化工設(shè)備設(shè)計中的材料選擇與應(yīng)用

紀(jì)震坤

江蘇久吾高科技股份有限公司

化工設(shè)備設(shè)計中的材料選擇與應(yīng)用

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為了提高石油化工能源的利用率，業(yè)界始終致力于工藝和設(shè)備應(yīng)用方面的研究，化工設(shè)備對于化工行業(yè)發(fā)展起著非常關(guān)鍵的作用，所以對化工設(shè)備進(jìn)行正確設(shè)計材料選擇與應(yīng)用就顯得尤為重要。基于此，文章就化工設(shè)備設(shè)計中的材料選擇與應(yīng)用進(jìn)行簡要分析。

化工設(shè)備設(shè)計；材料選擇；應(yīng)用

1.化工設(shè)備設(shè)計中材料選擇及其應(yīng)用的重要性

在化工設(shè)備材料的選擇與應(yīng)用時，材料選擇的合理性和化工設(shè)備的實用性、安全性和穩(wěn)定性密切相關(guān)。因此，為了提升化工設(shè)備設(shè)計材料的應(yīng)用效果，在材料選擇的過程中必須充分考慮化工設(shè)備所需的性能要求、生產(chǎn)成本與效益產(chǎn)出等各項因素，科學(xué)選材，合理應(yīng)用，方可使化工設(shè)備滿足化工生產(chǎn)的實際應(yīng)用需求，并最終為化工安全生產(chǎn)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提供基礎(chǔ)保障。

2.化工設(shè)備設(shè)計中材料選擇具體分析

2.1 金屬材料的選擇

2.1.1 碳鋼

目前，碳鋼以其優(yōu)越的力學(xué)性能及耐腐蝕性在現(xiàn)代化工領(lǐng)域乃至整個工業(yè)設(shè)備設(shè)計中應(yīng)用日益得到廣泛。碳鋼自身防腐性能一般，受其本身物性與使用環(huán)境的影響，在一定介質(zhì)等腐蝕因素的影響下，則會形成不同程度的腐蝕。但是，碳鋼在經(jīng)涂層防腐處理后，如IPN8710防腐，2PE/3PE防腐，F(xiàn)BE環(huán)氧粉末防腐和環(huán)氧煤瀝青防腐等，常溫環(huán)境下，碳鋼對于濃H2SO4、NaOH及液氮耐腐蝕性表現(xiàn)良好，可以對該種材料進(jìn)行長時間承裝，因此，可以利用碳鋼作為以上材料承裝容器的制作。

2.1.2 不銹鋼

受其自身工作屬性的影響，化工設(shè)備日常生產(chǎn)過程中難以避免的會接觸到酸、堿、鹽等活性氣體，這就對設(shè)備材質(zhì)在防腐蝕性方面提出了更高的要求，否則對于設(shè)備性能及使用壽命必然會造成不利影響。在此背景下，化工設(shè)備設(shè)計過程中不銹鋼材料的應(yīng)用，因其良好的抗腐性及抗鐵離子污染性，在現(xiàn)代化工設(shè)備設(shè)計與日常生產(chǎn)中應(yīng)用日益普遍。但是，由于大多金屬在流體作用下容易發(fā)生中沖刷腐蝕現(xiàn)象，不銹鋼盡管耐腐蝕性能好，但是由于其硬度低、耐磨性能差，因而當(dāng)被用于制造化工業(yè)設(shè)備動力裝置(如工業(yè)風(fēng)機(jī)、航空發(fā)動機(jī)、汽輪機(jī))中的葉片等轉(zhuǎn)動零部件時，其抗固體粒子的沖蝕磨損(erosion)和抗固液兩相介質(zhì)的沖刷腐蝕(erosion－corrosion)性能均不能滿足設(shè)備對高可靠性、長壽命設(shè)計的技術(shù)要求。除此之外，不銹鋼材料的受熱蠕變與管道共振產(chǎn)生的晶體裂紋也為其常見病害，設(shè)計選擇時應(yīng)特別注意。

2.1.3 其他金屬合金與欽材

為除不銹鋼及碳鋼后在現(xiàn)代化工設(shè)備設(shè)計中應(yīng)用比較廣泛的材料，以鎳基合金為首的合金材料高溫條件下抗腐蝕性良好，可以應(yīng)用至高溫環(huán)境工作且有抗腐要求的化工設(shè)備中;欽合金強(qiáng)度高，耐蝕性好，適用于氯化物及強(qiáng)堿等材料參加生產(chǎn)的設(shè)備中應(yīng)用。

