工機械設計中如何選擇和運用材料進行了探討。

關鍵詞：化工機械；設計；材料選擇；運用

一、化工機械設計中材料的選擇

1、選擇載荷類型的材料

機械設計過程中,通常機械材料的外載荷性能容易導致機械設計的部分元件失效,而機械的零部件所具備的性能卻能有效的防止這種零件的失效。由于失效零部件性能與材料的外載荷性能之間的矛盾,進而要求在機械材料的選擇上,要以材料的載荷性能的大小作為機械選材的標準。在選材上可以將材料的載荷性能歸結(jié)為兩個方面:一是當零部件在外載荷力的作用下出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)時,其中應力大多集中在材料表層,這就表明,材料表面的性能直接決定著零部件間的控制效果。所以在機械設計材料選擇上,如果機械材料需要承受載荷力,就可以選擇低碳鋼滲碳或者是中碳鋼調(diào)質(zhì)的方式對材料進行加工。通過此種材料的選擇和加工方式能夠確保產(chǎn)品的質(zhì)量。二是對一些能夠承受壓縮或者是拉伸作用的材料,由于外載荷力作用到零件的橫截面,使橫截面的應力比較均衡,所以這就需要在機械材料的設計中,選擇一些性能分布均勻的材料,保障在機械設計的加工、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)中能夠?qū)Σ牧线M行高效的作業(yè)。

2、選擇合金鋼與碳素鋼材料

在機械設計過程中,碳素鋼是一種比較常用的材料,因為碳素鋼的價格比較經(jīng)濟,加工的工藝性穩(wěn)定因而被廣泛運用。但是碳素鋼也存在一定的缺點,即韌性和強度比較差,中等以上形狀的材料不能被完全淬透,這在一定程度上影響了對碳素鋼的使用。因此,為了改進碳素鋼的功能,可以在碳素鋼中加入合金,進而形成一種新的材料,即合金鋼。機械設計中合金鋼的淬透性、韌性、強度得到了很大的提高,并且由于合金的加入也提高了合金鋼的耐磨性。然而與碳素鋼材料相比,合金鋼材料的淬透性、韌性、強度等都有所提高,但是只有在零件的橫截面較大、材料外載荷應力較大以及需要對材料進行淬透的情況下才能夠使用合金鋼,而其他情況一般應當選擇碳素鋼。

3、選擇可回收和能夠循環(huán)利用的材料

在機械制造領域內(nèi),金屬材料的種類非常多,鋼材就有100多種。然而在機械設計中,由于不同種類的材料都堆放在了一起,很難對材料進行分類,進而加大了回收利用的難度。因此機械設計的材料選擇過程中,為了便于循環(huán)利用,可以選擇一些單一的合金系制作零部件,因為合金系的構成元件比較少,對環(huán)境的壓力也較小,所以能有效提高對合金的回收和循環(huán)利用效率。

二機械設計中材料的運用

1、材料運用的經(jīng)濟性與實用性相統(tǒng)一

材料運用的經(jīng)濟性與實用性統(tǒng)一是機械設計中必須首先要考慮的問題。在材料運用的過程中應當注意兩個方面的內(nèi)容:一是在機械設計中材料的運用應以零部件的加工工藝為標準。機械加工中不同的加工技術,如切削工藝、鑄造工藝、焊機工藝以及熱處理工藝等技術對于材料的運用要求是不同的。切削工藝要求材料的應用應當符合切削作業(yè)的可操作性特征;鑄造工藝要求材料的應用應當向高吸氣、高收縮、高流動方向轉(zhuǎn)變;焊接工藝要求材料的應用必須要體現(xiàn)出冷墩性和沖壓性的特點;而熱處理工藝則要求材料的應用應當符合氧化脫碳性、敏感性、淬透性等特征。二是強調(diào)材料應用中的經(jīng)濟性。機械設計過程中,在保障各零部件材料都能夠符合各種加工工藝要求的前提下,應當合理地對機械材料的加工成本進行控制,然而為了實現(xiàn)材料應用的經(jīng)濟性,可以根據(jù)機械設計企業(yè)的自身發(fā)展水平,最大限度地對加工工藝和零部件的生產(chǎn)方式進行合理的控制。

