摘要：化工设备设计中材料的选择将会影响设备的质量以及生产运作效率，并对安全生产起着重要的作用。因此，必须重视化工设备设计中材料的选择与应用。文中探讨了化工设备材料选择的原则，对常用的材料性能及特点进行分析，为合理选择材料、提升设备性能及运行效率提供参考。
关键词：化工设备；材料；选择；应用
前言
进而影响到企业持续、健康、稳定发展。所以，化工设备设计中应当把材料选择放在重要位置，强化对设计环节设备材料选择的力度，确保企业化工设备材料应用符合相关质量标准。为此，化工设备设计人员要针对性地对化工材料的选择进行深入地研究和探析，以确保化工设备材料的选择符合适用性、经济性、安全性、节能性、环保性的要求[1]。
1 化工设备设计中合理选择材料的重要性
在化工生产中，化工设备的选取对整个生产流程都有着重要的影响，设备的安全性和适用性对生产的安全、稳定都有着积极的促进作用。由于化工生产的专业性和技术性，对化工设备选取不当会对化工企业和人员造成经济损失和人身伤害。因此，在化工设备的设计中，对设备材料进行科学、合理选择是至关重要的。在进行化工设备材料的选择和应用时，要考量设备的安全性、可靠性，以及化工生产中的各项环境因素和变量，对设备材料进行谨慎、合理的选择[2]。化工设备设计材料选择对企业经济效益和生产安全都有着重要的影响，合理的设备材料选取能够为安全生产和企业获取经济效益提供保障。
2 化工设备材料选择的原则
化工生产具有高温、高压、有毒、有害、易燃、易爆、易腐蚀等特点。而化工设备设计又是化工设备的灵魂，是保障设备长周期、安全、稳定运行的必要前提。而化工设备材料又是设备的基础，只有在设计阶段选择适用的材料，才能确保设备经久耐用、科学经济、节能降耗、安全环保。所以说，在设计中做好化工设备材料的选择工作至关重要。在化工设备设计中材料选择遵循以下原则：
（1）坚持安全性的原则。针对化工生产具有高温、高压、有毒、有害、易燃、易爆、易腐蚀等特点，材料选择要贯彻安全第一的理念，针对以上特点，选择针对性强的材料，从本质上提高设备的安全性能。
（2）坚持适用性的原则。选择材料时，材料的性能、规格、特点等要与设备的性能、特点相符合，既不能背离也不能凑合。
（3）坚持经济性原则。经济性是指化工设备从设计、制造到整个设备使用寿命周期内的成本和消耗的费用。具体表现为设计成本、制造成本、使用成本三者之和，具体到设备材料的选择上，就是在坚持安全性、适用性的基础上，要符合经济性原则，即成本要合理，并不是材料越贵越好。第四，坚持节能环保原则。目前，采用节能环保型材料进行设备制造是设备制造业发展的大趋势，化工设备设计人员要更新观念，解放思想，跳出囿于传统材料设计的旧观念，采用先进的节能型、环保型材料，如运用高质量的导热设备材料，以便降低生产过程中的能耗。
3 化工设备设计中常用材料性能及特点
3.1 金属材料
（1）碳钢。在当今的化工领域中，碳钢由于自身优秀的力学性能和耐腐蚀性，在化工设备的设计中被广泛应用。首先碳钢自身的整体性能十分良好，在一般环境下能够具有较好的使用效果，且碳钢资源相对丰富，经济效益比较可观，可以在化工设备设计中被广泛应用。此外，碳钢在进行合理的涂层防腐处理后，例如环氧煤沥青防腐和PBE 环氧粉末防腐，在常温环境下对H2SO4 等具有良好的抗腐蚀性，可以长期使用。
（2）不锈钢。化工生产中极易产生酸、碱等活性较强的气体，对化工设备具有很强的腐蚀，化工设备的防腐蚀性不能达到要求，会使设备的使用寿命大大减少，对企业经济效益造成损失。不锈钢材料具有很强的抗腐蚀性，还能够有效避免铁离子造成的污染，在化工设备的设计中可以被广泛应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是，对不锈钢材料的抗腐蚀性进行利用的同时，也要注意不锈钢材料硬度低、耐磨性差的缺点，避免盲目使用，造成设备被化工生产中冲刷腐蚀造成的损害。要综合考量不锈钢材料的优缺点，根据生产特性进行合理选取。
