化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)培訓(xùn)講座(ppt 80頁).ppt

1、2021/1/27,化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)Fundamental Chemical Process Equipment,主講：譚志偉 2008年 春,2021/1/27,緒 論,化工生產(chǎn)和化工機(jī)械 化工生產(chǎn)是以流體（氣體、液體、粉體）為原料，以化學(xué)處理和物理處理為手段，以獲得設(shè)計(jì)規(guī)定的產(chǎn)品為目的的工業(yè)生產(chǎn)?；どa(chǎn)過程不僅取決于化學(xué)工藝過程，而且與化工機(jī)械裝備密切相關(guān)，化工機(jī)械是化工生產(chǎn)得以進(jìn)行的外部條件，所以先進(jìn)的化工機(jī)械，一方面為化學(xué)工藝服務(wù)，另一方面又促進(jìn)化學(xué)工藝過程的發(fā)展。 化工機(jī)械通常分為：化工設(shè)備和化工機(jī)器,2021/1/27,化工設(shè)備,緒 論,2021/1/27,緒 論,2021/1/

2、27,緒 論,2021/1/27,化工生產(chǎn)自身的特點(diǎn)： 1、生產(chǎn)的連續(xù)性強(qiáng) 2、生產(chǎn)的條件苛刻 介質(zhì)的腐蝕性強(qiáng) ；溫度和壓力變化大 介質(zhì)大多易燃易爆有毒性 生產(chǎn)原理的多樣性 生產(chǎn)技術(shù)含量高,緒 論,2021/1/27,本課程主要內(nèi)容：1、化工設(shè)備材料及其選擇2、化工容器的設(shè)計(jì) 1）內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的應(yīng)力分析及強(qiáng)度設(shè)計(jì)； 2）外壓圓筒與封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)； 3）容器的零部件（法蘭 支座 開孔補(bǔ)強(qiáng) 附件：接口管 凸緣 人、手孔 視鏡）。3、典型化工設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì) 1）換熱器； 2）塔設(shè)備； 3）攪拌器,緒 論,2021/1/27,本章重點(diǎn)：材料的力學(xué)性能及化工設(shè)備材料 的選擇 本章難點(diǎn)：材料的性能

3、計(jì)劃學(xué)時(shí)： 8學(xué)時(shí),第1章 化工設(shè)備材料及其選擇,2021/1/27,1.1 概 述,1.1.1 化工設(shè)備選材的重要性和復(fù)雜性,1、操作條件的限制 壓力：從高真空到幾千大氣壓,故有強(qiáng)度要求 溫度：-2502000，材料受冷、熱 介質(zhì)：酸堿（腐蝕）、易燃、易爆、毒性以及核反應(yīng)堆中子照射（變脆) 2、制造條件的限制 設(shè)備在制造過程中，要經(jīng)過各種冷、熱加工使它成型，例如下料、卷板、焊接、熱處理等，要求材料的加工性能要好。 3、材料自身性能的限制,2021/1/27,1.1 概 述,1.1.2 選用材料的一般要求 （1）材料品種應(yīng)符合我國(guó)資源和供應(yīng)情況； （2）材質(zhì)可靠，能保證使用壽命； （3）足夠的

4、強(qiáng)度，良好的塑性和韌性，對(duì)腐蝕性介質(zhì)能耐腐蝕； （4）便于制造加工，焊接性能良好； （5）成本低，經(jīng)濟(jì)上合算。 選材要抓住主要矛盾，遵循適用、安全和經(jīng)濟(jì)的原則,2021/1/27,1.2 材料的性能,1.2.1、力學(xué)性能 材料抵抗外力而不產(chǎn)生超過允許的變形或不被破壞的能力，叫做材料的力學(xué)性能。主要特征指標(biāo)包括強(qiáng)度、塑性、韌性和硬度，這是設(shè)計(jì)時(shí)選用材料的重要依據(jù)。 1、強(qiáng)度 強(qiáng)度是固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形和斷裂的特性。常用的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度等,2021/1/27,1.2 材料的性能,金屬材料的變形和破壞過程： （1）彈性變形階段 （2）彈塑性變形階段 （3）斷裂 斷裂的兩種

