关于金属材料理化特性化工设备节能工艺的探讨

魏平霞

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

在化工设备节能工艺研究的过程中，首先要进行金属材料理化特性的研究。其包括金属光泽、导电性、延展性、颜色、状态等多个方面。金属材料是化工设备的主要应用材料，其物理和化学性能与设备性能有直接关系。简单来说，高速钢的导热性能不高，所以在锻造的过程中需要控制加热速度，使温度缓慢上升，否则会出现裂纹，影响设备质量。所以，在化工设备节能工艺改进和优化方面，也要充分考虑金属材料的理化特性，根据其具体特性采取相应的改进措施。

1 金属材料理化特性概述

所谓的金属的理化特性，就是金属的物理特性和化学特性，其包括多方面的内容。如，金属光泽、导电性、导热性、颜色、状态等等。通常，大部分金属都会有金属光泽，金子会呈现出金黄色的光泽、银会呈现出银白色的光泽等等；在导电和导热性方面，铜的导电性能较好、银的导热性较好。不过，大部分金属都具有导电和导热性，但并不绝对；在延展性方面，金具有较好的延展性，可以进行拉伸和压缩；在颜色方面，不同的金属有不同的颜色，如镁是灰色、铁是黑色等等；在状态方面，除了汞以外，所有金属在常温状态下都是固体。在各类金属中，熔点最高的金属是钨，硬度最高的金属是铬。利用金属材料的理化特性，可以进行设备的改良和优化，对加工工艺也有一定的影响。

2 金属材料在化工设备节能工艺中的应用作用

（1）金属热处理的影响。所谓金属热处理，就是将选好的金属工件放到某种介质之中，然后进行加热，在加热到一定温度之后，再保温一段时间，然后冷却[1]。在各个处理环节结束后，金属材料的表面、组织结构可能会发生变化，金属的性能也会随之改变。通过这种方式，来满足工艺生产中的各类要求。已经经过处理的金属在结构、性质方面会发生改变，将其用于化工设备中，可能会达到节能的效果。例如，采用外加电源保护法对金属进行处理，将处理后的金属用于化工设备制造，此类设备的腐蚀面相对较少，可以减少处理腐蚀问题的成本费用，也能在一定程度上延长设备的使用寿命。

（2）常用的金属材料加工工艺。在化工设备制造的过程中，金属材料的加工工艺主要有两种，一种是零加工，另一种是热加工。冷加工包括磨、钳等具体的加工形式。热加工则包括锻造、锻压等具体的加工形式。具体还可以分为锻造、冲压的加工方式，这两种加工方式都是变形加工[2]。锻造工艺的发展历史较长，有很丰富的经验和成熟的技艺，主要利用捶打、挤压的方式来改变金属原本的造型，使其成为可用的工件。冲压主要采用冲击、挤压的处理方式，普遍应用在钨烟囱锥度要求较高的零件加工工艺中，这种加工方式具有成本低、效果好的特点，也是比较常用的工艺技术。

（3）常用的金属处理方法。根据加工的目的、需求、技术水平等条件，可以采用不同的金属处理方式。常见的金属处理方法主要有4种，分别是：铸造、切割、冶金和焊接。所谓铸造，就是对金属进行熔融处理，获得到金属熔液之后，将这个熔液倒入铸型模具之中，在熔液冷却凝结之后，可以获得与模具形状相同的金属工件。金属制造工艺对机械化的要求较低，所以在生产的过程中不会消耗过多的能量。不仅如此，金属铸件具有性能稳定、表面光滑、工艺简单等特点，是比较常用的金属处理方法；在切割方面，主要利用机床等机械设备进行坯料、工件的切割处理，以此改变工件的规格尺寸，使工件可以满足使用要求。切削加工也是比较常见的金属加工方式，普遍用于机械制造行业之中，可以保障工件精度和表面光滑度，深受机械制造行业的青睐；在冶金方面。

粉末冶金不仅可以采用金属材料，也可以采用非金属材料，通过多个化工工艺处理环节之后，可以生成新的金属材料，也可以生成复合材料，能够进步满足工艺制造与生产对各类材料的需求。粉末冶金对金属成分偏聚、缔结不均匀等问题有很好的处理效果，普遍在化工工业、纳米科技、新材料研究等行业领域中应用；所谓金属焊接，就是在高温、高压、加热等状态下，将金属或热塑性材料连接在一起，然后制造出新的工件。在机械制造的过程中，焊接是十分重要的环节，其是制造的根本，会直接影响产品性能。所以，改善焊接质量可以提升化工设备的性能，从而延长设备的使用寿命。

3 金属材料理化特性化工设备节能工艺研究

3.1 化工设备降耗节能的方法

化工设备使用的主体材料普遍对酸碱性有很高的要求，有很多材料都适用于化工设备的生产和制造，但大部分金属材料的成本较高，如果应用这些材料，会造成整体制造工艺成本的上升，不符合可持续发展的理念。所以，要找到合适的金属材料来代替原本价格高昂的金属材料，适当进行加工处理，使其理化特性可以满足制造和生产的需求。例如，应用化学腐蚀原理，采用钝化、电镀等处理方式，将化工主体设备的抗腐蚀能力提升，控制反应物对设备的腐蚀和影响，从而有效减少设备的损耗；在节能方面，也要充分利用金属的理化特性。其中，导热性是最常用的一种特性，利用金属的导热性可以收集化工设备在使用过程中产生的热量，并将这些热量贮存起来[3]。大部分具有良好导热性的金属，同时也具有良好的散热性，如银、铜、锌等等，可以对化学反应过程中产生的热量进行收集，从而实现能源的节约和循环利用。例如，制作散热器、换热器，以此提升设备散热、换热的效率，增强设备的节能效果。

3.2 化工工艺降耗节能的方法

在工艺技术方面，要实现降耗节能可以从反应时间、工艺过程两个方面入手。在反应时间方面，使用热管换热器可以提升反应效率，进而减少设备在反应过程中损耗的热量和时间，也能减少冷热水交换时物质分离损耗的能量。热交换管可以提升能量的使用效率，具有灵活性强的特点。在热分馏的过程中，可以选择蒸馏的处理方式，以此减少堵灰、能量损耗等情况，实现节能的目的；在降耗方面，可以利用金属性质对热泵的热收集能力进行强化，从而提升设备的节能效果。例如，热泵本身就具有很高的能量，可以对介质中的热量进行凝聚，从而减少产品分离过程中出现的损耗问题，确保热循环系统在升温过程中，整个体系能保持稳定。

4 结语

综上所述，加强对金属材料理化特性的研究与分析，有利于化工设备节能工艺的优化与完善。在实际应用的过程中，对金属的导热、导电等性能的利用比较普遍。