2、化工機械設計中，應用材料要參考機械材料零件的制作工藝

在進行機械生產(chǎn)或是加工生產(chǎn)的時候，許多的加工技術對于材料的要求是不一樣的。就比如說鑄造工業(yè)就要求機械設計的材料要具備高流動、高收縮、高吸氣的特點；焊接工藝卻是需要考慮沖壓和冷鐓的特性是否良好；熱處理工藝要在溫度過高的時候，材料具備敏感性，在進行氧化的時候會脫碳；切削工藝又需要材料能夠便于切削。在機械設計中，運用材料要參考機械材料零件的制作工藝。零件是組成機械最基本的載體，在進行零件選擇的時候，一定要保障其在工作的環(huán)境下也能正常保持工作能力，也要考慮到零件的成本不能過高。工作能力是說零件要保持其持久的工作效力，也被稱之為承受能力。零件不管在什么條件之下，一旦失去了工作能力就是失效。零件在進行設計的時候不僅要考慮到零件要具備足夠的工作能力，還要在選擇材料的時候盡量降低成本。零件也要保障制作工藝，盡量減少經(jīng)濟支出，零件的類型盡量能通俗化、標準化，將設計程序盡量簡單化來降低生產(chǎn)成本。

3、對化工機械設備要進行防腐的保護

在防腐的時候，首先要從工藝上進行一些有助于防腐的設計。有時候機械設備的形狀非常復雜，這就會導致一些如積塵一般明顯的缺陷。平時看不出來，但很快這些地方就會被優(yōu)先腐蝕。因此，為了避免這種現(xiàn)象，在進行化工設備的組合設計的時候，就要考慮到以下幾個問題：

3.1設備的結(jié)構盡量簡單化，將一切零件都盡量運用一種材質(zhì)的金屬，零件組合的時候也盡量不要留下縫隙；

3.2設備的表面要涂抹質(zhì)量較好的防銹漆，這也是比較關鍵的一環(huán)，好的防銹漆可以起到隔離空氣和水汽的效果。在這里，還要注意設備的結(jié)構有時也會對防銹漆的涂抹產(chǎn)生一定的影響。也就是說，設備組合復雜的情況下，防銹漆的涂抹也會出現(xiàn)困難；

3.3在進行設備設計的時候，盡量不要給水汽留下任何淤積的可能。也就是說，設計過程中，不要出現(xiàn)凹孔。有的設備必須出現(xiàn)，則應該設置一個排水系統(tǒng)；

3.4化工設備在進行焊接的時候，一定喲盡量連續(xù)不中斷，在連接的過程中也要避免各種質(zhì)量上的缺陷。如果發(fā)生了缺陷，很有可能就從缺陷點這兒產(chǎn)生新的腐蝕現(xiàn)象；

3.5因為設備的縫隙處是最容易被腐蝕的，因此對設備各個零件結(jié)合的地方要進行一些合理化的防腐處理。可以采取雙面連續(xù)對接焊的方式讓焊接的質(zhì)量更高，這樣也可以有效地避免縫隙處發(fā)生腐蝕。

腐蝕在化工設備中并不罕見，化工設備在日常的工作中，經(jīng)常與空氣和水汽接觸，發(fā)生化學反應后就會呈現(xiàn)出腐蝕的現(xiàn)象，而后就會對化工設備產(chǎn)生很大的危害。如果化工設備受到了腐蝕，其外表的色澤就會發(fā)生改變，內(nèi)部性能也會受到一定的影響，而后設備的使用壽命縮短，工作效率下降，就會影響到整個化工工程的進度，影響化工企業(yè)的收益。因此，對化工設備腐蝕的研究是非常有必要的。在進行化工設備的結(jié)構設計的時候，要根據(jù)設備工作時候運行的效果以及應該具備的特點做到以下幾點：第一，產(chǎn)品的結(jié)構應該具備耐腐蝕的特點，因為這是化工產(chǎn)品的生產(chǎn)要求；第二，化工設備工作的時候要盡量保證穩(wěn)定流暢，不能因為部分零件被腐蝕導致整個的工作效率下降，不要讓腐蝕大量積累，否則只會越積越多；第三，設備運行也要關注外力的保護作用，防止產(chǎn)生新一輪的腐蝕。