（3）其它金属。钛材由于其质量小、强度高、耐腐蚀性优良和低温性能好等特点，在化工设备设计中被广泛应用。另外，合金材料在高温环境下具有良好的抗腐蚀性，在化工设备设计中可以被合理应用。例如，镍基合金，在氯化物环境和高温环境中，可以被广泛应用。
3.2 非金属材料
（1）石墨。石墨是由碳组成，材料中具有一定的孔隙，具有良好的导热性，可以广泛应用于热交换器等设备器具的设计中。石墨对使用环境的要求较高，在高温环境中，其密封性较差，更适合应用于低温的工作环境。同时，石墨的坚固性和塑性较差，容易在碰撞和工作中受到损害，不适宜应用在抗压性较强的化工设备设计中。但石在一定的凝固物质浸渍下，孔隙可以产生固化，具有一定的密封性，在化工设备设计中可以进行合理选取利用。
（2）搪玻璃。搪玻璃具有类似玻璃的化学稳定性和金属强度的双重优点，对不同浓度的有机酸、有机溶剂等都具有很强的抗腐蚀性，在化工设备设计中可以进行合理的选用。同时，搪玻璃与力学性能优良的碳钢材料相结合，能够使材料具有抗腐蚀性和力学性能的双重优良特性。在使用中，还要注意搪玻璃抗压性较差、易碎、易脱瓷等缺陷，对搪玻璃进行合理的选取，尽量应用于低压强腐的工作环境中。
（3）玻璃钢。玻璃钢也就是纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体。玻璃钢具有轻质高强、耐腐蚀、电性能和热性能良好等优点，可以在化工设备设计中进行合理的利用。与此同时，玻璃钢长期耐温性差、易老化、刚性不足等缺陷也制约了其在化工设备设计中的应用。在化工设备设计中，要趋利避害，根据设备工作环境的不同合理进行玻璃钢材料的选用。
3.3 其它材料
金属和非金属的复合材料兼顾金属的高强度和非金属耐腐蚀的性能。比如钢衬聚四氟乙烯材料，聚四氟乙烯熔点在327~342℃之间，一般使用温度在200℃以下，聚四氟乙烯具有优良的耐腐蚀性能，在浓硫酸、硝酸、盐酸的工况下使用效果良好，几乎不溶于所有的溶剂，不宜老化。聚四氟乙烯价格昂贵，一般化工设备常以钢衬聚四氟乙烯的状态来使用，一般钢衬聚四氟乙烯的设备常在常压或正压的情况下使用，在负压状态下，衬层容易脱落。
4 化工设备设计中材料的应用
4.1 强化设备的防腐蚀性设计
在化工生产中，造成腐蚀现象的主要因素是工作环境和生产物质的影响，在进行化工设备设计材料选择时，要通过全面考量和设计，合理选取设备材料，尽量避免腐蚀的发生。首先，要根据不同的产品结构对化工设备材料进行选择，保证化工设备与产品结构的一致性，在设备材料选择时，考量企业不同化工产品的特性，选取对产品抗腐蚀性强的设备材料。其次，要对化工设备运行的稳定性和流畅性进行考量，注重化工设备使用的长效性。许多化工物质和化学反应对设备的腐蚀是缓慢而长久的，在进行化工设备设计材料选择时，要具备长远发展的眼光，对化工生产中腐蚀的避免具备长效性。最后，要注重对外力的保护和利用，强化化工设备的抗腐蚀性。在化工设备设计材料选取中要注重对防腐蚀涂层涂料的应用，通过对设备材料进行合理有效涂层，增强化工设备的抗腐蚀性。
4.2 将材料的环保性与节能型性相结合
环境保护和可持续发展是社会经济发展的方向，只有在行业发展中始终秉承节能环保的理念才能促进行业的长远发展。在进行化工设备设计材料选择上，还要注重材料的绿色环保性能，促进行业的绿色发展。材料选择中对环保性能的重视，能够有力减少化工行业生产中污染物的排放，进而避免在化工生产中对环境造成污染，实现生产进步和环境保护的双重发展。
参考文献：
[1]赵合楠.化工设备设计中的腐蚀问题研究与分析[J].化工设计通讯，2017，43（3）：94-95.
[2]高路，姚璐.化工设备设计中材料的选择及应用分析[J].科技经济导刊，2016，22（35）：65.
论文作者:韩伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/2
标签：化工设备论文; 材料论文; 设备论文; 化工论文; 性能论文; 环境论文; 抗腐蚀论文; 《基层建设》2019年第27期论文;