化工機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用研究

景小寧 李輝

摘要：化工機(jī)械設(shè)備的耐用度和性能影響著化工企業(yè)的生產(chǎn)效率，直接與企業(yè)的產(chǎn)量掛鉤，而化工機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)所用的材料則直接影響化工機(jī)械設(shè)備的性能。由于化工產(chǎn)業(yè)的特殊性，導(dǎo)致其所使用的機(jī)械設(shè)備要經(jīng)常與一些具有化學(xué)腐蝕性的東西接觸，因此防腐蝕性成為了化工機(jī)械設(shè)計(jì)中材料選擇的主要考慮因素。本篇文章就關(guān)于化工機(jī)械設(shè)計(jì)中如何對(duì)材料進(jìn)行合適的選擇與應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探討，給出了可行性的建議。

關(guān)鍵詞：化工機(jī)械;設(shè)計(jì)材料;選擇;應(yīng)用

想要加強(qiáng)化工機(jī)械的質(zhì)量，使得化工機(jī)械的作用能夠充分得到發(fā)揮，就應(yīng)該對(duì)化工機(jī)械材料的選擇方面給予一定的重視，以材料選擇相應(yīng)的原則和方法為參考，根據(jù)不同的加工方式選擇出對(duì)應(yīng)的化工材料，從而提升化工機(jī)械的質(zhì)量，為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

一、化工機(jī)械材料的選擇

（一）材質(zhì)可靠，使用安全

設(shè)備是化工反應(yīng)的載體，是生產(chǎn)成敗的場(chǎng)所，也是最應(yīng)當(dāng)注意安全和運(yùn)行可靠的地方。因此選用材料要做到萬(wàn)無(wú)一失、安全第一。根據(jù)國(guó)家規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限，在選材料時(shí)，要考慮保證材料使用壽命。

（二）易于加工

化工設(shè)備總是由材料加工而成的，依據(jù)制作工藝選擇合適的材料。有些材料在加工過(guò)程中，可能導(dǎo)致一些性能惡化，有些材料加工困難等，都不是選材的首選或主要對(duì)象，因?yàn)椴牧闲阅茉诩庸ぶ械淖兓遣荒芸刂频?，而不易加工的材料?shì)必影響造價(jià)[1]。

（三）碳素鋼和合金鋼的優(yōu)勢(shì)對(duì)比

碳素鋼的優(yōu)點(diǎn)在于適用性強(qiáng)且價(jià)格也不算昂貴。如果對(duì)機(jī)械的使用年限有要求的話可以考慮用合金鋼作為機(jī)械的合成材料。然而合金鋼與碳素鋼相比在價(jià)格上略貴于碳素鋼，因此在材料性能不高的情況下還是優(yōu)先考慮碳素鋼。

（四）載荷型

這是選材最基本的依據(jù)，機(jī)械材料在使用時(shí)通常需要承受各種各樣的作用，根據(jù)工藝條件和操作條件（如溫度、壓力、介質(zhì)、環(huán)境等），在機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕和耐溶劑等性能上優(yōu)先考慮，選用具有足夠的強(qiáng)度和塑性、韌性，能耐受介質(zhì)腐蝕的材料。當(dāng)所承受的力不算太強(qiáng)時(shí)，可以選用一些經(jīng)濟(jì)實(shí)惠抗壓能力不算強(qiáng)的材料，如果是材料在平時(shí)使用中需要承受比較強(qiáng)的壓力時(shí)，可以考慮選取一些有伸縮性的材料從而分散壓力不至于損毀材料[2]。

二、材料的運(yùn)用

（一）經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性相結(jié)合

材料的使用一定要以實(shí)際加工的工藝流程為準(zhǔn)，不同的生產(chǎn)工藝對(duì)材料的性能要求不一樣。此外還應(yīng)該在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下盡量降低材料成本，材料選擇之后，要制造成設(shè)備，其費(fèi)用不僅是材料費(fèi)用一項(xiàng)，還包括運(yùn)雜費(fèi)、加工費(fèi)、加工附加費(fèi)、維護(hù)費(fèi)，以及將來(lái)備品備件材料、設(shè)備維修的費(fèi)用等，需綜合地從經(jīng)濟(jì)上衡量和測(cè)算，應(yīng)立足于選用價(jià)廉物美的材料。這就需要企業(yè)評(píng)估自身的經(jīng)濟(jì)承受能力從而選取不僅經(jīng)濟(jì)實(shí)惠又能滿足工藝要求、既滿足顧客的要求又為企業(yè)節(jié)省成本的材料。因此如何將經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性有機(jī)的結(jié)合起來(lái)是制造上在化工機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)該重視的問(wèn)題[3]。

