化工機械設計材料選擇標準探討

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摘要：化工機械設備是化工生產的關鍵，為進一步提高化工機械設備的穩定性以及運作效益，需要結合化工生產方式和生產環境等因素選擇合理的設備設計材料，這便需要充分明確不同材料的特征和材料選擇標準，才能保證材料選擇的合理性。與此同時，還要通過一系列的手段措施來保證化工機械設計的安全性，提高設備使用壽命的同時保障生產效益。本文主要針對化工機械設計材料的選擇展開論述，探討了設計材料的選擇標準及具體設計，最后針對有關的安全問題提出了一些對策建議。

關鍵詞：化工生產；機械設計；材料選擇標準

對于化工生產來說，機械設備的整體性能對生產效益來說具有直接影響，但設備卻常常置于較為封閉的環境下，長此以往對于設備的硬件性能具有一定影響。為保證化工機械設備的使用壽命和運行質量，需要對設備的材料進行科學選擇，利用合理的技術手段來規避設備結構腐蝕現象，這也成為了當下化工生產中的關鍵問題。

1化工機械設計材料的選擇標準

1.1材料選擇的環保性

隨著經濟的快速發展，我國綜合國力不斷增長的同時也面臨著資源日益短缺的問題，而節能環保的可持續發展戰略理念則成為了一條可行之路。為實現節能環保的戰略性目標，在化工機械設備材料設計方面便需要將環保理念貫徹落實，因此設計人員需要在考慮材料性價比的同時秉承著節能環保的理念來控制機械生產的質量與成本，注重材料選擇的環保性與節能性。通過環境污染的控制，或不產生污染問題的新型環保材料來設計機械設備，不僅能推動我國生態文明建設，同時也有利于化工領域的可持續發展。在化工機械設計材料選擇方面，可以對設計需要的材料特征及要求進行分析，盡量選擇更加節能或利用率更高的材料，保證材料在機械設計過程中能夠得到充分利用，提高資源利用率也是一種節能降耗的舉措。

1.2材料選擇的參考指標

（1）結合生產加工工藝來選擇化工機械設計材料，保證材料選擇的合理性以及滿足各種生產加工方式的要求。如針對焊接工藝來說，材料選擇便需要考慮到材料的沖壓性，保證焊接能夠有序化進行且避免材料出現質量問題；（2）材料鑄造過程匯總，需要盡量保證材料的收縮性與流動性，提高鑄件的整體質量。在切削過程中，也要分析材料的可塑性，提高切削產品品質；（3）由于化工機械的內部構成較為復雜，涉及到了許多種零散零件，所以在各配件材料的選擇方面便需要結合化工機械的綜合質量要求，保證材料品質的統一性。而且還要充分控制材料成本，對化工機械的整體投入水平做好合理規劃，材料選擇也要按照化工生產加工工藝來進行考量，分析材料的物化特性以及機械需要的材料質量，保證化工機械質量能夠達到預期水平[1]。

2化工機械設計材料的具體選擇

2.1合金鋼及碳素鋼

針對化工機械材料的選擇來說，需要全面分析設備在運行期間的整體性能和環境帶來的影響，因此材料需要滿足設備運作的化學性能、機械性能、物理性能等。并且在這一基礎上還要充分保障設備在生產期間的安全性與可操作性。而碳素鋼具有成本造價低、加工性能優良、操作工藝便利等特點，所以在現代化工機械材料領域中受到了重點關注。但碳素鋼這類中等性狀偏上的構建不容易時效內進行熱處理，而且韌性與強度相對不足，淬透難度較高，所以這也讓碳素鋼在化工機械材料中具有一定的限制。據了解，若在碳素鋼中加入異性的合金元素，便能夠成為合金鋼，有效改進了碳素鋼所存在的缺陷，進一步加強材料強度與韌性的同時也提高了抗腐蝕能力與耐磨損能力。所以若角鋼的構件外部荷力承受較大，或零件橫截面積較大的同時需要進行淬透時，可以選擇合金鋼，如果是其他情況，則可以選擇碳素鋼。

2.2荷載材料

通常情況下，化工機械設備材料中荷載材料的應用場景有以下：（1）外部具備作用力，同時在零件的表面均勻分布，這一場景下可以采用抗拉伸或壓縮能力較強的材料。零件橫截面存在外在荷力作用，橫截面所受的力較為平均，若材料性能分布均勻，則可以在機械生產和加工過程中提高作業效率；（2）因外在荷力作用，導致零部件存在一定的扭轉現象，這一條件下應力多會分布于材料表層集中，零部件的作用效果和材料表面性能具有密不可分的聯系。所以在材料的選擇方面，若材料本身需要具備一定的抗荷載力，則可以采用碳鋼調制的方式進行加工，這類材料的加工或使用可以有效提高化工機械設備的質量。

