化工机械设计材料选择标准探讨

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摘要：化工机械设备是化工生产的关键，为进一步提高化工机械设备的稳定性以及运作效益，需要结合化工生产方式和生产环境等因素选择合理的设备设计材料，这便需要充分明确不同材料的特征和材料选择标准，才能保证材料选择的合理性。与此同时，还要通过一系列的手段措施来保证化工机械设计的安全性，提高设备使用寿命的同时保障生产效益。本文主要针对化工机械设计材料的选择展开论述，探讨了设计材料的选择标准及具体设计，最后针对有关的安全问题提出了一些对策建议。

关键词：化工生产；机械设计；材料选择标准

对于化工生产来说，机械设备的整体性能对生产效益来说具有直接影响，但设备却常常置于较为封闭的环境下，长此以往对于设备的硬件性能具有一定影响。为保证化工机械设备的使用寿命和运行质量，需要对设备的材料进行科学选择，利用合理的技术手段来规避设备结构腐蚀现象，这也成为了当下化工生产中的关键问题。

1化工机械设计材料的选择标准

1.1材料选择的环保性

随着经济的快速发展，我国综合国力不断增长的同时也面临着资源日益短缺的问题，而节能环保的可持续发展战略理念则成为了一条可行之路。为实现节能环保的战略性目标，在化工机械设备材料设计方面便需要将环保理念贯彻落实，因此设计人员需要在考虑材料性价比的同时秉承着节能环保的理念来控制机械生产的质量与成本，注重材料选择的环保性与节能性。通过环境污染的控制，或不产生污染问题的新型环保材料来设计机械设备，不仅能推动我国生态文明建设，同时也有利于化工领域的可持续发展。在化工机械设计材料选择方面，可以对设计需要的材料特征及要求进行分析，尽量选择更加节能或利用率更高的材料，保证材料在机械设计过程中能够得到充分利用，提高资源利用率也是一种节能降耗的举措。

1.2材料选择的参考指标

（1）结合生产加工工艺来选择化工机械设计材料，保证材料选择的合理性以及满足各种生产加工方式的要求。如针对焊接工艺来说，材料选择便需要考虑到材料的冲压性，保证焊接能够有序化进行且避免材料出现质量问题；（2）材料铸造过程汇总，需要尽量保证材料的收缩性与流动性，提高铸件的整体质量。在切削过程中，也要分析材料的可塑性，提高切削产品品质；（3）由于化工机械的内部构成较为复杂，涉及到了许多种零散零件，所以在各配件材料的选择方面便需要结合化工机械的综合质量要求，保证材料品质的统一性。而且还要充分控制材料成本，对化工机械的整体投入水平做好合理规划，材料选择也要按照化工生产加工工艺来进行考量，分析材料的物化特性以及机械需要的材料质量，保证化工机械质量能够达到预期水平[1]。

2化工机械设计材料的具体选择

2.1合金钢及碳素钢

针对化工机械材料的选择来说，需要全面分析设备在运行期间的整体性能和环境带来的影响，因此材料需要满足设备运作的化学性能、机械性能、物理性能等。并且在这一基础上还要充分保障设备在生产期间的安全性与可操作性。而碳素钢具有成本造价低、加工性能优良、操作工艺便利等特点，所以在现代化工机械材料领域中受到了重点关注。但碳素钢这类中等性状偏上的构建不容易时效内进行热处理，而且韧性与强度相对不足，淬透难度较高，所以这也让碳素钢在化工机械材料中具有一定的限制。据了解，若在碳素钢中加入异性的合金元素，便能够成为合金钢，有效改进了碳素钢所存在的缺陷，进一步加强材料强度与韧性的同时也提高了抗腐蚀能力与耐磨损能力。所以若角钢的构件外部荷力承受较大，或零件横截面积较大的同时需要进行淬透时，可以选择合金钢，如果是其他情况，则可以选择碳素钢。

2.2荷载材料

通常情况下，化工机械设备材料中荷载材料的应用场景有以下：（1）外部具备作用力，同时在零件的表面均匀分布，这一场景下可以采用抗拉伸或压缩能力较强的材料。零件横截面存在外在荷力作用，横截面所受的力较为平均，若材料性能分布均匀，则可以在机械生产和加工过程中提高作业效率；（2）因外在荷力作用，导致零部件存在一定的扭转现象，这一条件下应力多会分布于材料表层集中，零部件的作用效果和材料表面性能具有密不可分的联系。所以在材料的选择方面，若材料本身需要具备一定的抗荷载力，则可以采用碳钢调制的方式进行加工，这类材料的加工或使用可以有效提高化工机械设备的质量。