2.2 非金屬材料的選擇

在化工設(shè)備材料的選擇時，應(yīng)用最多的幾種非金屬材料主要包括以下幾種：第一，石墨材料的選擇。石墨主要是由碳構(gòu)成，且其內(nèi)部有較多的孔隙，因而當(dāng)其遭受外部凝固物的浸漬時會產(chǎn)生更強(qiáng)的密封性，因此在化工設(shè)備的材料選擇中應(yīng)用量很大。然而，由于石墨處于高溫環(huán)境中時密封性較差，所以，只有當(dāng)化工設(shè)備的工作條件為低溫時方可選擇此種材料。第二，搪玻璃材料的選擇。它是一種陪襯，多用在碳鋼為主體材料的設(shè)備中，具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，但因其強(qiáng)度不高，所以應(yīng)用壓力不得超出1.0MPa。第三，玻璃鋼材料的選擇。它是一種增強(qiáng)型塑料，抗腐蝕性好，耐高溫差，因此，應(yīng)用此材料制造的設(shè)備對其使用工作環(huán)境也有特殊要求，溫度應(yīng)不大于60℃。第四，塑料材料的選擇。在化工生產(chǎn)設(shè)A備設(shè)計中應(yīng)用到的塑料材料還包括聚丙烯(PP)、硬聚氯乙烯(PVC)等，根據(jù)不同塑料材料的特性，兩者對使用條件也有不同的要求，前者的使用溫度應(yīng)不超過100℃，后者的使用溫度應(yīng)控制在60℃以內(nèi)。

3.對化工設(shè)備設(shè)計材料的應(yīng)用措施進(jìn)行合理研究

3.1 將節(jié)能、環(huán)保進(jìn)行有效的結(jié)合

我國早期為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對資源能源進(jìn)行大范圍開采，讓很多化工設(shè)備材料出現(xiàn)了頻臨枯竭的狀態(tài)，對現(xiàn)代化工行業(yè)發(fā)展造成了非常嚴(yán)重的影響，所以為了保證化工行業(yè)可以保持可持續(xù)發(fā)展，在對化工設(shè)備材料進(jìn)行選擇的時候，要優(yōu)先考慮那些實用性高、綠色環(huán)保的設(shè)備材料，幫助化工行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減耗的目標(biāo)，同時這也符合我國現(xiàn)階段頒布的可持續(xù)發(fā)展方針策略，適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展需求；對化工設(shè)備材料進(jìn)行選擇和應(yīng)用的時候，要善于結(jié)合節(jié)能與環(huán)保，這樣不僅可以保證化工設(shè)備質(zhì)量，還可以促進(jìn)化工行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

3.2 設(shè)計過程中要注意做好防腐措施

化工生產(chǎn)過程中設(shè)備經(jīng)常會遇到的問題就是被腐蝕，造成這種情況的主要原因是工作環(huán)境，化工產(chǎn)品在進(jìn)行生產(chǎn)的時候通過水分和空氣會對化工設(shè)備造成一定腐蝕，而導(dǎo)致設(shè)備本身發(fā)生一些損耗和破壞；化工設(shè)備在受到腐蝕以后，色澤與外形上會發(fā)生不同程度的改變，嚴(yán)重的時候會讓化工設(shè)備停止運行，嚴(yán)重影響化工生產(chǎn)，給化工企業(yè)帶了不小的經(jīng)濟(jì)損失；所以，在對設(shè)備材料進(jìn)行選擇與應(yīng)用的時候，一定要注意在設(shè)計過程中做好防腐措施，以保證設(shè)備的正常運行，進(jìn)而保障化工的生產(chǎn)效率，提高化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 生產(chǎn)成本的控制

化工產(chǎn)生過程中難免會產(chǎn)生一些腐蝕性介質(zhì)，而毋庸置疑合理的設(shè)計并使用抗腐蝕性好的材料對延長設(shè)備使用壽命方面是有作用的，但其成本也會隨之增加，這就要求設(shè)計人員必須在設(shè)計環(huán)節(jié)對設(shè)備材料進(jìn)行精挑細(xì)選，綜合各方面的成本，合理選擇以保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，眾所周知，由于化工設(shè)備的質(zhì)量在化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)中具有較大的影響，所以，化工設(shè)備設(shè)計中材料的質(zhì)量與化工設(shè)備的安全運行間有著密不可分的聯(lián)系。因此，在現(xiàn)階段的設(shè)備設(shè)計中，材料選擇要保證其科學(xué)性和合理性，這樣才能更好的保證其使用質(zhì)量。

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