魏平霞

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

在化工設(shè)備節(jié)能工藝研究的過(guò)程中，首先要進(jìn)行金屬材料理化特性的研究。其包括金屬光澤、導(dǎo)電性、延展性、顏色、狀態(tài)等多個(gè)方面。金屬材料是化工設(shè)備的主要應(yīng)用材料，其物理和化學(xué)性能與設(shè)備性能有直接關(guān)系。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，高速鋼的導(dǎo)熱性能不高，所以在鍛造的過(guò)程中需要控制加熱速度，使溫度緩慢上升，否則會(huì)出現(xiàn)裂紋，影響設(shè)備質(zhì)量。所以，在化工設(shè)備節(jié)能工藝改進(jìn)和優(yōu)化方面，也要充分考慮金屬材料的理化特性，根據(jù)其具體特性采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 金屬材料理化特性概述

所謂的金屬的理化特性，就是金屬的物理特性和化學(xué)特性，其包括多方面的內(nèi)容。如，金屬光澤、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、顏色、狀態(tài)等等。通常，大部分金屬都會(huì)有金屬光澤，金子會(huì)呈現(xiàn)出金黃色的光澤、銀會(huì)呈現(xiàn)出銀白色的光澤等等；在導(dǎo)電和導(dǎo)熱性方面，銅的導(dǎo)電性能較好、銀的導(dǎo)熱性較好。不過(guò)，大部分金屬都具有導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，但并不絕對(duì)；在延展性方面，金具有較好的延展性，可以進(jìn)行拉伸和壓縮；在顏色方面，不同的金屬有不同的顏色，如鎂是灰色、鐵是黑色等等；在狀態(tài)方面，除了汞以外，所有金屬在常溫狀態(tài)下都是固體。在各類(lèi)金屬中，熔點(diǎn)最高的金屬是鎢，硬度最高的金屬是鉻。利用金屬材料的理化特性，可以進(jìn)行設(shè)備的改良和優(yōu)化，對(duì)加工工藝也有一定的影響。

2 金屬材料在化工設(shè)備節(jié)能工藝中的應(yīng)用作用

（1）金屬熱處理的影響。所謂金屬熱處理，就是將選好的金屬工件放到某種介質(zhì)之中，然后進(jìn)行加熱，在加熱到一定溫度之后，再保溫一段時(shí)間，然后冷卻[1]。在各個(gè)處理環(huán)節(jié)結(jié)束后，金屬材料的表面、組織結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生變化，金屬的性能也會(huì)隨之改變。通過(guò)這種方式，來(lái)滿足工藝生產(chǎn)中的各類(lèi)要求。已經(jīng)經(jīng)過(guò)處理的金屬在結(jié)構(gòu)、性質(zhì)方面會(huì)發(fā)生改變，將其用于化工設(shè)備中，可能會(huì)達(dá)到節(jié)能的效果。例如，采用外加電源保護(hù)法對(duì)金屬進(jìn)行處理，將處理后的金屬用于化工設(shè)備制造，此類(lèi)設(shè)備的腐蝕面相對(duì)較少，可以減少處理腐蝕問(wèn)題的成本費(fèi)用，也能在一定程度上延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

（2）常用的金屬材料加工工藝。在化工設(shè)備制造的過(guò)程中，金屬材料的加工工藝主要有兩種，一種是零加工，另一種是熱加工。冷加工包括磨、鉗等具體的加工形式。熱加工則包括鍛造、鍛壓等具體的加工形式。具體還可以分為鍛造、沖壓的加工方式，這兩種加工方式都是變形加工[2]。鍛造工藝的發(fā)展歷史較長(zhǎng)，有很豐富的經(jīng)驗(yàn)和成熟的技藝，主要利用捶打、擠壓的方式來(lái)改變金屬原本的造型，使其成為可用的工件。沖壓主要采用沖擊、擠壓的處理方式，普遍應(yīng)用在鎢煙囪錐度要求較高的零件加工工藝中，這種加工方式具有成本低、效果好的特點(diǎn)，也是比較常用的工藝技術(shù)。

