化工设备设计中的材料选择与应用

纪震坤

江苏久吾高科技股份有限公司

化工设备设计中的材料选择与应用

纪震坤

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为了提高石油化工能源的利用率，业界始终致力于工艺和设备应用方面的研究，化工设备对于化工行业发展起着非常关键的作用，所以对化工设备进行正确设计材料选择与应用就显得尤为重要。基于此，文章就化工设备设计中的材料选择与应用进行简要分析。

化工设备设计；材料选择；应用

1.化工设备设计中材料选择及其应用的重要性

在化工设备材料的选择与应用时，材料选择的合理性和化工设备的实用性、安全性和稳定性密切相关。因此，为了提升化工设备设计材料的应用效果，在材料选择的过程中必须充分考虑化工设备所需的性能要求、生产成本与效益产出等各项因素，科学选材，合理应用，方可使化工设备满足化工生产的实际应用需求，并最终为化工安全生产和企业经济效益提供基础保障。

2.化工设备设计中材料选择具体分析

2.1 金属材料的选择

2.1.1 碳钢

目前，碳钢以其优越的力学性能及耐腐蚀性在现代化工领域乃至整个工业设备设计中应用日益得到广泛。碳钢自身防腐性能一般，受其本身物性与使用环境的影响，在一定介质等腐蚀因素的影响下，则会形成不同程度的腐蚀。但是，碳钢在经涂层防腐处理后，如IPN8710防腐，2PE/3PE防腐，FBE环氧粉末防腐和环氧煤沥青防腐等，常温环境下，碳钢对于浓H2SO4、NaOH及液氮耐腐蚀性表现良好，可以对该种材料进行长时间承装，因此，可以利用碳钢作为以上材料承装容器的制作。

2.1.2 不锈钢

受其自身工作属性的影响，化工设备日常生产过程中难以避免的会接触到酸、碱、盐等活性气体，这就对设备材质在防腐蚀性方面提出了更高的要求，否则对于设备性能及使用寿命必然会造成不利影响。在此背景下，化工设备设计过程中不锈钢材料的应用，因其良好的抗腐性及抗铁离子污染性，在现代化工设备设计与日常生产中应用日益普遍。但是，由于大多金属在流体作用下容易发生中冲刷腐蚀现象，不锈钢尽管耐腐蚀性能好，但是由于其硬度低、耐磨性能差，因而当被用于制造化工业设备动力装置(如工业风机、航空发动机、汽轮机)中的叶片等转动零部件时，其抗固体粒子的冲蚀磨损(erosion)和抗固液两相介质的冲刷腐蚀(erosion－corrosion)性能均不能满足设备对高可靠性、长寿命设计的技术要求。除此之外，不锈钢材料的受热蠕变与管道共振产生的晶体裂纹也为其常见病害，设计选择时应特别注意。

2.1.3 其他金属合金与钦材

为除不锈钢及碳钢后在现代化工设备设计中应用比较广泛的材料，以镍基合金为首的合金材料高温条件下抗腐蚀性良好，可以应用至高温环境工作且有抗腐要求的化工设备中;钦合金强度高，耐蚀性好，适用于氯化物及强碱等材料参加生产的设备中应用。

2.2 非金属材料的选择

在化工设备材料的选择时，应用最多的几种非金属材料主要包括以下几种：第一，石墨材料的选择。石墨主要是由碳构成，且其内部有较多的孔隙，因而当其遭受外部凝固物的浸渍时会产生更强的密封性，因此在化工设备的材料选择中应用量很大。然而，由于石墨处于高温环境中时密封性较差，所以，只有当化工设备的工作条件为低温时方可选择此种材料。第二，搪玻璃材料的选择。它是一种陪衬，多用在碳钢为主体材料的设备中，具有较强的抗腐蚀性，但因其强度不高，所以应用压力不得超出1.0MPa。第三，玻璃钢材料的选择。它是一种增强型塑料，抗腐蚀性好，耐高温差，因此，应用此材料制造的设备对其使用工作环境也有特殊要求，温度应不大于60℃。第四，塑料材料的选择。在化工生产设A备设计中应用到的塑料材料还包括聚丙烯(PP)、硬聚氯乙烯(PVC)等，根据不同塑料材料的特性，两者对使用条件也有不同的要求，前者的使用温度应不超过100℃，后者的使用温度应控制在60℃以内。

3.对化工设备设计材料的应用措施进行合理研究

3.1 将节能、环保进行有效的结合

我国早期为了促进经济发展，对资源能源进行大范围开采，让很多化工设备材料出现了频临枯竭的状态，对现代化工行业发展造成了非常严重的影响，所以为了保证化工行业可以保持可持续发展，在对化工设备材料进行选择的时候，要优先考虑那些实用性高、绿色环保的设备材料，帮助化工行业实现节能减耗的目标，同时这也符合我国现阶段颁布的可持续发展方针策略，适应现代社会发展需求；对化工设备材料进行选择和应用的时候，要善于结合节能与环保，这样不仅可以保证化工设备质量，还可以促进化工行业稳定发展。

3.2 设计过程中要注意做好防腐措施

化工生产过程中设备经常会遇到的问题就是被腐蚀，造成这种情况的主要原因是工作环境，化工产品在进行生产的时候通过水分和空气会对化工设备造成一定腐蚀，而导致设备本身发生一些损耗和破坏；化工设备在受到腐蚀以后，色泽与外形上会发生不同程度的改变，严重的时候会让化工设备停止运行，严重影响化工生产，给化工企业带了不小的经济损失；所以，在对设备材料进行选择与应用的时候，一定要注意在设计过程中做好防腐措施，以保证设备的正常运行，进而保障化工的生产效率，提高化工企业的经济效益。

3.3 生产成本的控制

化工产生过程中难免会产生一些腐蚀性介质，而毋庸置疑合理的设计并使用抗腐蚀性好的材料对延长设备使用寿命方面是有作用的，但其成本也会随之增加，这就要求设计人员必须在设计环节对设备材料进行精挑细选，综合各方面的成本，合理选择以保证企业的经济效益。

综上所述，众所周知，由于化工设备的质量在化工产业的生产中具有较大的影响，所以，化工设备设计中材料的质量与化工设备的安全运行间有着密不可分的联系。因此，在现阶段的设备设计中，材料选择要保证其科学性和合理性，这样才能更好的保证其使用质量。

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