化工機械設計中材料選擇分析

李建偉

摘 要：隨著我國經濟的飛速發展，化工機械工業也得到了前所未有的進步。材料選擇的合適與否直接影響著化工機械的整體質量，材料選擇已成為化工機械設計的重中之重。鑒于此，本文將探究化工機械設計中材料選擇，旨在為一線設計提供理論指導。

關鍵詞：化工；機械設計；材料選擇

化工與人類的生活息息相關，在化工產品的生產過程中，機械設備起到非常重要的作用，機械產品的材料選擇直接決定著機械設備的工作效率以及化工產品質量。在化學工業迅猛發展的今天，積極探究化工機械設計中材料選擇，具有重要意義。

一、化工機械設計中材料選擇的重要性

上世紀以來，我國化工行業得到前所未有的發展，在這一過程中，化工機械設備功不可沒。隨著我國以及全球化工行業的迅猛發展，機械設備的需求量不斷增加，進而導致機械材料欠缺問題凸顯。化工材料是機械設備的重要組成，是推動機械行業健康發展的重要作用。故而，在機械設計過程中，設計人員一方面需要關注材料的合理運用情況，一方面還需要從環境污染、競技性等角度合理選擇和利用材料，這也是機械設計行業將來發展必須重視的問題。只有充分認識到材料 選擇對化工機械設備及化工行業的重要性，充分認識到材料選擇方法的重要性，才能更好的開展機械設計工作，進而推動我國機械設計及化工工業的和諧發展。

二、化工機械設計中材料選擇分析

要想合理選擇化工機械材料必須讓各個材料的優良性能以及機械零部件得到最優配合，從而更好的使用各項零部件的性質。但是，在化工生產過程中，還需要注意運行的經濟成效、操作難度以及安全性等各種因素。在我國的機械材料市場上，如下材料應用較為普遍。

1.選擇荷載型材料

在化工機械設計過程中，材料的荷載性能比較重要，必須考慮材料荷載這一指標。通常來說，材料荷載又可分為如下方面：第一，在外部荷載的作用下，機械零部件可能出現扭轉等問題，這時候外部應力會直接集中在零部件表面，在這種情況下，材料表面的性能會直接影響著整個零部件的何在效果。故而，在具體材料選擇過程中，如果機械零件需要承受較大的外部荷載力，就應該選擇低碳鋼調質或低碳鋼滲碳等材料類型，通過這種方式全面提高機械材料的荷載能力以及機械產品的整體質量。第二，對于能夠承擔拉伸或伸縮的材料，這種情況下，外部荷載力通常會作用在橫切面上，這樣就需要橫切面受力均勻的材料。在機械設計過程中，設計人員就可以關注性能分布比較均勻的各種材料，從而更好的保障機械設計、加工以及生產等作業的順利開展。

2.合金鋼與碳素鋼的合理選擇

玻璃鋼密度在1.5-2.0之間，屬于增強型塑料的一種，玻璃鋼本身的耐腐蝕性不佳，很容易出現腐蝕老化等問題。如果需要使用玻璃鋼，必須關注焊接點問題，強化涂刷防腐工作處理。隨著化工行業的發展，在玻璃鋼中加入酚醛樹脂、環氧樹脂等基體之后，其自身的抗腐蝕性能大大增強，其對于酸堿鹽、各種油類、水、大氣等均有良好的抗腐蝕能力。目前來說，我國主要是將加入樹脂的玻璃鋼作為通風管路、鹽酸儲罐以及涼水塔外殼等制作材料，應用效果良好。但需注意，玻璃鋼的耐高溫性能比較低，故而，不能將其作為長期高溫運轉的設備生產。

