化工机械设计中如何选择和运用材料

摘 要：在工业的发展过程中,化工机械设备是一个关键的环节,其相关运作会影响到整个工程项目的顺利完成.而材料的选择又是机械设备的设计中关键的一项内容,材料的质量直接会影响到整个机械的工作效率.因此,本文就着力探讨一下化工机械设计中材料是怎样进行选择和利用的.

关 键 词：材料选择；材料应用；化工机械

中图分类号：TQ050.2

最近几年,我国的社会经济得到了很大的发展,这也在一定程度上影响到了化工发展的进度.化工机械设备在化工生产中占据了很重要的地位,相关设备的工作效率以及使用时间都会对化工产业最终产生的经济利益产生很大的影响.但是,因为化工机械设备长期处在一个密闭的工厂环境中,设备本身也存在材料的问题,因此经常发生化工设备被腐蚀的现象.这种现象会使化工设备的许多性能都被影响,也会严重妨碍到该设备的使用寿命.所以,让化工设备通过技术方式达到防腐的效果以及化工设备所需的材料如何选择就成了关键的问题.

一、在化工机械设计中选择碳素钢与合金钢的材料

想要在化工机械的设计之中选到合理的材料,最先要做的就是让材料的各方面性能都能与机械的各零件合作运行,可以适应各种零件的物理、化学反应.然后,在进行化工生产的时候,还要注意运行的操作难度以及所取得的经济效益,安全性也是必须考虑的内容.现在中国的机械材料市场中,以碳素钢受到的关注较多,但是它具有强度低、韧性低的特点,而且形状稍微大一些的零件就没办法进行热处理,这样的材料在进行化工生产的时候会受到很大程度的制约.一般情况下,这种材料在正常的环境中并不容易发生腐蚀的现象,也基本上可以保障设备的正常运行.但是,如果是进行化工生产的过程中,这种材料就极容易被腐蚀.就比如我们经常使用的Q235钢,在容易发生腐蚀的环境下,腐蚀的速度十分惊人,就算是利用各种技术进行防腐的保护,也会因为保护措施容易脱落而让腐蚀的程度更加加深,这样设备的使用年限就会减少很多.正因为此,选择材料的时候,尽量不要选取这种材料作为主材料,可以选取一些比较能够抗氧化的合金钢.合金钢的相对于碳素钢要贵一些,但优点也是十分明显的,合金钢的抗氧化能力非常强.如果是从长远的眼光来看,选用合金钢所得到的经济效益要更高,因为它让化工设备的使用寿命变的更长.有实验证明,如果在原先的碳素钢材料中加入一些合金元素就会形成合金钢.这样的合金钢弥补了以前碳素钢在强度和韧性上面的不足,还提高了抗腐蚀的能力,对高温和磨损也有很强的免疫力.即使合金钢才很多方面都比碳素钢更加先进,但是也只有材料的性能要求较严格的情况下才会选择.一般情况下,大多数还是会选择碳素钢材料.

二、化工机械设计中,应用材料要参考机械材料零件的制作工艺

在进行机械生产或是加工生产的时候,许多的加工技术对于材料的要求是不一样的.就比如说铸造工业就要求机械设计的材料要具备高流动、高收缩、高吸气的特点；焊接工艺却是需要考虑冲压和冷镦的特性是否良好；热处理工艺要在温度过高的时候,材料具备敏感性,在进行氧化的时候会脱碳；切削工艺又需要材料能够便于切削.在机械设计中,运用材料要参考机械材料零件的制作工艺.零件是组成机械最基本的载体,在进行零件选择的时候,一定要保障其在工作的环境下也能正常保持工作能力,也要考虑到零件的成本不能过高.工作能力是说零件要保持其持久的工作效力,也被称之为承受能力.零件不管在什么条件之下,一旦失去了工作能力就是失效.零件在进行设计的时候不仅要考虑到零件要具备足够的工作能力,还要在选择材料的时候尽量降低成本.零件也要保障制作工艺,尽量减少经济支出,零件的类型尽量能通俗化、标准化,将设计程序尽量简单化来降低生产成本.

