淺析如何做好化工設備材料的選擇

淺析如何做好化工設備材料的選擇

化工的生產過程復雜繁瑣，難于操作。并且在化工生產中的大多數物質都有毒、有害、有腐蝕性，因此就必須要做好化工設備的選擇工作。化工設備材料的選擇對于化工生產的安全性和經濟性具有決定意義，本文從化工設備材料的特性進行剖析，來闡述應該如何進行化工設備材料的選擇。

關鍵詞：化工設備；材料選擇；經濟型；安全性

由于化工生產的復雜性和危險性，化工設備材料的選擇必須要以確?；ぴO備的安全穩定運行為前提條件。使用的可靠性和穩定性是進行化工設備選擇時的首要考慮因素，不同的設備具有不同的特性。在制作化工設備時可供選擇的材料主要是金屬和非金屬這兩大類；在金屬材料中主要有碳鋼、不銹鋼等其他材料；非金屬材料則包含了塑料、玻璃鋼、搪瓷、石墨等。通過對各種材料的介紹，說明每種材料的優缺點，以供選擇。

一、金屬材料

金屬材料就是由金屬元素或以金屬元素為主要材料構成的具有金屬特性的材料的總稱，包含了純金屬、合金、金屬材料金屬間化合物和特種金屬材料等，但是要注意的是金屬氧化物并不是金屬材料的范疇。在制備化工設備時經常使用的金屬材料就是碳鋼、不銹鋼等，因此做出相應的介紹。

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1.碳鋼

在化工生產中使用最多的金屬材料就是碳鋼，碳鋼的力學性能優良，如果對于環境腐蝕要求不嚴格的情況下可以考慮選擇使用碳鋼。在常溫下，碳鋼經常會裝盛NaOH溶液、濃硫酸、液氨效果最好。通常情況下，在化工生產中，如果NaOH溶液、濃硫酸的濃度較低，以及含水量較低的液氨設備選材都是碳鋼。碳鋼容器盛裝不同濃度的NaOH溶液會產生不同的溫度。

就我國的資源狀況而言，碳鋼資源豐富，價格低廉，在腐蝕性能比較嚴重的時候，可以通過噴涂不銹鋼、襯里防腐加以使用的方法。一般情況下在進行化工容器設計時，選用不銹鋼、鈦材的情況下，設備的厚度大于12mm，都會采用襯不銹鋼、襯鐵，在基層會選用碳鋼的方法來減少設備的材料費用，降低成本。假設有一化工設備容器內氯離子的含量是15%，容器內的溫度為200℃碳鋼在這種情形下容易腐蝕且情況嚴重。通過材質試驗，證明TA2在條件下耐腐蝕性強，設備的設計壁厚在40mm左右。如果使用TA2材料進行制作，價格高會增加成本，所以可以采用鈦襯里的復合板，這樣設備的性能優良而且降低了設備的材料費用減少成本開支。

2.不銹鋼

在化工生產中，化工設備都是在酸、堿、鹽和各種活性氣體等介質中工作，因為腐蝕的原因會導致設備失效，所以就在化工設備的制備中大量的使用不銹鋼。在介質腐蝕性強、防鐵離子污染的情況下會選用不銹鋼材料。在這其中奧氏體不銹鋼焊接性能優良，在化工生產中使用頻率較高，經常會使用304不銹鋼、321不銹鋼、316L不銹鋼。

3.其他金屬材料

除了碳鋼和不銹鋼之外，鈦材、合金在化工生產中也會常常用到，經常使用在鈦及鈦合金耐腐蝕性優良，在強酸、氯化合物、氧化鹽等場合中。鎳基合金在化工生產中一般會用于中高溫條件下和嚴重腐蝕的條件下。例如在天然氣制氫工藝中使用的溫變爐、廢熱鍋爐設備，在使用溫度300℃以上，并存在氫腐蝕，采用鎳基合金，不僅可耐高溫還具有良好的抗氫腐蝕特性。

二、非金屬材料

1.石墨

石墨是在焦炭經過高溫燒結后形成的，具有微孔的特性。石墨設備在腐蝕性強的環境下能夠很好地耐腐蝕加長使用時長，除此之外石墨設備還具有良好的傳熱性是碳鋼傳熱系數的兩倍之多，會被用來制作換熱器。石墨設備也具有塑性、抗拉強度差的缺點，因此可以用于制作設備的殼體，會對設備起到保護作用防止設備損壞。

2.搪玻璃

對搪玻璃襯層和以碳鋼為主體材質的設備的總稱。在對各種濃度的無機酸、有機酸、有機溶劑和弱堿等介質時搪玻璃具有較強的耐腐蝕性。由于搪玻璃設備具備了良好耐腐蝕性、優良的力學性能的特點，所以在化工生產中應用廣泛。

每個事物都不是完美的，搪玻璃也是一樣的，主要有：搪玻璃層容易受機械撞擊而破碎、在急速變熱和急速降溫變冷的時候容易出現脫瓷現象。另外因為搪玻璃管道口存在密封問題，因此使用壓力不宜超過1.0MPa。

3.玻璃鋼和塑料

玻璃設備的耐高溫性極差，但是由于玻璃鋼樹脂基體的不同而存在著差異，所以普通的環氧樹脂玻璃鋼設備在使用時溫度不易超過60℃。在化工生產中常用的塑料材料有PP和PVC。在60℃以下時可以選用PVC來制作水管或是儲存槽。在100℃以下，可以用PP在化工中制作熱水槽或用于酸性和堿性物質的存儲。

三、結語

在通常情況下，金屬材料具有很好的力學性能、機械加工性能以及傳熱速度快等優良性能因此適用于制作各種設備；非金屬材料雖然具有耐腐蝕性強的優點，但是同時也具有強度低、不易傳熱、使用溫度和壓力的范圍過小等缺點，因此在使用上受到了諸多限制。在進行化工生產時，一種介質或工況下可控選擇的設備材料是多種多樣的。在進行實際選材時，需要根據材料的性能、價格和工況綜合考慮，做到統籌全局。