4、材料運用的節(jié)能性和環(huán)保性的統(tǒng)一

近些年來，我國的經(jīng)濟正在騰飛，快速增長的經(jīng)濟也帶動了資源的大量消耗。而用于機械方面的材料很多都被開采殆盡，有些資源已經(jīng)是極其稀少。這時候，我們在進行機械設備的材料選擇時，要更多地考慮到對環(huán)境的保護，也要考慮到成本的輸出。在進行機械設備設計的時候，注意環(huán)保和節(jié)能也是為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。如果一味地追求經(jīng)濟的快速發(fā)展，對那些不可再生資源大力地開采利用只會給未來的化工生產(chǎn)埋下更多的禍根，所以說，化工設備所選用的材料是否可以達到環(huán)保和節(jié)能的效果也是我們下一步研究的熱點問題。就比如說機械設計鑄件的環(huán)節(jié)，剛開始設計的5%的資金投入將決定以后生產(chǎn)中80%的資金投入。所以，在進行化工設備設計選擇材料的時候，要考慮現(xiàn)階段的節(jié)能與環(huán)保問題，有效地節(jié)約不可再生資源，節(jié)約成本，千萬不要產(chǎn)生無效的浪費。

結(jié)束語

化工機械設備是工業(yè)發(fā)展中一個不可缺少的部分，其正常運行直接會關系到工程項目的正常生產(chǎn)和運作。材料選擇作為機械設計最關鍵的內(nèi)容之一，其質(zhì)量的好壞將直接關系到整個機械設計工作質(zhì)量的好壞。

化工機械設計材料選擇及應用:關于化工機械設計中材料的選擇與應用探討

摘要：化工機械已經(jīng)在我國的化工生產(chǎn)中占據(jù)了重要的地位，化工機械設備的性能，尤其是其工作效率以及使用壽命都會對化工企業(yè)的經(jīng)濟效益造成重要影響。而材料的選擇與應用作為化工機械設計的關鍵內(nèi)容之一，對化工機械設備的性能以及使用壽命有著直接的影響，需要引起我們充分的重視。

關鍵詞：化工機械設計；材料選擇；材料應用

1引言

隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展，我國的化工產(chǎn)業(yè)也取得了飛速的發(fā)展和進步，當前應用到化工生產(chǎn)中的機械設備無論從數(shù)量上還是從種類上都較過去有了一個顯著的提高，這一方面提高了化工生產(chǎn)的效率，但同時也對化工機械的性能提出了更高的要求?，F(xiàn)階段，化工機械已經(jīng)在我國的化工生產(chǎn)中占據(jù)了重要的地位，化工機械設備的性能，尤其是其工作效率以及使用壽命都會對化工企業(yè)的經(jīng)濟效益造成重要影響。

因為化工生產(chǎn)的特殊性，決定了化工機械設備往往長期處于一個比較密閉的工廠環(huán)境中，如果機械設備本身的材料再應用地不合理，那么就可能導致機械設備發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，進而對機械設備的工作效率以及使用壽命造成嚴重的不利影響。鑒于此，我們必須加強對化工機械材料的選擇與應用問題的研究，通過合理選擇與應用材料來提高化工機械設備的防腐能力，以為化工生產(chǎn)工作的正常開展提供充分的保障。

2化工機械設計中材料的選擇

2.1金屬材料的選擇

1.碳鋼的選擇

在當前應用到各領域工業(yè)生產(chǎn)的機械設備當中，碳鋼憑借其優(yōu)良的力學性能以及對環(huán)境腐蝕要求比較低的特性，在機械設計中取得了廣泛的應用，化工機械設備自然也不例外。碳鋼在常溫下對液氨、濃硫酸以及NaOH溶液都具有良好的承裝效果，所以在化工生產(chǎn)中，可以選擇碳鋼作為那些低濃度的濃硫酸、NaOH 溶液及含水量較低的液氨機械的材料。與其他金屬材料相比，碳鋼的價格比較低而且資源豐富，所以取得了廣泛的應用，即使對于那些對抗腐蝕性能要求比較高的化工機械設備，也可以選擇碳鋼材料并噴涂不銹鋼等措施后加以使用。

2.不銹鋼的選擇

因為化工生產(chǎn)的特殊性，所以化工機械設備在日常使用過程中將不可避免地會接觸到酸、堿、鹽等各類活性氣體，如果機械設備材料的防腐蝕性能又不夠好，那么設備的性能以及使用壽命必然會遭受嚴重影響。在這種背景下，不銹鋼在當前的化工機械設計中取得非常廣泛的應用。不銹鋼不僅具有良好的抗腐蝕性能，而且還能有效避免鐵離子的污染，因而正逐漸成為化工機械設計中所普遍采用的一種金屬材料。