5、形式： 脆性斷裂：斷裂之前沒有明顯塑性變形階 段的。（更危險(xiǎn)） 韌性斷裂：經(jīng)過大量塑性變形之后才發(fā)生 斷裂的,2021/1/27,1.2 材料的性能,1）屈服點(diǎn)（s） 金屬材料承受載荷作用，當(dāng)載荷不再增加或緩慢增加時(shí)，仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象，習(xí)慣上稱為“屈服”。發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力即開始出現(xiàn)塑性變形時(shí)的應(yīng)力，稱為“屈服點(diǎn)”，用s (MPa)表示。它即代表材料抵抗產(chǎn)生塑性變形的能力,載荷不再增加，甚至有所降低時(shí)，試件還在繼續(xù)伸長(zhǎng)的最小載荷，N,試件的原始橫截面積，m2,2021/1/27,1.2 材料的性能,無明顯屈服點(diǎn)的材料，工程中規(guī)定發(fā)生0.2殘余伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力，作為“條件屈服點(diǎn)”

6、 。 （2）抗拉強(qiáng)度（ b ） 金屬材料在拉伸條件下，從開始加載到發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力值，叫做抗拉強(qiáng)度,2021/1/27,1.2 材料的性能,由于外力形式的不同，有抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度等?？估瓘?qiáng)度是壓力容器設(shè)計(jì)常用的性能指標(biāo)。 屈強(qiáng)比（ s / b ）： 屈強(qiáng)比越小，材料的塑性儲(chǔ)備越大，越不容易發(fā)生危險(xiǎn)的脆性破壞； 屈強(qiáng)比越大，材料的強(qiáng)度水平發(fā)揮好，但塑性儲(chǔ)備越小。 (3) 蠕變極限（ n,2021/1/27,1.2 材料的性能,高溫 （比如：碳素鋼420，合金鋼450,一定應(yīng)力,聯(lián)合作用下,金屬將逐漸產(chǎn)生塑性變形,2021/1/27,1.2 材料的性能,蠕變：在高溫

7、時(shí)，在一定的應(yīng)力下，應(yīng)變隨時(shí)間而增加的現(xiàn)象，或者金屬在高溫和應(yīng)力作用下逐漸產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。 蠕變極限：材料在高溫條件下抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的能力。表現(xiàn)為兩種： a 在工作溫度下引起規(guī)定變形速度的應(yīng) 力值； b 在一定工作溫度下，在規(guī)定的使用時(shí)間 內(nèi)，使試件發(fā)生一定量的總變形的應(yīng)力 值,2021/1/27,1.2 材料的性能,4）持久強(qiáng)度（ D或105 ） （5）疲勞 強(qiáng)度（ 1 ） 2、塑性 塑性是指金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。塑性指標(biāo)是指金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。常用的塑性指標(biāo)是延伸率（）和斷面收縮率（）。 （1）延伸率（,2021/1/27,1.2 材

8、料的性能,手冊(cè)中常見的是10和5。 越大，材料的塑性越好。 （2）斷面收縮率（,斷面收縮率與尺寸無關(guān)。 延伸率和斷面收縮率越大，表示金屬材料的塑性越好。 （3）冷彎角 對(duì)焊接工藝試板和產(chǎn)品，必須做冷彎實(shí)驗(yàn),2021/1/27,1.2 材料的性能,3、硬度 衡量材料軟硬的一個(gè)指標(biāo)，一般用： 布氏硬度（HBS、HBW），較軟； 洛氏硬度-HRC，較硬； 維氏硬度-HV，另有顯微硬度。 4、沖擊韌性 韌性是表示材料彈塑性變形為斷裂全過程吸收能量的能力，也就是材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。我們常用沖擊韌性來表示材料承受動(dòng)載荷時(shí)抗裂紋的能力，用缺口敏感性表示材料承受靜載荷時(shí)抗裂紋擴(kuò)展的能力,2021/1/27

