化工機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇和應(yīng)用研究

張福軍

（大連福佳·大化石油化工有限公司，遼寧 大連 116600）

引言

隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)入到一個(gè)全面發(fā)展時(shí)期，新的技術(shù)與手段層出不窮，使得化學(xué)工業(yè)得到更大規(guī)模的生產(chǎn)和發(fā)展，為人們的生活和社會的發(fā)展增添了大量的物質(zhì)財(cái)富，加快了社會發(fā)展進(jìn)程。在化工機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，選擇優(yōu)質(zhì)且合適的材料至關(guān)重要。做好這一項(xiàng)工作，不僅有利于促進(jìn)化工生產(chǎn)的發(fā)展，提高設(shè)備工作效率，而且也有利于提高整體的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，促進(jìn)發(fā)展。

一、在化工機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，挑選材料要有原則性

（一）根據(jù)專業(yè)人員制定的機(jī)械設(shè)計(jì)需求挑選合理的材料

化工生產(chǎn)對其生產(chǎn)器械設(shè)備的要求比較嚴(yán)格，在化工生產(chǎn)過程中，由于特殊的生產(chǎn)材料需要進(jìn)行特殊的處理，那么這便需要化工企業(yè)要選擇合適的材料來進(jìn)行化工機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)工作，比如：當(dāng)化工生產(chǎn)需要進(jìn)行切割工作時(shí)，化工企業(yè)要選擇適合的材料。同樣，焊接和鑄造工作亦是如此，要仔細(xì)的選擇合適的材料，來保證化工生產(chǎn)工作能夠順利進(jìn)行完成。

（二）加強(qiáng)化工機(jī)械使用的剩余材料的再利用工作

勤儉節(jié)約是中華民族的傳統(tǒng)美德，我國也制定了相關(guān)法律法規(guī)來規(guī)范對資源的保護(hù)和資源的循環(huán)利用行為。化工企業(yè)不可一味地追求經(jīng)濟(jì)利益，要將我國的節(jié)能和環(huán)保徹底落實(shí)到每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。從化工機(jī)械的整體性能需求來看，化工企業(yè)在制造化工生產(chǎn)設(shè)備時(shí)，往往都會將金屬作為化工器械的基本材料，我們也都知道，不同的金屬在回收時(shí)，要進(jìn)行分開儲存，以避免金屬和金屬在周圍環(huán)境的作用下發(fā)生反應(yīng)，所以，為了化工器械在使用后方便回收，企業(yè)在制造化工器械時(shí)最好選用同一種類的合金，從根本上增加化工器械的回收利用率。

二、在化工機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選擇

（一）針對載荷性材料的選擇

在化工機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，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零部件的控制有著重要的影響。因此，在選擇材料時(shí)，如果需要經(jīng)過外界的載荷力，那么就可以選擇合適的加工方式對材料加工，從而保證機(jī)械完成后的質(zhì)量。第二，載荷力作用點(diǎn)會因?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。

（二）做好防腐保護(hù)

在進(jìn)行防腐處理時(shí)，首先要從材料的選擇以及加工工藝上進(jìn)行設(shè)計(jì)。如選擇耐腐蝕性較強(qiáng)的材料，盡量減少形狀非常復(fù)雜、易于積塵的零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，從而達(dá)到減緩腐蝕發(fā)生的目的。具體而言，化工機(jī)械設(shè)計(jì)中的防腐保護(hù)需要重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面的問題：①設(shè)備的結(jié)構(gòu)盡量簡單化。避免化工機(jī)械設(shè)備及其零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，要對結(jié)構(gòu)盡量進(jìn)行簡化，同時(shí)避免零部件裝配時(shí)出現(xiàn)縫隙。②涂抹防銹漆。化工機(jī)械設(shè)備的表面應(yīng)涂抹質(zhì)量較好的防銹漆。③確保不存在水汽淤積現(xiàn)象。在對化工機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，盡量避免出現(xiàn)凹孔，有的設(shè)備考慮到工作特性應(yīng)設(shè)置專門的排水系統(tǒng)，以盡量減少水汽的淤積。④保證工作的連貫性。化工機(jī)械設(shè)備在加工制造過程中可能需要用到焊接工藝，此時(shí)一定確保焊接的連貫性，避免因焊接不連貫而造成的質(zhì)量缺陷發(fā)生。現(xiàn)實(shí)中，機(jī)械加工制造過程中的不連貫之處往往可能成為缺陷點(diǎn)，而這些缺陷點(diǎn)恰恰是腐蝕容易發(fā)生的位置。⑤合理化的防腐處理。由于化工機(jī)械設(shè)備的縫隙處非常容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，所以除了需要在設(shè)計(jì)階段避免裝配縫隙的出現(xiàn)外，在零部件間的主要結(jié)合位置應(yīng)該進(jìn)行一些合理化的防腐處理，以有效防止縫隙處腐蝕問題的出現(xiàn)。

（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于復(fù)雜，在進(jìn)行回收利用時(shí)，會給金屬材料的分類工作帶來難度。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。考慮到這個(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，做到可持續(xù)發(fā)展。隨著國家大力倡導(dǎo)資源節(jié)約型社會，對于已經(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。

（四）對碳素鋼和合金鋼型材料的選擇

在眾多化工設(shè)備中，機(jī)械在進(jìn)行工作時(shí)，自身的一些性能會對機(jī)械材料的堅(jiān)韌性有一定的要求，因此在對化工機(jī)械材料進(jìn)行選擇時(shí)，就要充分考慮到材料本身的特性，同時(shí)還要考慮在對所選擇的材料進(jìn)行加工時(shí)的安全性和可操作性。碳素鋼因其自身價(jià)格較低，對其進(jìn)行加工時(shí)工藝較為簡便，因此碳素鋼成為了化工機(jī)械設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用較多的一種材料。雖然碳素鋼優(yōu)勢性較為明顯，但其缺乏韌性以及強(qiáng)度較弱等自身缺點(diǎn)限制了一些較為高級材料的形成，因此，這也成為了制約碳素鋼在機(jī)械設(shè)計(jì)中不能廣泛使用的關(guān)鍵因素。

結(jié)語

對于化工器械設(shè)計(jì)中的材料的挑選工作一直都是化工生產(chǎn)行業(yè)所留意的問題之一，并且，為了使化工行業(yè)的生產(chǎn)工作更假的國際化平穩(wěn)化，化工生產(chǎn)行業(yè)的研發(fā)人員也在不斷地深入對化工器械設(shè)備的研發(fā)工作，化工企業(yè)只有將化工器械的材料選擇好，才可以制造出耐用、高效率的化工器械，這樣將化工生產(chǎn)的基礎(chǔ)工作做好，才可以確保化工生產(chǎn)出的產(chǎn)品不但高效率還會高品質(zhì)，從而將我國的化工生產(chǎn)行業(yè)的技術(shù)推向國際。