3.其他金屬材料的選擇

除了碳鋼和不銹鋼材料外，欽材和合金也是在化工機械設計中應用比較多的金屬材料。一般而言，欽合金具有高比強度、高耐蝕性能等優(yōu)點，可用于氯化鹽、氯化物和強堿等場合使用的化工設備；而鎳基合金則多用于那些對抗腐蝕性能要求非常高且工作在高溫條件下的機械設備。

2.2非金屬材料的選擇

1.石墨的選擇

石墨在經(jīng)過一定的處理后可以形成不透性石墨，而不透性石墨在溫度低于160℃、壓力低于0.5Mpa的條件下可以長期適用，并且具有良好的抗腐蝕性能，可以用于絕大多數(shù)化工生產(chǎn)場合，對大部分腐蝕環(huán)境也都具有良好的適用性，例如沸點的稀硫酸、氫氟酸、鹽酸等。此外，石墨材料還具有良好的熱傳導性，所以在制作熱交換器時也使用地較多。但同時我們也應該看到，石墨材料的塑性以及抗拉強度都比較差，所以為了防止以石墨材料為主的化工機械設備出現(xiàn)損壞，一般需要使用其他金屬材料制作設備外殼。

2.搪玻璃的選擇

搪玻璃對各種濃度的無機酸、有機酸、有機溶劑及弱堿等介質(zhì)均有極強抗腐性，通過將其與具有良好力學性能的碳鋼材料相結(jié)合使用，可以得到良好的抗腐蝕性以及力學性能，是當前化工機械設計中的一個研究和應用熱點。當然，搪玻璃設備也存在一些缺點，如在遭受機械沖擊時極易發(fā)生破碎，在驟冷和驟熱的變化過程中還可能發(fā)生脫瓷的問題等，這些缺點在選擇應用搪玻璃材料時應該加以重視。

3.玻璃鋼及塑料材料的選擇

玻璃鋼是一種增強型塑料，其相對密度在1.5～2.0之間，抗腐蝕性能優(yōu)良，對水、大氣以及普通濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都具有良好的抵抗能力?，F(xiàn)階段，在化工機械設計中，經(jīng)常使用玻璃鋼來作為通風管路、涼水塔外殼以及鹽酸貯灌的材料，但玻璃鋼材料也具有一些缺點，如其不能用作高溫工作條件下的化工機械設備等。

3化工機械設計中材料的應用

1.追求適用性與經(jīng)濟性的統(tǒng)一

在化工機械設計中，材料的應用要追求適用性與經(jīng)濟性的統(tǒng)一。一方面，在機械設計中，材料的應用應以化工機械的制造工藝為標準，根據(jù)機械設備制造加工工藝的不同，應選擇合適的材料。如切削工藝要求材料的應用應當符合切削作業(yè)的可操作性特征；鑄造工藝要求材料的應用應當向高吸氣、高收縮、高流動方向轉(zhuǎn)變等。另一方面還應強調(diào)材料應用的經(jīng)濟性，有些材料雖然各方面性能都非常好，但其成本較高，全部采用可能會大幅度增加化工機械設備的成本，此時不妨在一些關鍵接觸部位使用性能較高的材料，而其他部位選擇性能較好而成本又較低的材料，以最大限度地對化工機械設備的加工制造成本進行控制。

2.做好防腐保護

在進行防腐處理時，首先要從材料的選擇以及加工工藝上進行設計。如選擇耐腐蝕性較強的材料，盡量減少形狀非常復雜、易于積塵的零部件結(jié)構設計等，從而達到減緩腐蝕發(fā)生的目的。具體而言，化工機械設計中的防腐保護需要重點考慮以下幾個方面的問題：（1）設備的結(jié)構盡量簡單化。避免化工機械設備及其零部件的結(jié)構設計過于復雜，要對結(jié)構盡量進行簡化，同時避免零部件裝配時出現(xiàn)縫隙。（2）涂抹防銹漆?；C械設備的表面應涂抹質(zhì)量較好的防銹漆。（3）確保不存在水汽淤積現(xiàn)象。在對化工機械進行設計時，盡量避免出現(xiàn)凹孔，有的設備考慮到工作特性應設置專門的排水系統(tǒng)，以盡量減少水汽的淤積。（4）保證工作的連貫性。化工機械設備在加工制造過程中可能需要用到焊接工藝，此時一定確保焊接的連貫性，避免因焊接不連貫而造成的質(zhì)量缺陷發(fā)生?，F(xiàn)實中，機械加工制造過程中的不連貫之處往往可能成為缺陷點，而這些缺陷點恰恰是腐蝕容易發(fā)生的位置。（5）合理化的防腐處理。由于化工機械設備的縫隙處非常容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，所以除了需要在設計階段避免裝配縫隙的出現(xiàn)外，在零部件間的主要結(jié)合位置應該進行一些合理化的防腐處理，以有效防止縫隙處腐蝕問題的出現(xiàn)。