9、,1.2 材料的性能,1）沖擊韌性 材料在沖擊載荷下吸收塑性變形功和斷裂功的能力。用沖擊吸收功AK或沖擊韌度K表示。 沖擊功 AK=GH1-GH2， 沖擊韌度 K= AK/F（F為面積,2021/1/27,1.2 材料的性能,斷裂機(jī)理： 沖擊試樣在受到擺錘突然打擊發(fā)生斷裂時(shí)，它的斷裂過程是一個(gè)裂紋發(fā)生和擴(kuò)展的過程。在裂紋向前發(fā)展的道路中，如果塑性變形能發(fā)生在它的前面，就可以制止裂紋的長(zhǎng)驅(qū)直入。它要繼續(xù)發(fā)展，就需另找途徑，這樣就能消耗更多的能量。因此，沖擊吸收功的高低，決定于材料有無迅速塑性變形的能力,2021/1/27,1.2 材料的性能,2）缺口敏感性 在帶有一定應(yīng)力集中的缺口條件下，材料抵

10、抗裂紋擴(kuò)張的能力，是在靜載荷下抵抗裂紋擴(kuò)張的能力，這一點(diǎn)與沖擊韌性不同。兩者都屬于材料的韌性范疇。 （也是通過試驗(yàn)方法獲得，一般在油壓機(jī)上進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，測(cè)定材料的缺口敏感性。,2021/1/27,1.2 材料的性能,韌性與塑性： 韌性是材料在外加動(dòng)載荷突然襲擊時(shí)的一種及時(shí)和迅速塑性變形的能力。韌性高的材料，一般都有較高的塑性指標(biāo)；但塑性較高的材料，卻不一定都有高的韌性。其所以如此，就是因?yàn)殪o載荷下能夠緩慢塑性變形的材料在動(dòng)載荷下不一定能迅速塑性變形。 在材料的力學(xué)性能所包括的強(qiáng)度、塑性、韌性、硬度四個(gè)指標(biāo)中，強(qiáng)度和塑性占主導(dǎo)地位，但使用時(shí)要考慮溫度的變化,2021/1/27,1.2 材料的性能

11、,1.2.2 物理性能 主要有相對(duì)密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、磁性、彈性模數(shù)與泊桑比等。 1、彈性模數(shù)E =E,這個(gè)比例系數(shù)E稱為彈性模數(shù)，彈性模數(shù)是金屬材料對(duì)彈性變形抗力的指標(biāo)，是衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的，材料的彈性模數(shù)越大使它產(chǎn)生一定量的彈性變形的應(yīng)力也越大。對(duì)同一種材料，彈性模數(shù)隨溫度的升高而降低。 2、泊桑比 泊桑比是拉伸試驗(yàn)中試件單位橫向收縮與單位縱向伸長(zhǎng)之比,2021/1/27,1.2 材料的性能,對(duì)于各種鋼材它近乎為一個(gè)常數(shù)，即 0.3。 3、線膨脹系數(shù)l,式中， l試件原始長(zhǎng)度，mm； l試件伸長(zhǎng)量，mm； t溫度差,2021/1/27,1.2 材料的性能,1.

12、2.3 化學(xué)性能 （主要指耐腐蝕性和抗氧化性） 1、耐腐蝕性： 金屬和合金對(duì)周圍介質(zhì)，如大氣、水汽、各種電解液侵蝕的抵抗能力。 2、抗氧化性： 在高溫工作條件下，設(shè)備不僅有自由氧的氧化腐蝕過程，還有其他氣體介質(zhì)（如水蒸氣，CO2、SO2等）的氧化腐蝕作用,2021/1/27,1.2 材料的性能,2021/1/27,1.2 材料的性能,1.2.4 加工工藝性能 金屬和合金的加工工藝性能是指鑄造性、可鍛性、可焊性、切削加工性、熱處理性能等。對(duì)于設(shè)計(jì)壓力容器最重要的兩個(gè)性能是： 1、良好的冷熱加工性能 例A：用鋼板卷制筒體，如果不好會(huì)發(fā)生裂紋，存在事故的隱患。 例B：沖壓封頭，微裂紋或宏觀裂紋，都會(huì)