2.3可回收型材料及循环利用材料

对于化工机械设备的材料选择来说，金属材料基本是不可或缺的，大多包括金属元素或金属元素构成的材料，有纯金属或合金等多种形式，单钢金属便有上百种类型。而金属材料的回收再利用却是一个大难题，对于化工机械设计来说，能够选择单一类的合金作为主要材料，如此一类分类更加简单，而且零部件的回收及利用率也能实现有效提高[2]。

3化工机械设计安全问题的有关建议

3.1尽量选择耐腐蚀材料

化工设备和寻常设备最大的区别便是运作环境的区别，由于化学生产不可避免地会接触到各种化学物品，所以可能会受生产车间水汽影响而出现化学反应。所以化工设备可能会在长时间运行下出现严重的腐蚀现象。若化工机械设备的内部构件被腐蚀，那么不仅影响外部美观性，同时还可能导致设备内部构件无法顺利运作，影响化工生产的整体效率和效益，而且也会加大设备的维护成本。而且经腐蚀的化工机械设备若继续投入运行，那么还可能因设备运行状态异常而引发各种安全事故，造成难以估量的损失。对此，在化工机械设备设计过程中，材料的质量参数成为了关键条件，需要尽量选择耐腐蚀性较强的材料，在材料设计方面选择耐腐蚀性强的材料可以有效避免设备在运作过程中出现复试问题，提高设备对外部环境的抵御能力，保障生产的效率与安全。在机械设备运行期间，还要做好对应的防腐蚀措施，能够有效提高设备的使用寿命并控制设备的维修或更换成本[3]。

3.2优化机械设备结构设计

对于化工机械设备来说，结构设计的优化能够进一步提高设备结构的稳定性，保持良好的运作状态，对此需要重点关注以下几点：（1）设备需要具备一定的耐腐蚀性，这一点除却上述材料选择方面之外，还可以通过日常维护保养以及日常防腐措施来实现，保证机械设备的安全性和运作的连续性，使化工机械设备能够满足化工生产的各项条件；（2）出于整体上的考量，注意结构的相互影响，化工机械设备中若其中某一构件出现了故障问题，那么其他结构也可能会受其影响从而也发生故障，这种故障的联动效果在越精密的设备中影响越大，为避免某个零件的故障或腐蚀问题对整体设备带来的影响，当设备某一结构或零件出现故障时都不能继续进行生产运作，停运后进行防腐或更换处理。尽量避免设备的带问题运作现象，避免安全事故的发生；（3）避免腐蚀性介质的大量堆积。化工生产期间尽量避免大量腐蚀物介质的堆积，避免设备腐蚀问题的进一步加剧。

3.3化工机械工艺设计的优化

（1）简化设备整体结构。化工机械设备设计方面需要尽量保证零件的材质相同，在零件组合方面也要确保零件与零件的紧密贴合，避免裂缝的出现；（2）避免凹坑设计。凹坑可能会使水汽大量积聚，所以在设计方面如果凹坑有必要保留，则需要设计排水系统来引导排除水汽；（3）机械设备表面需要涂抹一层防锈保护层，用作提高设备表面抗腐蚀能力，提高机械设备的使用寿命。铁锈保护层需要尽量选择防锈漆，在提高防腐效果的同时避免对设备本身造成影响；（4）规避缝隙腐蚀。缝隙作为化工机械设备最易腐蚀的点，需要针对这些脆弱部分加强防腐防护力度，在焊接期间可以利用双面连续对接的方法来提高焊接质量，并改善防腐效果；（5）确保焊接的连续性。对于焊接工作来说，化工机械设备的焊接不可以随意进行中断，尽量要保证焊接的连续性，一次到底的焊接能够进一步规避很多质量问题。

4结语

综上所述，作为化工生产的关键硬件，化工机械设备的质量一度决定了生产的综合效益。而对于化工机械设备来说，材料的选择又决定了设备的使用寿命和抗腐蚀能力。所以在材料的选择方面需要保证具备较高的抗腐蚀能力与环保效益，同时针对化工机械工艺、结构设计等进行优化，避免设备运行中存在安全问题，提高设备的运行质量。

参考文献：

[1]张雷.机械设计加工中的材料选择问题研究[J].中外企业家，2019(12):133.

[2]李着敬.机械设计加工中的材料选择问题[J].区域治理，2018(08):293.

[3]张柱.关于化工机械设计材料选择标准及问题的探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2018,38(06):9-10.

作者：胡佳佳 单位：江苏索普工程科技有限公司