2.3可回收型材料及循環利用材料

對于化工機械設備的材料選擇來說，金屬材料基本是不可或缺的，大多包括金屬元素或金屬元素構成的材料，有純金屬或合金等多種形式，單鋼金屬便有上百種類型。而金屬材料的回收再利用卻是一個大難題，對于化工機械設計來說，能夠選擇單一類的合金作為主要材料，如此一類分類更加簡單，而且零部件的回收及利用率也能實現有效提高[2]。

3化工機械設計安全問題的有關建議

3.1盡量選擇耐腐蝕材料

化工設備和尋常設備最大的區別便是運作環境的區別，由于化學生產不可避免地會接觸到各種化學物品，所以可能會受生產車間水汽影響而出現化學反應。所以化工設備可能會在長時間運行下出現嚴重的腐蝕現象。若化工機械設備的內部構件被腐蝕，那么不僅影響外部美觀性，同時還可能導致設備內部構件無法順利運作，影響化工生產的整體效率和效益，而且也會加大設備的維護成本。而且經腐蝕的化工機械設備若繼續投入運行，那么還可能因設備運行狀態異常而引發各種安全事故，造成難以估量的損失。對此，在化工機械設備設計過程中，材料的質量參數成為了關鍵條件，需要盡量選擇耐腐蝕性較強的材料，在材料設計方面選擇耐腐蝕性強的材料可以有效避免設備在運作過程中出現復試問題，提高設備對外部環境的抵御能力，保障生產的效率與安全。在機械設備運行期間，還要做好對應的防腐蝕措施，能夠有效提高設備的使用壽命并控制設備的維修或更換成本[3]。

3.2優化機械設備結構設計

對于化工機械設備來說，結構設計的優化能夠進一步提高設備結構的穩定性，保持良好的運作狀態，對此需要重點關注以下幾點：（1）設備需要具備一定的耐腐蝕性，這一點除卻上述材料選擇方面之外，還可以通過日常維護保養以及日常防腐措施來實現，保證機械設備的安全性和運作的連續性，使化工機械設備能夠滿足化工生產的各項條件；（2）出于整體上的考量，注意結構的相互影響，化工機械設備中若其中某一構件出現了故障問題，那么其他結構也可能會受其影響從而也發生故障，這種故障的聯動效果在越精密的設備中影響越大，為避免某個零件的故障或腐蝕問題對整體設備帶來的影響，當設備某一結構或零件出現故障時都不能繼續進行生產運作，停運后進行防腐或更換處理。盡量避免設備的帶問題運作現象，避免安全事故的發生；（3）避免腐蝕性介質的大量堆積?；どa期間盡量避免大量腐蝕物介質的堆積，避免設備腐蝕問題的進一步加劇。

3.3化工機械工藝設計的優化

（1）簡化設備整體結構?；C械設備設計方面需要盡量保證零件的材質相同，在零件組合方面也要確保零件與零件的緊密貼合，避免裂縫的出現；（2）避免凹坑設計。凹坑可能會使水汽大量積聚，所以在設計方面如果凹坑有必要保留，則需要設計排水系統來引導排除水汽；（3）機械設備表面需要涂抹一層防銹保護層，用作提高設備表面抗腐蝕能力，提高機械設備的使用壽命。鐵銹保護層需要盡量選擇防銹漆，在提高防腐效果的同時避免對設備本身造成影響；（4）規避縫隙腐蝕?？p隙作為化工機械設備最易腐蝕的點，需要針對這些脆弱部分加強防腐防護力度，在焊接期間可以利用雙面連續對接的方法來提高焊接質量，并改善防腐效果；（5）確保焊接的連續性。對于焊接工作來說，化工機械設備的焊接不可以隨意進行中斷，盡量要保證焊接的連續性，一次到底的焊接能夠進一步規避很多質量問題。

4結語

綜上所述，作為化工生產的關鍵硬件，化工機械設備的質量一度決定了生產的綜合效益。而對于化工機械設備來說，材料的選擇又決定了設備的使用壽命和抗腐蝕能力。所以在材料的選擇方面需要保證具備較高的抗腐蝕能力與環保效益，同時針對化工機械工藝、結構設計等進行優化，避免設備運行中存在安全問題，提高設備的運行質量。

參考文獻：

[1]張雷.機械設計加工中的材料選擇問題研究[J].中外企業家，2019(12):133.

[2]李著敬.機械設計加工中的材料選擇問題[J].區域治理，2018(08):293.

[3]張柱.關于化工機械設計材料選擇標準及問題的探討[J].中國石油和化工標準與質量，2018,38(06):9-10.

作者：胡佳佳 單位：江蘇索普工程科技有限公司