13、使以后的生產(chǎn)造成事故。 2、良好的焊接性能 例：容器焊縫裂紋擴(kuò)展，易造成事故,2021/1/27,1.3 金屬材料的分類及牌號(hào),1.3.1 分類 1、金屬的分類,2021/1/27,1.3 金屬材料的分類及牌號(hào),2、鋼的分類,2021/1/27,1.3 金屬材料的分類及牌號(hào),1.3.2 鋼鐵牌號(hào)及表示方法 1、牌號(hào)表示原則（GB/T 221-2000） 牌號(hào)中化學(xué)元素用化學(xué)符號(hào)或漢字表示； （ 如：1鉻13或1Cr13） 產(chǎn)品用途、治煉和澆注方法采用漢字或拼 音字母并用的原則。 （如：Q235F F-沸騰鋼） （表14） 2、鋼號(hào)表示法 目前制造壓力容器所用鋼材，一般有三大類別：碳鋼、合金鋼、

14、和特殊性能鋼，其中碳鋼又分為普通碳素鋼與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,2021/1/27,1.3 金屬材料的分類及牌號(hào),普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB700-88規(guī)定，其牌號(hào)由代表鋼材屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)的數(shù)值、材料質(zhì)量等級(jí)符號(hào)和脫氧方法符號(hào)四部分組成。如Q235AF。其鋼號(hào)和化學(xué)成分、力學(xué)性能見表16、17。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 鋼號(hào)表示方法如表15，其鋼號(hào)和化學(xué)成分見附錄2，P297,2021/1/27,1.3 金屬材料的分類及牌號(hào),低合金鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼 鋼號(hào)的表示方法有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)： GB159188，見表15 GB/T159194，見表19 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)照見表110 合金鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素，比如S

15、i，Mn，Cu，Ti，V，Nb，P等，從而提高鋼的強(qiáng)度、耐腐蝕性、低溫性能，如大型化工容器常用16MnR，15MnVR，15MnTi 來代替碳素鋼制造容器，可以在保證強(qiáng)度的情況下，使容器壁厚減少，從而節(jié)省鋼材30% 45%左右,2021/1/27,1.3 金屬材料的分類及牌號(hào),特殊性能鋼 鋼號(hào)表示法見表15。 特殊性能鋼主要指不銹耐酸鋼； 不銹：指耐大氣腐蝕； 耐酸：抗酸和其它強(qiáng)腐蝕介質(zhì)。 不銹耐酸鋼根據(jù)合金元素的不同，分為三個(gè)大類。 第一類 鉻不銹鋼（常用的：1Cr13，2Cr13） 第二類 鉻鎳不銹鋼 （典型的：188） 第三類 節(jié)鎳不銹鋼,2021/1/27,1.3 金屬材料的分類及牌號(hào)

16、,3、鑄鐵、鑄鋼牌號(hào)表示法 鑄鐵GB561285 鑄鋼GB/T 56131995 表示方法見表111,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,鋼和鑄鐵統(tǒng)稱為鐵碳合金 鋼 含碳量為0.022.0 鑄鐵含碳量大于2.0 純鐵含碳量小于0.02 1.4.1 鐵碳合金的組織與結(jié)構(gòu) 1、金屬的組織與結(jié)構(gòu) 晶體：原子按一定規(guī)律排列很整齊 非晶體：原子排列雜亂無章 鐵碳合金內(nèi)部的區(qū)別，用金相顯微鏡來觀察： 組織金屬的晶粒 結(jié)構(gòu)金屬原子的排列 金屬內(nèi)部的組織和結(jié)構(gòu)不同，金屬材料的性能也不同,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,鐵原子在空間排列的方式： 面心立方晶格八個(gè)原子構(gòu)成立方體，在立方體的每一面的中心

