化工机械设计中材料的选择和应用研究

化工机械设计中材料的选择和应用研究

发表时间：2019-06-26T10:21:45.210Z 来源：《基层建设》2019年第9期作者：刘瑞锋

[导读] 摘要：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。

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摘要：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，由于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。这种现象会严重影响该设备的使用寿命和性能。所以，现在急需处理的问题便是如何让化工设备通过技术方式达到防腐的效果。本文对化工机械设计中如何选择和运用材料进行了简要探讨，以资参考。

关键词：化工机械；设计；材料；选择；运用

随着社会生产力的发展，化学工业的生产进入到一个全面发展时期，新的技术与手段层出不穷，使得化学工业得到更大规模的生产和发展，为人们的生活和社会的发展增添了大量的物质财富，加快了社会发展进程。在化工机械设计过程中，选择优质且合适的材料至关重要。做好这一项工作，不仅有利于促进化工生产的发展，提高设备工作效率，而且也有利于提高整体的经济效应，促进发展。

1.材料的选择

1.1载荷型

机械设计过程中，通常在选材上可以将材料的载荷性能归结为两个方面：一是当零部件在外载荷力的作用下出现扭转时，其中应力大多集中在材料表层，这就表明，材料表面的性能直接决定着零部件间的控制效果。所以在机械设计材料选择上，如果机械材料需要承受载荷力，就可以选择低碳钢渗碳或者是中碳钢调质的方式对材料进行加工。通过此种材料的选择和加工方式能够确保产品的质量。二是对一些能够承受压缩或者是拉伸作用的材料，由于外载荷力作用到零件的横截面，使横截面的应力比较均衡，所以这就需要在机械材料的设计中，选择一些性能分布均匀的材料，保障在机械设计的加工、生产等环节中能够对材料进行高效的作业。

1.2碳素钢与合金钢型

在机械设计过程中，碳素钢是一种比较常用的材料，因为碳素钢的价格比较经济，加工的工艺性稳定因而被广泛运用。但是碳素的韧性和强度比较差，中等以上形状的材料不能被完全淬透，这在一定程度上影响了对碳素钢的使用。因此，可以在碳素钢中加入合金，进而形成一种新的材料，即合金钢。机械设计中合金钢的淬透性、韧性、强度得到了很大的提高，并且由于合金的加入也提高了合金钢的耐磨性。然而只有在零件的横截面较大、材料外载荷应力较大以及需要对材料进行淬透的情况下才能够使用合金钢，而其他情况一般应当选择碳素钢。

1.3可回收和循环利用

化工机械材料的选择中，金属材料是比较重要的一个选项。但是金属材料又分为很多种，其中钢材已达一百余种。这就造成分类上的困难，并且给回收利用也带来一定的难度。所以机械设计材料选择时，可以使用单一合金，成分单一的话，就容易被分类。而且可以提高零件的回收和利用。

1.4参考机械材料零件的制作工艺

在化工机械设计中，不同的零件其制作工艺往往不相同；而不同的制作工艺有不同的材料要求，故在材料的选择上往往也不同。比如，在铸造的时候，选择的材料要便于铸造，要具备高收缩、高流动、高吸气的特点；在焊接的时候，选择的材料要具有良好的抗压性；在进行热处理的时候，选择的材料要具备较强敏感性，在进行氧化的时候能够脱碳。在化工机械设计中，要充分参考机械材料零件的制作工艺，这是因为零件是组成机械的最基本的载体。还有，在进行机械材料零件设计的材料选择时候，既要保障制作工艺的水平也要适当降低成本；零件的类型要尽量标准化、通俗化，尽量降低生产成本。

2.材料的运用

2.1做好化工机械设备的防腐设计

腐蚀是化工机械设备发生的常见问题，这主要是由于化工机械设备在日常的环境中由于空气以及水分等因素而发生了化学反应，进而导致设备出现损耗或者是破坏的状况。化工设备在被腐蚀之后会在其色泽、外形以及基本的性能方面发生变化，从而影响设备的正常使用和生产，也会给相关的企业带来一定的损失。所以，对于化工设备的腐蚀以及防腐措施的研究意义重大。结构的设计应该围绕化工设备生产运行中的生产要求和应力的特点，在设计中需要注重一下几个方面：首先是产品的结构要求应该要与生产化工产品的耐腐蚀要求相一致；其次是要注意化工设备的运行稳定性和流畅性，防止具有腐蚀性能的介质的停顿、热负荷分配方面的不够均匀以及蒸汽的凝结和腐蚀产物的累积；最后是要注意对于外力的保护，防止因交变应力而引起的疲劳腐蚀。

2.2使经济性与实用性相结合

材料运用的经济性与实用性统一是机械设计中必须首先要考虑的问题。在材料运用的过程中应当注意两个方面的内容：一是在机械设计中材料的运用应以零部件的加工工艺为标准。机械加工中不同的加工技术，如切削工艺、铸造工艺、焊机工艺以及热处理工艺等技术对于材料的运用要求是不同的。切削工艺要求材料的应用应当符合切削作业的可操作性特征；铸造工艺要求材料的应用应当向高吸气、高收缩、高流动方向转变；焊接工艺要求材料的应用必须要体现出冷墩性和冲压性的特点；而热处理工艺则要求材料的应用应当符合氧化脱碳性、敏感性、淬透性等特征。二是强调材料应用中的经济性。机械设计过程中，在保障各零部件材料都能够符合各种加工工艺要求的前提下，应当合理地对机械材料的加工成本进行控制，然而为了实现材料应用的经济性，可以根据机械设计企业的自身发展水平，最大限度地对加工工艺和零部件的生产方式进行合理的控制。

2.3环保性与节能性相结合，减少机械材料的损耗

针对化工机械设计材料的运用，需要在使用的过程中遵循环保性与节能性相结合的原则，从而有效提高资源利用率。随着我国经济的快速发展，不断增长的经济与不断消耗的资源成为主要的一组矛盾，如果一味地追求经济效益，势必会给社会的发展带来不利的结果，因此，对于化工机械设计材料的选择，不仅要考虑到对环境的保护，也要考虑到成本的输出。在化工机械的设计过程中，做到环保性与节能性的统一，有利于促进我国生态环境社会的发展和建设，也是可持续发展对化工机械设计工作所提出的新要求。比如说，在机械设计铸件