3.強調(diào)節(jié)能性和環(huán)保性

近年來，我國的工業(yè)生產(chǎn)水平取得了突飛猛進的發(fā)展，但這同時也造成了對環(huán)境資源的大量消耗，當前應用于化工機械設計中的很多材料的儲量已經(jīng)極其稀少，有的甚至可能已經(jīng)被開采殆盡。這就要求我們在進行化工機械設計時，要將材料應用的環(huán)保節(jié)能性考慮在內(nèi)，不能一味地只追求化工機械的使用性能和工作效率，以達到促進化工產(chǎn)業(yè)乃至于整個社會實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的。

4結(jié)束語

化工機械設備在化工生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的作用，其使用性能和壽命對化工企業(yè)的經(jīng)濟效益有著非常重要的影響。而材料的選擇與應用作為化工機械設計的關鍵內(nèi)容之一，對化工機械設備的性能以及使用壽命有著直接的影響，需要引起我們充分的重視。

化工機械設計材料選擇及應用:化工機械設計中材料的選擇探討

【摘 要】化工與人們的生活密不可分，無論是從物質(zhì)生活的角度還是從精神生活的角度，都需要化工產(chǎn)品為之服務。在化工生產(chǎn)過程中，化工的機械設備在其中占據(jù)著重要的位置，相關機械設備的工作效率、材料的選擇等方面都會對化工產(chǎn)業(yè)最終所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益發(fā)揮重要的影響作用。其中材料的選擇是化工機械設計最為關鍵的內(nèi)容之一，其質(zhì)量的好壞直接關系到整個化工機械設計工作質(zhì)量的高低?；诖耍撐尼槍θ绾卧诨C械設計工作開展過程中選擇好材料進行主要的探討。

【P鍵詞】化工機械；設計；材料

1 引言

隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，化學工業(yè)的生產(chǎn)進入到一個全面發(fā)展時期，新的技術與手段層出不窮，使得化學工業(yè)得到更大規(guī)模的生產(chǎn)和發(fā)展，為人們的生活和社會的發(fā)展增添了大量的物質(zhì)財富，加快了社會發(fā)展進程。在化工機械設計過程中，選擇優(yōu)質(zhì)且合適的材料至關重要。做好這一項工作，不僅有利于促進化工生產(chǎn)的發(fā)展，提高設備工作效率，而且也有利于提高整體的經(jīng)濟效應，促進發(fā)展。

2 在化工機械的設計過程中材料的選擇探討

在我國經(jīng)濟快速發(fā)展這一背景之下，資源的需求以及利用趨勢日益上升，目前大多數(shù)用于機械設計的相關材料已經(jīng)被大量開采，甚至于有些材料已經(jīng)成為稀缺資源，因此，在化工機械設計過程中對于材料的選擇方面更要慎重。在此討論在化工解析設計過程中哪些材料是適合機械設備設計過程的，以此為后續(xù)的材料應用奠定基礎。

2.1 對于載荷型材料的選擇

在化工機械的設計過程中，一般來講，對于材料的選擇方面需要考慮材料的載荷性能，而從材料的載荷性能考慮的話，又可以分為兩個方面。

一是在外載荷力的作用下，零部件出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的情況時，應力大多集中在材料的表層，這就表明，材料的表面性能直接決定著零部件的控制效果。因此，在材料的選擇方面，假若機械材料需要承受載荷力，就可以選擇低碳鋼滲碳或者是中碳鋼調(diào)質(zhì)的方式對材料進行加工，通過以上方法來確保機械產(chǎn)品的質(zhì)量[1]。