在低于160度以及低于0.5mpa的環境中，石墨有著良好的耐久性能和優良的抗腐蝕性能，在鹽酸、硫酸等環境下，石墨的穩定性無變化。再加上石墨良好的導電性能，其在熱交換器設計中得到廣泛應用。但我們需要注意到，石墨的塑性以及耐正壓強度較差，故而，不主張將其作為主要的化工材料。鑒于石墨的的耐負壓性能，可以將其用在強腐蝕環境中作為低壓換熱設備或化工吸熱設備應用。

三、化工機械設計中材料選擇與應用的具體方法

1.參照機械零部件的工藝標準

在機械設計過程中，切削、鑄造、焊接、熱處理等各種處理工藝對于化工機械材料的要求不盡相同。例如，鑄造工藝對于材料的收縮性與流動性要求較高；焊接工藝則強調材料的冷鐓性與沖壓性；切削工藝則應強調材料的切削可操作性；熱處理工藝則強調材料的過熱敏感性與淬透性。故而，在具體的化工機械設計過程中，必須參照機械零部件的工藝標準，零件是組成化工機械設備的基礎，化工機械的順利運行需要機械零件有很強的工作能力且價格經濟。在優良的制作工藝基礎上，盡可能的考慮降低制作費用，并積極選擇通用型的零部件，這樣能有效降低設計成本并簡化設計過程。

2.關注材料的節能性與環保性

隨著我國工業等經濟發展的猛增，社會對于資源的需求量大幅度增加，大量的礦產資源等面臨資源枯竭的局面。在這種情況下，我們必須關注材料的節能性與環保性。在可持續發展理念以及社會生態環境發展的今天，人們對機械設計工作提出了更高標準。故而，設計人員在化工機械設計過程中必須加強材料的選擇，綜合考慮材料的環保性與節能性，盡可能節約資源。例如，在化工機械設計鑄件環節，一般來說，5%的鑄件設計成本直接決定著80%的鑄件生產成本。故而，設計人員在化工機械設計過程中，必須關注節能環保材料的使用，杜絕不合理的材料選擇或浪費問題。不同的材料其自身價格也有所不同，機械設計人員應在機械設計過程中滿足經濟性要求，力求成本低、周期短，且使用效率高、燃料消耗少、使用范圍廣、維護費用低。這就要求設計人員選擇標準、通用的零部件來保證質量、簡化設計，并積極選擇改進性能、提高質量的新材料與新結構，及時引入先進的設計工藝與生產裝配工藝，減少零部件結構以及轉動鏈種類。

3.加強化工機械設備的防腐保護

加強化工機械設備的防腐保護工作非常重要。例如，我們在機械設計或運用過程中會經常使用到Q235鋼，這強酸堿等腐蝕環境中，這種類型的材料腐蝕速度非常快，即便利用了各種防腐蝕措施，也會因保護措施容易脫落等問題加劇腐蝕速度，進而大大降低設備的使用年限。首先，在機械設計過程中，需要設計防腐設計。在部分情況下，機械設備的外形均比較復雜，這就會導致機械積塵等問題，這就會導致易腐蝕等問題。故而，為了避免上述問題的發生，在設計社工機械設備時，需要考慮到如下問題：①盡可能簡化化工機械設備結構，盡可能減少同一機械產品中不同材質材料的應用，另外，不同零件之間的配合也不能留有縫隙。②使用防銹漆涂抹在設備表面，這一環節非常重要。質量較好的防銹漆能有效隔離水汽和空氣等腐蝕，需注意，如果設備結構比較復雜，也會影響防銹漆的涂抹。③在設計設備過程中，盡可能不要留下水汽淤積。在具體設計過程中，盡可能減少凹孔，如果必須留有凹孔，則應設計排水孔。另外，在具體焊接過程中，盡可能連續、不中斷。

結語：

綜上所述，本文以化工機械設計中材料選擇的重要性為切入點，論述了化工機械設計中材料選擇，并從零部件工藝標準、節能性與環保性 等角度，詳細論述了化工機械設計中材料選擇與應用的具體方法，多角度入手，以期更好的促進機械設計工作的高效開展。

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