17、還有一個(gè)原子，塑性好。 體心立方晶格在立方體的體積中心還有一個(gè)原子，強(qiáng)度高。 密排六方晶格由12個(gè)原子構(gòu)成簡(jiǎn)單六方體，且在上下兩個(gè)六方面的中心各有一個(gè)原子，在上、下兩個(gè)六方面的中間還有三個(gè)原子,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,2、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 工業(yè)純鐵含0.100.20的雜質(zhì)，凝固點(diǎn)1538 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：在固態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象,面心立方晶格 9101390 塑性好,體心立方晶格 910以下 強(qiáng)度好,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,3、鐵與碳的相互關(guān)系和碳鋼的基本組織 在鐵中加入少了量碳，組成鐵碳合金，可獲得適于工業(yè)上應(yīng)用的各種優(yōu)良性能。碳在鐵中以固溶體、化

18、合物和混合物的形式存在，可以形成以下幾種基本組織： 1）鐵素體F 2）奧氏體A 3）滲碳體C 4）珠光體P 5）萊氏體L 6）馬氏體M,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,1.4.2 鐵碳合金狀態(tài)圖 描述鐵碳合金內(nèi)部組織、成分與溫度關(guān)系的圖?？v坐標(biāo)表示溫度，橫坐標(biāo)表示含碳量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。圖1-12 1、碳鋼在常溫下的組織 C C 0.77%。 C2.1% 鑄鐵-亞共晶白口鐵4.3%C2.1% 共晶白口鐵 C =4.3% 過共晶白口鐵6.69%C4.3,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,2、臨界點(diǎn)及其意義 1）主要點(diǎn),2021/1/27,1.4

19、碳鋼和鑄鐵,2、主要線 ACD -液相線 AECF-固相線 GS（A3）-F、A互相轉(zhuǎn)變線 ES（Acm）-碳在A中的溶解度曲線 ECF-共晶轉(zhuǎn)變線，形成了奧氏體與滲碳體的共晶混合物，稱萊氏體L。發(fā)生于2.11%C 6.69%的鐵碳合金中。 PSK（A1）-共析轉(zhuǎn)變線，冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，C0.02%。 初次滲碳體C-從液體中直接結(jié)晶出來的。 二次滲碳體C-從A中沿晶界析出的滲碳體C,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,3、分析共析鋼的組織變化-室溫組織為珠光體，呈片狀。 分析共析鋼0.77%的組織變化： 在1600時(shí)是液態(tài)，冷卻到1點(diǎn)時(shí)，開始從液體中結(jié)晶出奧氏體，從1冷卻到2點(diǎn)，液

20、體全部結(jié)晶為奧氏體，此時(shí)合金全部由單一的奧氏體晶粒組成，繼續(xù)冷卻至S點(diǎn)時(shí)，奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，析出珠光體，轉(zhuǎn)變結(jié)束后，奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，溫度繼續(xù)下降，珠光體不再發(fā)生變化，所以共析鋼在室溫時(shí)的組織是珠光體，呈片狀,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,通過分析可知，碳鋼的組織主要取決于含碳量的多少。珠光體增加，強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低；當(dāng)網(wǎng)狀滲碳體增加時(shí)，強(qiáng)度略有降低。見圖1-13,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,1.4.3 碳鋼 1、碳鋼中雜質(zhì)對(duì)性能的影響 1）錳-強(qiáng)化F的作用，有益元素。 2）硅-溶于F的硅，可提高強(qiáng)度、硬度，有益元素。 3）硫-形成低熔點(diǎn)的化合物，具有