（3）常用的金屬處理方法。根據(jù)加工的目的、需求、技術(shù)水平等條件，可以采用不同的金屬處理方式。常見(jiàn)的金屬處理方法主要有4種，分別是：鑄造、切割、冶金和焊接。所謂鑄造，就是對(duì)金屬進(jìn)行熔融處理，獲得到金屬熔液之后，將這個(gè)熔液倒入鑄型模具之中，在熔液冷卻凝結(jié)之后，可以獲得與模具形狀相同的金屬工件。金屬制造工藝對(duì)機(jī)械化的要求較低，所以在生產(chǎn)的過(guò)程中不會(huì)消耗過(guò)多的能量。不僅如此，金屬鑄件具有性能穩(wěn)定、表面光滑、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，是比較常用的金屬處理方法；在切割方面，主要利用機(jī)床等機(jī)械設(shè)備進(jìn)行坯料、工件的切割處理，以此改變工件的規(guī)格尺寸，使工件可以滿足使用要求。切削加工也是比較常見(jiàn)的金屬加工方式，普遍用于機(jī)械制造行業(yè)之中，可以保障工件精度和表面光滑度，深受機(jī)械制造行業(yè)的青睞；在冶金方面。

粉末冶金不僅可以采用金屬材料，也可以采用非金屬材料，通過(guò)多個(gè)化工工藝處理環(huán)節(jié)之后，可以生成新的金屬材料，也可以生成復(fù)合材料，能夠進(jìn)步滿足工藝制造與生產(chǎn)對(duì)各類(lèi)材料的需求。粉末冶金對(duì)金屬成分偏聚、締結(jié)不均勻等問(wèn)題有很好的處理效果，普遍在化工工業(yè)、納米科技、新材料研究等行業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用；所謂金屬焊接，就是在高溫、高壓、加熱等狀態(tài)下，將金屬或熱塑性材料連接在一起，然后制造出新的工件。在機(jī)械制造的過(guò)程中，焊接是十分重要的環(huán)節(jié)，其是制造的根本，會(huì)直接影響產(chǎn)品性能。所以，改善焊接質(zhì)量可以提升化工設(shè)備的性能，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

3 金屬材料理化特性化工設(shè)備節(jié)能工藝研究

3.1 化工設(shè)備降耗節(jié)能的方法

化工設(shè)備使用的主體材料普遍對(duì)酸堿性有很高的要求，有很多材料都適用于化工設(shè)備的生產(chǎn)和制造，但大部分金屬材料的成本較高，如果應(yīng)用這些材料，會(huì)造成整體制造工藝成本的上升，不符合可持續(xù)發(fā)展的理念。所以，要找到合適的金屬材料來(lái)代替原本價(jià)格高昂的金屬材料，適當(dāng)進(jìn)行加工處理，使其理化特性可以滿足制造和生產(chǎn)的需求。例如，應(yīng)用化學(xué)腐蝕原理，采用鈍化、電鍍等處理方式，將化工主體設(shè)備的抗腐蝕能力提升，控制反應(yīng)物對(duì)設(shè)備的腐蝕和影響，從而有效減少設(shè)備的損耗；在節(jié)能方面，也要充分利用金屬的理化特性。其中，導(dǎo)熱性是最常用的一種特性，利用金屬的導(dǎo)熱性可以收集化工設(shè)備在使用過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，并將這些熱量貯存起來(lái)[3]。大部分具有良好導(dǎo)熱性的金屬，同時(shí)也具有良好的散熱性，如銀、銅、鋅等等，可以對(duì)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行收集，從而實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約和循環(huán)利用。例如，制作散熱器、換熱器，以此提升設(shè)備散熱、換熱的效率，增強(qiáng)設(shè)備的節(jié)能效果。

3.2 化工工藝降耗節(jié)能的方法

在工藝技術(shù)方面，要實(shí)現(xiàn)降耗節(jié)能可以從反應(yīng)時(shí)間、工藝過(guò)程兩個(gè)方面入手。在反應(yīng)時(shí)間方面，使用熱管換熱器可以提升反應(yīng)效率，進(jìn)而減少設(shè)備在反應(yīng)過(guò)程中損耗的熱量和時(shí)間，也能減少冷熱水交換時(shí)物質(zhì)分離損耗的能量。熱交換管可以提升能量的使用效率，具有靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)。在熱分餾的過(guò)程中，可以選擇蒸餾的處理方式，以此減少堵灰、能量損耗等情況，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的；在降耗方面，可以利用金屬性質(zhì)對(duì)熱泵的熱收集能力進(jìn)行強(qiáng)化，從而提升設(shè)備的節(jié)能效果。例如，熱泵本身就具有很高的能量，可以對(duì)介質(zhì)中的熱量進(jìn)行凝聚，從而減少產(chǎn)品分離過(guò)程中出現(xiàn)的損耗問(wèn)題，確保熱循環(huán)系統(tǒng)在升溫過(guò)程中，整個(gè)體系能保持穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)金屬材料理化特性的研究與分析，有利于化工設(shè)備節(jié)能工藝的優(yōu)化與完善。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，對(duì)金屬的導(dǎo)熱、導(dǎo)電等性能的利用比較普遍。