三、对化工机械设备要进行防腐的保护

在防腐的时候,首先要从工艺上进行一些有助于防腐的设计.有时候机械设备的形状非常复杂,这就会导致一些如积尘一般明显的缺陷.平时看不出来,但很快这些地方就会被优先腐蚀.因此,为了避免这种现象,在进行化工设备的组合设计的时候,就要考虑到以下几个问题：第一,设备的结构尽量简单化,将一切零件都尽量运用一种材质的金属,零件组合的时候也尽量不要留下缝隙；第二,设备的表面要涂抹质量较好的防锈漆,这也是比较关键的一环,好的防锈漆可以起到隔离空气和水汽的效果.在这里,还要注意设备的结构有时也会对防锈漆的涂抹产生一定的影响.也就是说,设备组合复杂的情况下,防锈漆的涂抹也会出现困难；第三,在进行设备设计的时候,尽量不要给水汽留下任何淤积的可能.也就是说,设计过程中,不要出现凹孔.有的设备必须出现,则应该设置一个排水系统；第四,化工设备在进行焊接的时候,一定哟尽量连续不中断,在连接的过程中也要避免各种质量上的缺陷.如果发生了缺陷,很有可能就从缺陷点这儿产生新的腐蚀现象；第五,因为设备的缝隙处是最容易被腐蚀的,因此对设备各个零件结合的地方要进行一些合理化的防腐处理.可以采取双面连续对接焊的方式让焊接的质量更高,这样也可以有效地避免缝隙处发生腐蚀.

腐蚀在化工设备中并不罕见,化工设备在日常的工作中,经常与空气和水汽接触,发生化学反应后就会呈现出腐蚀的现象,而后就会对化工设备产生很大的危害.如果化工设备受到了腐蚀,其外表的色泽就会发生改变,内部性能也会受到一定的影响,而后设备的使用寿命缩短,工作效率下降,就会影响到整个化工工程的进度,影响化工企业的收益.因此,对化工设备腐蚀的研究是非常有必要的.在进行化工设备的结构设计的时候,要根据设备工作时候运行的效果以及应该具备的特点做到以下几点：第一,产品的结构应该具备耐腐蚀的特点,因为这是化工产品的生产要求；第二,化工设备工作的时候要尽量保证稳定流畅,不能因为部分零件被腐蚀导致整个的工作效率下降,不要让腐蚀大量积累,否则只会越积越多；第三,设备运行也要关注外力的保护作用,防止产生新一轮的腐蚀.

四、进行化工机械材料选择的时候还要注意环保和节能

近些年来,我国的经济正在腾飞,快速增长的经济也带动了资源的大量消耗.而用于机械方面的材料很多都被开采殆尽,有些资源已经是极其稀少.这时候,我们在进行机械设备的材料选择时,要更多地考虑到对环境的保护,也要考虑到成本的输出.在进行机械设备设计的时候,注意环保和节能也是为了实现可持续发展.如果一味地追求经济的快速发展,对那些不可再生资源大力地开采利用只会给未来的化工生产埋下更多的祸根,所以说,化工设备所选用的材料是否可以达到环保和节能的效果也是我们下一步研究的热点问题.就比如说机械设计铸件的环节,刚开始设计的5%的资金投入将决定以后生产中80%的资金投入.所以,在进行化工设备设计选择材料的时候,要考虑现阶段的节能与环保问题,有效地节约不可再生资源,节约成本,千万不要产生无效的浪费.

综上所述,如今化工机械设计当中,材料的选择和应用问题已经受到了社会的普遍关注,在机械设计中,一定要做到材料的选择配合现阶段节能与环保的环境要求,这样才能实行资源的可持续发展.