二是對于一些能夠承受壓縮或者是拉伸作用的材料，載荷力一般是作用在零件的橫切面，可以使得橫截面的應力均衡受力，這就需要在化工材料的選擇方面選擇一些性能分布均勻的材料，以此來保障在機械設計的加工、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)對材料進行高效作業(yè)，促進化工工業(yè)的發(fā)展。

2.2 對于碳素鋼與合金鋼型材料的選擇

在化工機械的設計過程中，碳素鋼是一種比較常用的材料，究其原因，正是因為碳素鋼這一材料在價格方面比較實惠、加工的工藝也比較便利，從而被廣泛使用。盡管碳素鋼這一材料存在多個方面的優(yōu)勢，但是也存在碳素的韌性和強度比較差這一缺點，這就使得中等以上的材料不能被完全形成，正是由于這一缺點的存在促使碳素鋼這一材料不能被廣泛使用在化工機械設計過程中。

隨著科技的進步與發(fā)展，可以在碳素鋼中加入合金，從而形成一種新的材料，即為合金鋼[2]。這一材料在淬透性、韌性、強度等方面都得到了較大的提高，并且由于合金的加入也提高了這一材料的耐磨性。

因此，在化工機械的設計過程中，為了充分利用材料，當遇到零部件橫截面積大、材料外在荷力大以及需要對材料進行淬透時就可以使用合金鋼這一材料，而其他情況則使用碳素鋼就可以得到解決。

3 在化工機械的設計過程中材料的應用探討

在了解化工機械的設計過程中所需要使用的材料之后，如何將所選擇好的材料應用于化工機械中呢？為此，論文就針對于此，提出以下幾個方面的探討和研究。

3.1 經(jīng)濟性與實用性相結(jié)合，合理應用機械材料

針對化工機械設計材料的運用，首先要遵循經(jīng)濟性與實用性相結(jié)合的原則，為化工機械的設計奠定基礎。材料運用的經(jīng)濟性與實用性的統(tǒng)一，需要充分考慮到兩個方面的內(nèi)容。

一是應用于機械設計中的材料要按照零部件的加工工藝標準，機械加工過程中所要使用的工藝技術也有多個種類，如切削工藝、鑄造工藝、焊接工藝等，不同的工藝技術對材料的運用要求也是不同的，比如說切削工藝要求材料的應用符合切削工藝可操作性特征，因此，在材料的應用過程中要在工藝技術不同要求的基礎上合理使用。

二是需要強調(diào)材料應用中的經(jīng)濟性，在化工機械設計^程中，在保障各項材料符合工藝要求的前提之下，科學合理地對材料加工成本進行有效的控制，從而為后續(xù)工作的順利開展奠定基礎[3]。

3.2 環(huán)保性與節(jié)能性相結(jié)合，減少機械材料的損耗

針對化工機械設計材料的運用，需要在使用的過程中遵循環(huán)保性與節(jié)能性相結(jié)合的原則，從而有效提高資源利用率。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，不斷增長的經(jīng)濟與不斷消耗的資源成為主要的一組矛盾，如果一味地追求經(jīng)濟效益，勢必會給社會的發(fā)展帶來不利的結(jié)果，因此，對于化工機械設計材料的選擇，不僅要考慮到對環(huán)境的保護，也要考慮到成本的輸出。在化工機械的設計過程中，做到環(huán)保性與節(jié)能性的統(tǒng)一，有利于促進我國生態(tài)環(huán)境社會的發(fā)展和建設，也是可持續(xù)發(fā)展對化工機械設計工作所提出的新要求。比如說，在機械設計鑄件的環(huán)節(jié)中，就需要充分考慮這一環(huán)節(jié)所使用到的材料在環(huán)保方面的問題，在環(huán)保觀念下盡可能地合理使用材料，在最大程度上節(jié)約原材料和成本，減少不必要的能源消耗，從而做好化工機械設計工作。

4 結(jié)語

機械設備是化工生產(chǎn)正常且穩(wěn)定運行的一個先決條件，而在機械設計過程中對材料的選擇和應用是機械設備設計中關鍵性的一個環(huán)節(jié)，也已經(jīng)成為一個深受社會大眾關注的問題，由此可見，做好化工機械設計中材料的選擇，并且在此基礎上進行合理的運用至關重要。為此，論文就以此為主要的討論方向，針對在化工機械設計過程中如何做好材料的選擇工作，并且在此基礎上進行合理地運用，促進化工機械設計工作得到順利開展，從而提高化工機械設備的工作效率，進一步提高化工生產(chǎn)的質(zhì)量。

