化工机械设计中材料分析

2015-06-27邢台市新光工程技术有限责任公司河北邢台054000

山东工业技术 2015年9期

张锐（邢台市新光工程技术有限责任公司,河北邢台054000）

化工机械设计中材料分析

张锐
（邢台市新光工程技术有限责任公司,河北邢台054000）

摘要：近年来，我国的经济实力得到显著的提高，这在一定程度上影响着工业发展的进度。在工业发展过程中，化工机械设备已经成为不可缺少的重要部分，要保障工程项目的正常生产以及运作，就要保障机械设备的正常运行。本文就化工机械设计中的材料进行简要的分析。

关键词：化工机械设计；材料；分析̓̓

在工程项目的运作过程中，化工机械设备长期处于一个密闭的工作环境中，因此，化工设备极容易被腐蚀，从而影响到化工设备的多种性能，减少设备的使用寿命。在化工设备的设计中，如何选择合适的材料，降低设备的腐蚀程度，延长设备的使用寿命，已经成为人们关注的关键问题。

1在化工机械设计中做好碳素钢与合金钢材料的选择

在化工设备中，要求机械零部件要具备一定程度的韧性以及强度，这样才能满足机械运行中的各种机械性能、化学性能以及物理性能的要求。要做好材料选择工作，就必须对材料的韧性以及强度做出充分的考虑。同时，还要考虑材料在加工过程中的可操作性和安全性。

在当化工机械设计材料市场中，碳素钢已经成为广泛应用的材料，它不仅成本低，同时具有较好的加工性能和操作性能。但是，碳素钢本身也存在一定的缺陷，这种材料的强度以及韧性比较低，最重要的是中等以上的材料无法顺利的进行热处理加工淬透作业，这些缺陷使影响了碳素钢在化工机械设计中的使用。为了提高碳素钢的强度以及韧性，可以在碳素钢中加入一定比例的合金元素，这时就可以形成一种新的材料，即合金钢。与碳素钢相比，合金钢的韧性以及强度得到很大的提升，除此之外，合金钢还有很多碳素钢所没有的优势，比如耐高温、耐磨损、耐腐蚀等。虽然如此，一般情况下碳素钢还是首先选择的材料，只有在零件的横截面积较大、需要对材料进行淬透及材料外载荷应力较大的情况下才可以使用合金钢。

2在选择机械设计材料时要参考机械材料零件的制作工艺

在机械生产或者是加工作业中，不同的加工处理技术对机械设计中材料应用的要求不同。比如焊接工艺要考虑材料的抗压性以及冷镦性，铸造工艺要求机械设计的材料具备较高的流动性、收缩性以及吸气性[1]。在进行热处理工艺时，要对机械材料的淬透性、过热敏感性、氧化脱碳性进行充分的考虑，切削工艺则要求材料有便于切削的特点。所以，具体选择使用哪一种材料，要以机械材料零部件的制造工艺为选择的依据。

零件是机械最基本的组成部分，在对零件进行设计时，一方面要对零件的成本进行控制，同时，还要保证其具备正常的工作能力。零件抵抗可能失效的能力被称为工作能力，不管在任何情况下，零件一旦丧失工作能力，就意味着零件失效。所以在选择材料时，要保证零件有足够的工作能力，同时对材料费用进行考虑，尽量减少材料费用。除此之外，为了尽量减少经济支出，还要保障零件有良好的制造工艺，将设计程序简化也可以达到降低成本的目的。

3以材料的荷载性能的大小作为机械设备选材的标准

通常情况下，材料的外载荷性能与失效零部件性能之间存在着一定的矛盾，主要表现为化工机械材料的外载荷性能很容易造成机械设计的部分元件失效，但是机械的零部件所具备的性能却能够有效的防止这种零件的失效。所以在化工机械选择材料时，要对材料的载荷性能大小进行充分的考虑。

通常在外载荷力的作用下，机械零部件容易发生扭转的现象，当零部件发生扭曲时，应力大都集中在材料的表层。这就说明，零部件的控制效果是由材料表面的性能决定的。所以在选择机械设备的材料时，首先要考虑机械材料承受载荷力的情况。如果确定材料需要承受一定的载荷力，那么此时就要根据承受荷载力的情况对材料进行适当加工。材料加工的方式主要有两种：低碳钢渗碳或者是中碳钢调质[2]。对于一些材料来说，材料本身可以承受一定的拉伸和压缩作用，同时由于是零件的横截面受到外载荷力作用，所以横截面应力比较均匀，在这种情况下，只有性能分布比较均匀的材料才能用来进行机械设备的设计。

4在机械设计中选择耐腐蚀的材料

腐化已经成为化工机械设备常见的问题，在日常工作中，如果化工设备经常与空气和水汽接触，那么就很容易发生化学反应，使化工机械设备出现腐蚀的现象，一旦化工机械设备出现腐蚀，设备的外表色泽会发生一定的改变，其内部性能也会受到严重的影响，从而降低设备的工作效率，减少其使用寿命，进而影响到整个化工工程的进度，所以，在化工机械设计中，要注意选择耐腐蚀的材料。材料要具备一定的耐腐蚀性，这是与化工产品的生产要求相一致的，同时要保持化工设备的稳定运行以及流畅性，防止因为部分零件被腐蚀而影响整个工作效率的情况发生，注意要及时发现腐蚀的情况，做好处理措施，不要让腐蚀积累。最后，要注意外力的保护作用，防止产生新一轮的腐蚀发生。