化工建設(shè)工程中的金屬成分研究

孫 楠，李佳濤，李 陽(yáng)

（1.沈陽(yáng)工學(xué)院，遼寧 撫順 113122；2.撫順齊隆化工有限公司，遼寧 撫順 113000）

在化工工程建設(shè)的過(guò)程中，有效分析金屬成分，是其中一項(xiàng)重要的檢驗(yàn)工程，對(duì)于化工工程建設(shè)的質(zhì)量以及工程應(yīng)用效率來(lái)講具有深遠(yuǎn)的影響。同時(shí)，金屬原材料、金屬設(shè)備以及結(jié)構(gòu)配件等，又或多或少地影響著工程建設(shè)管道，需要在分析其金屬成分的基礎(chǔ)上明確工程既定的目標(biāo)，保障生產(chǎn)工藝安全，從而為工業(yè)事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步提供堅(jiān)實(shí)有效的基礎(chǔ)。

1 化工建設(shè)工程中的金屬材料分類(lèi)

1.1 黑色金屬

能夠應(yīng)用到化工建設(shè)工程當(dāng)中的黑色金屬很多，其中包括壓力容器剛、耐候鋼、高速工具鋼、合金工具鋼、碳素工具鋼、軸承鋼、彈簧鋼、不銹鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼以及鑄鐵等。常用的結(jié)構(gòu)材料有碳素鋼，用作普通流體鋼管以及常壓容器鋼板等；低合金鋼，常用于受壓緊固件和壓力容器鋼板等；耐熱鋼，常用于高溫環(huán)境設(shè)備下的管道等。

1.2 有色金屬

有色金屬包括鈦合金、鑄造鋅合金、鑄造鋁、純鋁、鋁合金、鋅白銅、白銅、青銅、黃銅以及純銅等。常用的結(jié)構(gòu)有各類(lèi)合金，主要用于制造耐腐蝕性管道、設(shè)備等；鋁合金主要用于防污染、設(shè)備以及耐酸罐的制造等；鈦合金主要用于制造反應(yīng)器以及合成管道的制造等[1]。

2 常用的化學(xué)元素對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響

2.1 碳元素

金屬化學(xué)元素的種類(lèi)有很多，最為常見(jiàn)的就是碳元素。鑄鋼的過(guò)程中必然也需要用到碳元素，只不過(guò)用的比例較少，僅為不到2%。但是，這微小的碳元素，其剛度結(jié)構(gòu)以及性能，需要用碳含量的高度來(lái)調(diào)節(jié)，影響巨大。

2.2 硅

硅是鋼中最常見(jiàn)的化學(xué)元素之一，在冶煉鋼鐵的過(guò)程中需要用到脫氧劑和還原劑，一旦其超過(guò)既定的指數(shù)，為了調(diào)節(jié)就需要硅作為合金元素加入，這樣一來(lái)能夠有效地提升剛的抗回火性、彈性以及剛度等。同時(shí)，硅與鉻、鎢等元素的有效結(jié)合，也能在很大程度上提升鋼的抗高溫氧化性。需要注意的是，隨著硅元素的增加，鋼的焊接性能會(huì)隨之減弱，需要施工人員有效調(diào)節(jié)比例。

2.3 錳

錳作為煉鋼過(guò)程中性能優(yōu)良的脫硫劑和脫氧劑，其一般含量不在0.3%～0.5%之間，在碳鋼中加入適量的錳元素，冶煉出來(lái)的成果就具有很強(qiáng)的硬度和強(qiáng)度，而且還能夠有效地改善鋼的熱加工性。因此，在一般的石化行業(yè)中，技術(shù)人員通常采取大量的含錳普低鋼來(lái)改良鋼結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，錳元素對(duì)于焊接來(lái)講也具有不利的影響。

2.4 硫

硫一般是殘留在鋼中的有害物質(zhì)，不僅大大地降低了鋼的延展性、抗腐蝕性和韌性，而且也不利于焊接處理。一般在質(zhì)量好一些的冶鋼流程中，硫的含量要控制在0.045%以?xún)?nèi)，即使是一些用作壓力容器的鋼板，其容量也不能過(guò)大[2]。