21、熱脆性。 4）磷-塑性、韌性降低，產(chǎn)生冷脆性。 5）氧-降低力學(xué)性能。 6）氮-過量時(shí)產(chǎn)生“時(shí)效”現(xiàn)象。硬度、強(qiáng)度提高，塑性降低。 7）氫-白點(diǎn)裂紋源,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,2、碳鋼的分類和牌號(hào) 1）普通碳素鋼 Q235-A 2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼 20、15 3）高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼 20A （后加A,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,1.4.4 鋼的熱處理 鋼的熱處理：以消除鋼材的某些缺陷或改善鋼材的某些性能為目的，將鋼材加熱到一定的溫度，在此溫度下保持一定的時(shí)間，然后以不同的速度冷卻下來的一種操作。 1、退火和正火 退火：將工件加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢爐冷，以得到

22、接近平衡狀態(tài)組織。 正火：將工件加熱到臨界點(diǎn)A3、Acm以上3050，保溫一定時(shí)間，然后出爐空冷。晶粒細(xì)化。 目的：降低硬度，提高塑性、韌性，消除組織缺陷，改善力學(xué)性能,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,2、淬火和回火 淬火：將工件加熱到臨界點(diǎn)A3、A1以上3050，保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻。 目的：獲得馬氏體以提高工件的硬度和耐么性。 淬火冷卻介質(zhì)： 碳鋼水和鹽水，合金鋼油 回火：將淬火后的工件加熱到低于臨界點(diǎn)A1以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后空冷或油冷,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,低溫回火：150250，降低淬火應(yīng)力，保持高硬度和耐磨性，主要用于量具、刃具。 中溫回火

23、：350450，減少內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，提高彈性，用于彈簧、發(fā)條。 高溫回火：500650，獲得較好的綜合機(jī)械性能。用于各種重要的零件。 淬火+高溫回火=調(diào)質(zhì)處理。 3、化學(xué)熱處理 將零件放在某中化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱、保溫、冷卻等過程，使介質(zhì)中的某些元素滲入零件表面，改變表面層的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，從而使零件表面,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,具有某些性能。滲碳、碳氮共滲，滲鋁，滲氮、滲鉻、滲硅。 1.4.5 鑄鐵 1、化學(xué)組成 碳：2.5%4.0%， 硅：0.5%3%， 錳：0.5%1.5%， 磷：0.1%1.0%， 硫：0.15% 組織結(jié)構(gòu)：鋼的基體+石墨 性 能：耐磨性、切削加工

24、性好，抗拉強(qiáng)度低,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,2、分類 灰鑄鐵：片狀石墨，HT抗拉強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度 HT150330 球墨鑄鐵：球狀石墨，QT強(qiáng)度極限延伸率 QT400-18 可鍛鑄鐵：絮狀石墨，KTH強(qiáng)度極限延伸率 KTH300-06 高硅耐腐蝕鑄鐵：加入大量的硅等元素，在鑄鐵表面形成一層氧化膜，達(dá)到耐腐蝕效果，但只能鑄造,2021/1/27,1.4 碳鋼和鑄鐵,3、用于壓力容器的條件 灰鑄鐵：設(shè)計(jì)壓力0.8MPa，溫度0250，毒性程度為極度、高度、中度危害的介質(zhì)不易采用，牌號(hào)必需符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵：設(shè)計(jì)壓力1.6MPa，溫度-10350，毒性程度為極度、高度、中度

25、危害的介質(zhì)不易采用，牌號(hào)必需符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),2021/1/27,1.5 低合金鋼及化工設(shè)備特種鋼,碳鋼在使用上所受限制： 1）強(qiáng)度低，從而使零件尺寸很大，同時(shí)屈服強(qiáng)度低，材料的潛力不能充分發(fā)揮； 2）耐腐蝕性差； 3）使用范圍窄。 1.5.1 合金元素對(duì)鋼的影響 合金鋼：以改善鋼材的性能為目的，在碳鋼中特意加入一些合金元素所得的鋼,2021/1/27,1.5 低合金鋼及化工設(shè)備特種鋼,1、加入的元素 1）鉻 主加元素，可提高金屬的耐腐蝕性、抗氧化性、淬透性、強(qiáng)度、硬度，降低塑性和韌性。 2）錳 可提高強(qiáng)度。 3）鎳 可改善鋼的性能。 4）硅 提高強(qiáng)度、耐熱性、但降低了塑性和韌性。 5）鋁 提高韌