化工機械設計材料選擇及應用:化工機械設計中材料的選擇和應用

1材料的選擇

1.1碳素鋼與合金鋼型

在機械設計過程中,碳素鋼是一種比較常用的材料,因為碳素鋼的價格比較經(jīng)濟,加工的工藝性穩(wěn)定因而被廣泛運用。但是碳素的韌性和強度比較差,中等以上形狀的材料不能被完全淬透,這在一定程度上影響了對碳素鋼的使用。因此,可以在碳素鋼中加入合金,進而形成一種新的材料,即合金鋼。機械設計中合金鋼的淬透性、韌性、強度得到了很大的提高,并且由于合金的加入也提高了合金鋼的耐磨性。然而只有在零件的橫截面較大、材料外載荷應力較大以及需要對材料進行淬透的情況下才能夠使用合金鋼,而其他情況一般應當選擇碳素鋼。

1.2可回收和循環(huán)利用型

在機械制造領域內(nèi),金屬材料的種類非常多,鋼材就有100多種。導致在機械設計中,很難對材料進行分類,進而加大了回收利用的難度。因此機械設計的材料選擇過程中，可以選擇一些單一的合金系制作零部件,以有效提高對合金的回收和循環(huán)利用效率。

2材料的運用

2.1使經(jīng)濟性與實用性相結(jié)合

材料運用的經(jīng)濟性與實用性統(tǒng)一是機械設計中必須首先要考慮的問題。在材料運用的過程中應當注意兩個方面的內(nèi)容:一是在機械設計中材料的運用應以零部件的加工工藝為標準。機械加工中不同的加工技術,如切削工藝、鑄造工藝、焊機工藝以及熱處理工藝等技術對于材料的運用要求是不同的。切削工藝要求材料的應用應當符合切削作業(yè)的可操作性特征;鑄造工藝要求材料的應用應當向高吸氣、高收縮、高流動方向轉(zhuǎn)變;焊接工藝要求材料的應用必須要體現(xiàn)出冷墩性和沖壓性的特點;而熱處理工藝則要求材料的應用應當符合氧化脫碳性、敏感性、淬透性等特征。二是強調(diào)材料應用中的經(jīng)濟性。機械設計過程中,在保障各零部件材料都能夠符合各種加工工藝要求的前提下,應當合理地對機械材料的加工成本進行控制,然而為了實現(xiàn)材料應用的經(jīng)濟性,可以根據(jù)機械設計企業(yè)的自身發(fā)展水平,最大限度地對加工工藝和零部件的生產(chǎn)方式進行合理的控制。

2.2參照零件的制作工藝

在進行機械生產(chǎn)或是加工生產(chǎn)的時候，許多的加工技術對于材料的要求是不一樣的。就比如說鑄造工業(yè)就要求機械設計的材料要具備高流動、高收縮、高吸氣的特點；焊接工藝卻是需要考慮沖壓和冷鐓的特性是否良好；熱處理工藝要在溫度過高的時候，材料具備敏感性，在進行氧化的時候會脫碳；切削工藝又需要材料能夠便于切削。在機械設計中，運用材料要參考機械材料零件的制作工藝。零件是組成機械最基本的載體，在進行零件選擇的時候，一定要保障其在工作的環(huán)境下也能正常保持工作能力，也要考慮到零件的成本不能過高。工作能力是說零件要保持其持久的工作效力，也被稱之為承受能力。零件不管在什么條件之下，一旦失去了工作能力就是失效。零件在進行設計的時候不僅要考慮到零件要具備足夠的工作能力，還要在選擇材料的時候盡量降低成本。零件也要保障制作工藝，盡量減少經(jīng)濟支出，零件的類型盡量能通俗化、標準化，將設計程序盡量簡單化來降低生產(chǎn)成本。