2.5 磷

在鑄鋼的過(guò)程中增加一部分磷元素，在一定程度上增加了鋼的低溫脆性，甚至使得鋼出現(xiàn)嚴(yán)重偏析的情況，因此需要技術(shù)人員有效控制其含量。

2.6 鉻

鉻能夠有效地提升鋼的耐磨性和強(qiáng)度，也可以提升其抗氧化性以及抗腐蝕性，效果明顯。例如在煉鋼的過(guò)程中增加一定量的硝酸、水、二氧化碳、氨等元素，能夠有效提升冶煉的效率。

2.7 鈦

鈦是良好的脫氧去氣劑，能夠有效地細(xì)化鋼的晶粒，提高其強(qiáng)度。在含有鈦成分的鍋爐中煉鋼，可以有效地阻止石墨化對(duì)于鋼的影響。同時(shí)，與其他元素相互配合的情況下，鈦元素也能很大程度上提升鋼的抗腐蝕能力，防止一些晶間腐蝕的出現(xiàn)。

3 成分研究方法以及設(shè)備研究

3.1 化學(xué)分析法

要求技術(shù)人員按照取樣的規(guī)定，采取計(jì)量最少的金屬屑重量，以此作為樣本在實(shí)驗(yàn)室之內(nèi)采取光度比色法、重量法、容量法、滴定法等有效地還原原材料中的化學(xué)成分。具體的采樣結(jié)果要依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)合理執(zhí)行。但是這種方法一般較為繁瑣，實(shí)驗(yàn)的周期比較長(zhǎng)，因此可以依托高速分析儀器進(jìn)行輔助[3]。

3.2 物理分析法

伴隨著近幾年來(lái)我國(guó)化學(xué)試驗(yàn)設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施的逐漸改善，為了能夠有效分析化學(xué)成分滿(mǎn)足化工建設(shè)的需求，衍生出大量的快速分析儀器，并且取代了傳統(tǒng)的手工化學(xué)分析方式，其優(yōu)勢(shì)不僅在于操作便捷、結(jié)果快速準(zhǔn)確，同時(shí)也是更新化工技術(shù)的一種動(dòng)力支撐。而物理分析法中最常見(jiàn)的就是光譜分析法，主要是將經(jīng)過(guò)光源輻射出的，有待檢測(cè)的元素的特征，利用樣品中的原子所吸收，由此得到元素光譜的減弱程度，判斷其中的元素含量和元素類(lèi)型等。在實(shí)驗(yàn)中一般采取的是直讀光譜儀，能夠?qū)Χ喾N合金元素進(jìn)行有效精密的檢測(cè)，尤其是在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析的時(shí)候，制度光譜儀甚至還能作為半定量分析儀器，操作簡(jiǎn)便快捷。

原子發(fā)射光譜儀還包括X射線(xiàn)熒光光譜儀，激發(fā)方式與直讀光譜不同，能夠利用X光管來(lái)直接激發(fā)，接受的原件也存在不小的差異性。但是這類(lèi)儀器無(wú)論是解讀的范圍還是數(shù)據(jù)讀取的精度都要低于實(shí)現(xiàn)光譜儀，但是在野外的應(yīng)用范圍非常廣泛，能夠應(yīng)用于合金材料的篩選以及廢料回收等工作。

4 結(jié)語(yǔ)

在化工建設(shè)工程中對(duì)化學(xué)元素進(jìn)行有效分析，能夠了解到工程建設(shè)所需要化學(xué)元素的種類(lèi)、性能以及配比等，對(duì)于優(yōu)化建設(shè)材料、提升工程性能來(lái)講具有重要的影響。因此在實(shí)際的分析和成分研究中，應(yīng)該明確使用相應(yīng)的方法和設(shè)備儀器等，科學(xué)調(diào)節(jié)元素結(jié)構(gòu)以達(dá)到化工建設(shè)的標(biāo)注，為工業(yè)技術(shù)的加工和生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)的保障。