26、性，降低冷脆性，且價(jià)廉,2021/1/27,1.5 低合金鋼及化工設(shè)備特種鋼,6）鉬 提高強(qiáng)度、硬度，可防止回火脆性。 7）釩 提高強(qiáng)度、淬透性、塑性。 8）鈦 提高強(qiáng)度、韌性、耐熱性。 9）稀土元素 提高強(qiáng)度，改善塑性、低溫脆性、耐腐蝕性及焊接性能,2021/1/27,1.5 低合金鋼及化工設(shè)備特種鋼,3、加入的元素對(duì)鋼性能的影響 1）降低鋼材的臨界淬火速度 2）提高鐵素體的強(qiáng)度 3）減少馬氏體的脆性 4）提高鋼材的高溫強(qiáng)度及抗氧化性 5）增強(qiáng)鋼材的耐腐蝕性 1.5.2 低合金鋼 合金元素：5%， 含碳量：0.2%， 組 織：鐵素體和珠光體。 有良好的焊接性能，較高的強(qiáng)度，耐腐蝕性和低溫性能

27、。廣泛用于橋梁、車輛、鍋爐、化工容器和輸油管等,2021/1/27,1.5 低合金鋼及化工設(shè)備特種鋼,1.5.3 鍋爐鋼和容器鋼 鍋爐鋼（g ）、容器鋼（R）： 優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低碳鎮(zhèn)靜鋼、板材、管材、中溫、高壓、沖擊 要求如下： 1）較高的強(qiáng)度； 2）良好的塑性、韌性和冷彎性能； 3）較低的缺口敏感性； 4）良好的焊接性、加工工藝性。 推薦的材料：Q235-B Q235-C 20R 16MnR 15MnVR,2021/1/27,1.5 低合金鋼及化工設(shè)備特種鋼,1.5.4 不銹耐酸鋼 1、主要合金元素 鉻：耐腐蝕性。含量12% 鎳：可擴(kuò)大不銹鋼的耐腐蝕范圍，特別是提高耐堿能力。 錳：提高強(qiáng)度和硬

28、度。 鉬：提高對(duì)氯離子的抗蝕能力、耐熱強(qiáng)度。 鈦：防止焊接用不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕。 2、分類 鉻不銹鋼： 1Cr13 . 2Cr13 鉻鎳不銹鋼： 0Cr18Ni9（晶間腐蝕,2021/1/27,1.5 低合金鋼及化工設(shè)備特種鋼,1.5.5 耐熱鋼 1、耐熱鋼：在高溫條件下仍能保持足夠強(qiáng)度和抗氧化性而不起皮的鋼。主要用于熱工動(dòng)力機(jī)械（汽輪機(jī)、鍋爐）、化工機(jī)械、加熱爐等高溫條件工作的構(gòu)件。 2、分類 抗氧化鋼：在高溫下有一定強(qiáng)度，有較好的抗氧化性，用于長(zhǎng)期燃燒環(huán)境。如加熱爐底板、滲碳箱等。 熱強(qiáng)鋼：高溫下有一定抗氧化性和較高強(qiáng)度以及良好組織穩(wěn)定性。 3、提高鋼的熱強(qiáng)性的方法：強(qiáng)化固溶體，穩(wěn)定金相組

