化工設備設計中的材料選擇與應用

紀震坤

江蘇久吾高科技股份有限公司

化工設備設計中的材料選擇與應用

紀震坤

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

化工設備設計；材料選擇；應用

1.化工設備設計中材料選擇及其應用的重要性

在化工設備材料的選擇與應用時，材料選擇的合理性和化工設備的實用性、安全性和穩定性密切相關。因此，為了提升化工設備設計材料的應用效果，在材料選擇的過程中必須充分考慮化工設備所需的性能要求、生產成本與效益產出等各項因素，科學選材，合理應用，方可使化工設備滿足化工生產的實際應用需求，并最終為化工安全生產和企業經濟效益提供基礎保障。

2.化工設備設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，碳鋼以其優越的力學性能及耐腐蝕性在現代化工領域乃至整個工業設備設計中應用日益得到廣泛。碳鋼自身防腐性能一般，受其本身物性與使用環境的影響，在一定介質等腐蝕因素的影響下，則會形成不同程度的腐蝕。但是，碳鋼在經涂層防腐處理后，如IPN8710防腐，2PE/3PE防腐，FBE環氧粉末防腐和環氧煤瀝青防腐等，常溫環境下，碳鋼對于濃H2SO4、NaOH及液氮耐腐蝕性表現良好，可以對該種材料進行長時間承裝，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，化工設備日常生產過程中難以避免的會接觸到酸、堿、鹽等活性氣體，這就對設備材質在防腐蝕性方面提出了更高的要求，否則對于設備性能及使用壽命必然會造成不利影響。在此背景下，化工設備設計過程中不銹鋼材料的應用，因其良好的抗腐性及抗鐵離子污染性，在現代化工設備設計與日常生產中應用日益普遍。但是，由于大多金屬在流體作用下容易發生中沖刷腐蝕現象，不銹鋼盡管耐腐蝕性能好，但是由于其硬度低、耐磨性能差，因而當被用于制造化工業設備動力裝置(如工業風機、航空發動機、汽輪機)中的葉片等轉動零部件時，其抗固體粒子的沖蝕磨損(erosion)和抗固液兩相介質的沖刷腐蝕(erosion－corrosion)性能均不能滿足設備對高可靠性、長壽命設計的技術要求。除此之外，不銹鋼材料的受熱蠕變與管道共振產生的晶體裂紋也為其常見病害，設計選擇時應特別注意。

2.1.3 其他金屬合金與欽材

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

2.2 非金屬材料的選擇

在化工設備材料的選擇時，應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。石墨主要是由碳構成，且其內部有較多的孔隙，因而當其遭受外部凝固物的浸漬時會產生更強的密封性，因此在化工設備的材料選擇中應用量很大。然而，由于石墨處于高溫環境中時密封性較差，所以，只有當化工設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備中，具有較強的抗腐蝕性，但因其強度不高，所以應用壓力不得超出1.0MPa。第三，玻璃鋼材料的選擇。它是一種增強型塑料，抗腐蝕性好，耐高溫差，因此，應用此材料制造的設備對其使用工作環境也有特殊要求，溫度應不大于60℃。第四，塑料材料的選擇。在化工生產設A備設計中應用到的塑料材料還包括聚丙烯(PP)、硬聚氯乙烯(PVC)等，根據不同塑料材料的特性，兩者對使用條件也有不同的要求，前者的使用溫度應不超過100℃，后者的使用溫度應控制在60℃以內。

3.對化工設備設計材料的應用措施進行合理研究

3.1 將節能、環保進行有效的結合

我國早期為了促進經濟發展，對資源能源進行大范圍開采，讓很多化工設備材料出現了頻臨枯竭的狀態，對現代化工行業發展造成了非常嚴重的影響，所以為了保證化工行業可以保持可持續發展，在對化工設備材料進行選擇的時候，要優先考慮那些實用性高、綠色環保的設備材料，幫助化工行業實現節能減耗的目標，同時這也符合我國現階段頒布的可持續發展方針策略，適應現代社會發展需求；對化工設備材料進行選擇和應用的時候，要善于結合節能與環保，這樣不僅可以保證化工設備質量，還可以促進化工行業穩定發展。

3.2 設計過程中要注意做好防腐措施

化工生產過程中設備經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境，化工產品在進行生產的時候通過水分和空氣會對化工設備造成一定腐蝕，而導致設備本身發生一些損耗和破壞；化工設備在受到腐蝕以后，色澤與外形上會發生不同程度的改變，嚴重的時候會讓化工設備停止運行，嚴重影響化工生產，給化工企業帶了不小的經濟損失；所以，在對設備材料進行選擇與應用的時候，一定要注意在設計過程中做好防腐措施，以保證設備的正常運行，進而保障化工的生產效率，提高化工企業的經濟效益。

3.3 生產成本的控制

化工產生過程中難免會產生一些腐蝕性介質，而毋庸置疑合理的設計并使用抗腐蝕性好的材料對延長設備使用壽命方面是有作用的，但其成本也會隨之增加，這就要求設計人員必須在設計環節對設備材料進行精挑細選，綜合各方面的成本，合理選擇以保證企業的經濟效益。

綜上所述，眾所周知，由于化工設備的質量在化工產業的生產中具有較大的影響，所以，化工設備設計中材料的質量與化工設備的安全運行間有著密不可分的聯系。因此，在現階段的設備設計中，材料選擇要保證其科學性和合理性，這樣才能更好的保證其使用質量。

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