不透性石墨制化工设备的设计特点及加工制造工艺

设备设计特点

根据石墨材料的性能特点,在进行不透性石墨制化工设备(以下简称石墨设备)设计时，应注意以下几方面的特点:

①应尽量发挥石墨材料抗压强度高的特点。使石墨制元件处于承受压应力状态而避免或减小承受拉应力和弯曲应力;

②换热器的通道走向符合石墨各向异性所带来的导热方向。因为石墨制品垂直于挤压的轴线方向的导热系数比平行于轴线方向小25%，所以设计传热元件时，应尽量使传热热流的方向沿石墨挤压的轴线方向;

③作为加热设备，在采用树脂浸渍石墨、压型石墨及其胶结剂等与金属材料或其他材料相组合制造加热设备时，由于热膨胀系数的差异，引起过大的温度应力，应尽量减少用粘接结构。在进行列管式换热器的设计时，尤其要合理地选择材料和结构形式;

④设备的主要石墨零件，同样应尽量避免用带粘接缝的结构。因胶结剂与石墨材料的热膨胀系数不同，粘接缝在较高操作温度下，将产生温度应力，而且它在介质温度及时效的作用下，可能引起脆化，使零件断裂。目前，我国用于制造设备的人造石墨毛坯的最大尺寸:方形截面为400mm X 400mm,圆柱截面一般为φ60Omm ,最大达到φ1800mm，而所需要的石墨零件往往超过石墨毛坯的最大尺寸。这时，不可避免地需采用粘接结构。此时，石墨零件的胶合缝应严密均匀，缝宽度一般不大于1mm;

⑤金属材料的连接件，如螺栓、双头螺栓，不宜直接拧在石墨元件上;

⑥零件的几何形状和设备结构不宜过于复杂;

⑦石墨接管伸出设备外壁不宜太长，以免运输或使用中碰坏;

⑧应考虑设备吊装部位，一般不宜直接在不透性石墨构件上吊装；

⑨由于石墨材料的不均质性，强度计算时采用较大的安全系数，一般取9～10(前西德AD规范N2取9，日本通常取10,在基础材料及工艺保证条件均很好时，可以考虑选用n=9）。

加工制造工艺

不透性石墨设备及其元件的加工制造工艺，随设备的结构不同而异。不透性石墨的机械加工性能与铸铁相似，它比铸铁硬度小，一般采用金属切削工具或木工工具就能进行加上。如进行车、刨、铣、钻、锯、磨等加工。由于石墨本身的强度较差、性脆。一般采用两次浸渍和两次加的方法，以提高其强度，保证加工精度。

不透性石墨设备的加工、制造，应执行《石墨制化工技术条件》（HG 2370）等相关标准，严格控制各施工环节，保证施工质量。 

石墨材料质硬但性脆，极易碎裂。因此，石墨材料及其任何元件和制品，在任何搬运过程中，要做到轻搬轻放，严禁乱扔乱捧。在机械加工过程中，需要夹紧时，用力要均匀。避免局部受力过大。在机械加工和装配过程中。严禁用金锤敲打，在必须敲打的场合，应采用包有橡皮的木槌敲打。

尽管如此，我国石墨设备行业的总体水平还不高，因为当前制作石墨设备的主体材料绝大部分仍以电极石墨为主，浸演剂的品种亦不多。电极石墨内部组织颗粒粗大(粒径在6～10mm左右)。空隙率高(一般在20%左右)，机械性能差，导致石墨设备的性能和质量低下。因此，如何发展化工专用石墨，提高石墨材料的机械物理性能，开发高性能浸渍剂新品种，改进石墨设备的加工制造工艺，从而提高石墨设备的性能和质量，是我们今后工作的目标和重点。