（二）防腐蝕的特性要到位

化工設(shè)備長(zhǎng)期暴露在非封閉的環(huán)境之下，非常容易與空氣中的水等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備受到腐蝕。發(fā)生腐蝕以后，輕則對(duì)機(jī)械設(shè)備的外觀造成損壞，嚴(yán)重的可能會(huì)影響到機(jī)械設(shè)備正常的運(yùn)轉(zhuǎn)和一些必要的功能受損。因此在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用一些耐腐蝕性較強(qiáng)的材料，或者在設(shè)備金屬表皮的外部鍍上一層膜使得空氣中的水汽由于這層鍍膜的存在而不能直接和鍍膜內(nèi)的金屬接觸從而切斷發(fā)生腐蝕的源頭以此來(lái)達(dá)到防腐蝕的效果。同時(shí)在平時(shí)的檢查維護(hù)中一旦發(fā)現(xiàn)有腐蝕的現(xiàn)象要盡快做出應(yīng)對(duì)，及時(shí)清理出腐蝕的堆積物以免發(fā)生更大規(guī)模的腐蝕現(xiàn)象，同時(shí)應(yīng)該對(duì)那些有腐蝕苗頭的現(xiàn)象進(jìn)行關(guān)注，比如一些鍍膜因?yàn)闀r(shí)間長(zhǎng)的緣故發(fā)生了破損，相關(guān)人員要及時(shí)的對(duì)鍍膜進(jìn)行修復(fù)以絕后患[4]。

（三）重視節(jié)能與環(huán)保

化工機(jī)械設(shè)計(jì)主要選擇金屬作為設(shè)備的制作材料，當(dāng)前在材料加工領(lǐng)域可供選擇的金屬材料有很多種，如果一個(gè)化工設(shè)備在選材上選擇金屬種類過(guò)于復(fù)雜，在進(jìn)行回收利用時(shí)，會(huì)給金屬材料的分類工作帶來(lái)難度。因此，我們要求在進(jìn)行化工機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)Σ牧系倪x擇盡量遵循單一性原則，盡量選擇單一種類的合金，便于進(jìn)行分類整理，進(jìn)行廢舊設(shè)備的回收利用?？紤]到這個(gè)因素，在化工機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)材料的選取上要盡可能用一些可替代的可再生材料。此外，化工生產(chǎn)中會(huì)排放一些污染物或者有害氣體，在排放前一定要進(jìn)行細(xì)致的處理達(dá)到國(guó)家相關(guān)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)之后才能排放。作為化工行業(yè)的一份子不應(yīng)該只顧自己的利益，而應(yīng)該考慮整個(gè)行業(yè)的未來(lái)，做到可持續(xù)發(fā)展。隨著國(guó)家大力倡導(dǎo)資源節(jié)約型社會(huì)，對(duì)于已經(jīng)超出使用年限或由于技術(shù)進(jìn)步而淘汰的老舊設(shè)備進(jìn)行材料的重新回收利用也逐漸被人們所關(guān)注[5]。

（四）針對(duì)載荷性材料的選擇

在化工機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，材料選擇方面首先要考慮的就是材料的載荷性，也就是負(fù)重能力，而材料的載荷性又可以分為兩方面內(nèi)容。第一，所需加工的零部件受到外部載荷力的作用，會(huì)出現(xiàn)一定的形狀扭曲以及變形的情況，并且應(yīng)力在材料外部較為密集，所以材料的外部性能對(duì)零部件的控制有著重要的影響。第二，載荷力作用點(diǎn)會(huì)因?yàn)椴牧献陨硖匦圆煌兓缫恍┠軌蜉p易受到外力作用的材料，為了使得加工零件受力均勻，載荷力的作用點(diǎn)一般會(huì)作用到加工零件的橫切面，從而提升機(jī)械設(shè)計(jì)中各工作環(huán)節(jié)的工作效率。

三、結(jié)束語(yǔ)

化工機(jī)械的設(shè)計(jì)中要充分地考慮材料的選取問(wèn)題，這影響到化工機(jī)械設(shè)備的性能，進(jìn)一步影響整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)的進(jìn)度。在化工機(jī)械材料的選取上不僅要考慮成本與實(shí)用性的兼顧，還要考慮化工行業(yè)的特殊性做到防腐效果不能少，不僅如此，在我國(guó)大力倡導(dǎo)節(jié)能減排建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)背景下，化工行業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)材料還要兼顧用一些可再生的能源與材料，從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。

參考文獻(xiàn)：

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[5]范寶成，趙磊，荊政霖，等.金屬材料在機(jī)械設(shè)計(jì)中的選擇與應(yīng)用[J].硅谷，2013（19）：142-142.