2.3做好防腐保護

在防腐的時候，首先要從工藝上進行一些有助于防腐的設計。有時候機械設備的形狀非常復雜，這就會導致一些如積塵一般明顯的缺陷。平時看不出來，但很快這些地方就會被優(yōu)先腐蝕。因此，為了避免這種現(xiàn)象，在進行化工設備的組合設計的時候，就要考慮到以下幾個問題：(1)設備的結(jié)構盡量簡單化。一切零件都盡量運用一種材質(zhì)的金屬，零件組合的時候也盡量不要留下縫隙；(2)涂抹防銹漆。設備的表面要涂抹質(zhì)量較好的防銹漆，這也是比較關鍵的一環(huán)，好的防銹漆可以起到隔離空氣和水汽的效果。在這里，還要注意設備的結(jié)構有時也會對防銹漆的涂抹產(chǎn)生一定的影響。也就是說，設備組合復雜的情況下，防銹漆的涂抹也會出現(xiàn)困難；(3)確保不存在水汽淤積現(xiàn)象。在進行設備設計的時候，盡量不要給水汽留下任何淤積的可能。也就是說，設計過程中，不要出現(xiàn)凹孔。有的設備必須出現(xiàn)，則應該設置一個排水系統(tǒng)；(4)保證工作的連貫性?；ぴO備在進行焊接的時候，一定喲盡量連續(xù)不中斷，在連接的過程中也要避免各種質(zhì)量上的缺陷。如果發(fā)生了缺陷，很有可能就從缺陷點這兒產(chǎn)生新的腐蝕現(xiàn)象；(5)合理化的防腐處理。因為設備的縫隙處是最容易被腐蝕的，因此對設備各個零件結(jié)合的地方要進行一些合理化的防腐處理。可以采取雙面連續(xù)對接焊的方式讓焊接的質(zhì)量更高，這樣也可以有效地避免縫隙處發(fā)生腐蝕。腐蝕在化工設備中并不罕見，化工設備在日常的工作中，經(jīng)常與空氣和水汽接觸，發(fā)生化學反應后就會呈現(xiàn)出腐蝕的現(xiàn)象，而后就會對化工設備產(chǎn)生很大的危害。如果化工設備受到了腐蝕，其外表的色澤就會發(fā)生改變，內(nèi)部性能也會受到一定的影響，而后設備的使用壽命縮短，工作效率下降，就會影響到整個化工工程的進度，影響化工企業(yè)的收益。因此，對化工設備腐蝕的研究是非常有必要的。在進行化工設備的結(jié)構設計的時候，要根據(jù)設備工作時候運行的效果以及應該具備的特點做到以下幾點：第一，產(chǎn)品的結(jié)構應該具備耐腐蝕的特點，因為這是化工產(chǎn)品的生產(chǎn)要求；第二，化工設備工作的時候要盡量保證穩(wěn)定流暢，不能因為部分零件被腐蝕導致整個的工作效率下降，不要讓腐蝕大量積累，否則只會越積越多；第三，設備運行也要關注外力的保護作用，防止產(chǎn)生新一輪的腐蝕。

2.4強調(diào)節(jié)能性和環(huán)保性

近些年來，我國的經(jīng)濟正在騰飛，快速增長的經(jīng)濟也帶動了資源的大量消耗。而用于機械方面的材料很多都被開采殆盡，有些資源已經(jīng)是極其稀少。這時候，我們在進行機械設備的材料選擇時，要更多地考慮到對環(huán)境的保護，也要考慮到成本的輸出。在進行機械設備設計的時候，注意環(huán)保和節(jié)能也是為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。如果一味地追求經(jīng)濟的快速發(fā)展，對那些不可再生資源大力地開采利用只會給未來的化工生產(chǎn)埋下更多的禍根，所以說，化工設備所選用的材料是否可以達到環(huán)保和節(jié)能的效果也是我們下一步研究的熱點問題。就比如說機械設計鑄件的環(huán)節(jié)，剛開始設計的5%的資金投入將決定以后生產(chǎn)中80%的資金投入。所以，在進行化工設備設計選擇材料的時候，要考慮現(xiàn)階段的節(jié)能與環(huán)保問題，有效地節(jié)約不可再生資源，節(jié)約成本，千萬不要產(chǎn)生無效的浪費。

3結(jié)語

工業(yè)發(fā)展離不開化工機械設備，保證其正常運行是工程項目的正常生產(chǎn)和運作的前提與關鍵。而化工機械設備又離不開化工機械的設計，作為機械設計最關鍵的內(nèi)容之一，材料選擇的質(zhì)量的好壞將直接關系到整個機械設計工作質(zhì)量的好壞，因此要倍加注意，以保證機械設備的正常運行。

作者：時培玉 單位：黑龍江省龍鳳區(qū)大慶石化公司化工二廠