29、織，提高鋼的再結(jié)晶溫度,2021/1/27,1.5 低合金鋼及化工設(shè)備特種鋼,1.5.6 低溫用鋼 低溫用鋼的基本要求： 良好的韌性、加工工藝性，可焊性。 含c量低（0.08%0.18%），以形成單相鐵素體。但在深冷時(shí)，只要單相奧氏體可滿足該要求。 我國(guó)研制的產(chǎn)品：15Mn26Al4； 國(guó)外：高鉻鎳鋼。 1.5.7 鋼材的品種和規(guī)格 1、鋼板 冷軋-尺寸精度高 熱軋-薄鋼板t4mm，厚鋼板t4mm,2021/1/27,1.5 低合金鋼及化工設(shè)備特種鋼,2、無縫鋼管 有冷軋和熱軋的，如10、15、16Mn。 3、型材 圓鋼、方鋼、扁鋼、等邊角鋼等。 4、鑄鋼和鍛鋼 有ZG200400等，用于制造

30、泵殼、閥門、泵葉輪及齒輪等,2021/1/27,1.6 有色金屬材料,1.6.1 鋁及其合金 1、鋁的性能 耐腐蝕性好；導(dǎo)熱性能好；且鋁不污染物品和不改變物品顏色。 2、純鋁 高純鋁L01、L02-制做濃硝酸設(shè)備。 工業(yè)純鋁-L1L7序號(hào)越大，純度越低。 3、鋁合金 鑄造鋁ZL-做泵、閥、離心機(jī)。 防銹鋁 LF、LF2（5A02）-分離塔等,2021/1/27,1.6 有色金屬材料,1.6.2 銅及其合金 1、純銅 2、黃銅 3、青銅 1.6.3 鉛及其合金 鉛在硫酸中耐腐蝕性高，但在醋酸、硝酸、堿溶液中不耐腐蝕，只能做設(shè)備的襯里。鉛與銻的合金稱為硬鉛，強(qiáng)度和硬度比純鉛高，可做加料管、閥門等零

31、件,2021/1/27,1.7 非金屬材料,1.7.1 無機(jī)非金屬材料 1.化工陶瓷 2.化工搪瓷 3.輝綠巖鑄石 4.玻璃 1.7.2 有機(jī)非金屬材料 1.工程塑料-以合成樹脂為主，加入添加劑。 （1）硬聚氯乙烯塑料 （2）聚乙烯塑料 （3）耐酸酚醛塑料 （4）聚四氟乙烯塑料塑料王,2021/1/27,1.7 非金屬材料,5）玻璃鋼 2.涂料-高分子膠體的混合物溶液。 3.不透性石墨由各種樹脂浸漬石墨消除孔隙而得,2021/1/27,1.8 化工設(shè)備的腐蝕及防腐,1.8.1 金屬的腐蝕 1、定義：金屬與周圍介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕。（比如鐵生銹、鐵在酸中溶解等。）

32、 2、分類：根據(jù)腐蝕過程中有無電流產(chǎn)生,2021/1/27,1.8 化工設(shè)備的腐蝕及防腐,1)化學(xué)腐蝕 金屬遇到干燥的氣體和非電解質(zhì)溶液發(fā)生化學(xué)作用所引起的腐蝕，叫化學(xué)腐蝕。 特點(diǎn)：產(chǎn)物在金屬的表面；腐蝕過程中沒有電流產(chǎn)生。有兩種作用：鈍化作用和活化作用。 金屬的高溫氧化和脫碳 當(dāng)T300時(shí)，鋼和鑄鐵的表面出現(xiàn)可見氧化皮； 當(dāng)T570時(shí)，氧化物的主要成分時(shí)FeO，活化作用,2021/1/27,1.8 化工設(shè)備的腐蝕及防腐,措施：冶煉時(shí)在鋼中加入適量的合金元素Cr、Si或Al。 當(dāng)T700時(shí)，伴隨脫碳。主要是鋼中的Fe3C與O2、CO2和H2O的反應(yīng)，使鋼中的含碳量降低。 氫腐蝕： 氫氣在較低溫度和壓力(200，5.0MPa)下對(duì)普通碳鋼及低合金鋼不會(huì)有明顯的腐蝕，但是在高溫高壓下則會(huì)對(duì)