【精品文檔】化工設備機械基礎

1、上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回化工設備機械基礎化工設備機械基礎Fundamental Chemical Process Fundamental Chemical Process EquipmentEquipment主講：譚志偉2021年 春2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回化工生產(chǎn)和化工機械 化工生產(chǎn)是以流體（氣體、液體、粉體）為原料，以化學處理和物理處理為手段，以獲得設計規(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工藝過程，而且與化工機械裝備密切相關，化工機械是化工生產(chǎn)得以進行的外部條件，所以先進的化工機械，一方面為化學工藝服務，另一方面又促進化學工藝過程的發(fā)展?；?/p>

2、機械通常分為：化工設備和化工機器2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回化工設備：2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回化工生產(chǎn)自身的特點：1、生產(chǎn)的連續(xù)性強2、生產(chǎn)的條件苛刻 介質(zhì)的腐蝕性強 ；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)技術含量高2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回本課程主要內(nèi)容：1、化工設備材料及其選擇2、化工容器的設計 1）內(nèi)壓薄壁圓筒與封頭的應力分析及強度設計； 2）外壓圓筒與封頭的強度設計； 3）容器的零部件（法蘭 支座

3、開孔補強 附件：接口管 凸緣 人、手孔 視鏡）。3、典型化工設備的機械設計 1）換熱器； 2）塔設備； 3）攪拌器。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回本章重點：本章重點：材料的力學性能及化工設備材料 的選擇本章難點：本章難點：材料的性能計劃學時：計劃學時： 8學時第第1 1章章 化工設備材料及其選擇化工設備材料及其選擇2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1 1.1 概概 述述1.1.1 化工設備選材的重要性和復雜性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、毒性以及核反應堆中子

4、照射（變脆)2、制造條件的限制 設備在制造過程中，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2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1 1.1 概概 述述1.1.2 選用材料的一般要求選用材料的一般要求 （1）材料品種應符合我國資源和供應情況； （2）材質(zhì)可靠，能保證使用壽命； （3）足夠的強度，良好的塑性和韌性，對腐蝕性介質(zhì)能耐腐蝕； （4）便于制造加工，焊接性能良好； （5）成本低，經(jīng)濟上合算。 選材要抓住主要矛盾，遵循適用、安全和經(jīng)濟的原則。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的

5、性能材料的性能1.2.1、力學性能 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，叫做材料的力學性能。主要特征指標包括強度、塑性、韌性和硬度，這是設計時選用材料的重要依據(jù)。1、強度 強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。常用的強度指標有屈服點和抗拉強度等。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能 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 斷裂的兩種形式： 脆性斷裂：斷裂之前沒有明顯塑性變形階 段的。（更危險） 韌性斷裂：經(jīng)過大量塑性變形之后才發(fā)生 斷裂的。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)

6、容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能（1）屈服點（s） 金屬材料承受載荷作用，當載荷不再增加或緩慢增加時，仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象，習慣上稱為“屈服”。發(fā)生屈服現(xiàn)象時的應力即開始出現(xiàn)塑性變形時的應力，稱為“屈服點”，用s (MPa)表示。它即代表材料抵抗產(chǎn)生塑性變形的能力。0ssPF載荷不再增加，甚至有所降低時，試件還在繼續(xù)伸長的最小載荷，N試件的原始橫截面積，m22022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能 無明顯屈服點的材料，工程中規(guī)定發(fā)生0.2殘余伸長時的應力，作為“條件屈服點” 。（2）抗拉強度（ b ） 金屬材料在拉伸

7、條件下，從開始加載到發(fā)生斷裂所能承受的最大應力值，叫做抗拉強度。 0.20.20PF0bbPF2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能 由于外力形式的不同，有抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度和抗剪強度等?？估瓘姸仁菈毫θ萜髟O計常用的性能指標。 屈強比（ s / b ）： 屈強比越小，材料的塑性儲備越大，越不容易發(fā)生危險的脆性破壞； 屈強比越大，材料的強度水平發(fā)揮好，但塑性儲備越小。 (3) 蠕變極限（ n ）2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能 高溫（比如：碳素鋼420，合金鋼450） 一定應力聯(lián)合作用下金

8、屬將逐漸產(chǎn)生塑性變形2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能蠕變：在高溫時，在一定的應力下，應變隨時間而增加的現(xiàn)象，或者金屬在高溫和應力作用下逐漸產(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 力值； b 在一定工作溫度下，在規(guī)定的使用時間 內(nèi)，使試件發(fā)生一定量的總變形的應力 值。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能（4）持久強度（ D或105 ）（5）疲勞 強度（ 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

9、能力。塑性指標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。常用的塑性指標是延伸率（）和斷面收縮率（）。（1）延伸率（ ）000100%100%kklllll2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能 手冊中常見的是10和5。 越大，材料的塑性越好。（2）斷面收縮率（）00100%KFFF斷面收縮率與尺寸無關。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 對焊接工藝試板和產(chǎn)品，必須做冷彎實驗。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能3、硬度 衡量材料軟硬的一個指標，一般用： 布氏硬度（HB

10、S、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展的能力。我們常用沖擊韌性來表示材料承受動載荷時抗裂紋的能力，用缺口敏感性表示材料承受靜載荷時抗裂紋擴展的能力。 2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能（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）2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材

11、料的性能斷裂機理： 沖擊試樣在受到擺錘突然打擊發(fā)生斷裂時，它的斷裂過程是一個裂紋發(fā)生和擴展的過程。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。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能（2）缺口敏感性 在帶有一定應力集中的缺口條件下，材料抵抗裂紋擴張的能力，是在靜載荷下抵抗裂紋擴張的能力，這一點與沖擊韌性不同。兩者都屬于材料的韌性范疇。 （也是通過試驗方法獲得，一般在油壓機上進行彎曲試驗，測定材料的缺口敏感性

12、。）2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能韌性與塑性： 韌性是材料在外加動載荷突然襲擊時的一種及時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；但塑性較高的材料，卻不一定都有高的韌性。其所以如此，就是因為靜載荷下能夠緩慢塑性變形的材料在動載荷下不一定能迅速塑性變形。 在材料的力學性能所包括的強度、塑性、韌性、硬度四個指標中，強度和塑性占主導地位，但使用時要考慮溫度的變化。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能1.2.2 物理性能 主要有相對密度、熔點、熱膨脹性、導熱性、導電性、磁性、彈性模

13、數(shù)與泊桑比等。1、彈性模數(shù)E =E,這個比例系數(shù)E稱為彈性模數(shù)，彈性模數(shù)是金屬材料對彈性變形抗力的指標，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力也越大。對同一種材料，彈性模數(shù)隨溫度的升高而降低。2、泊桑比 泊桑比是拉伸試驗中試件單位橫向收縮與單位縱向伸長之比。 2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能1ddddd 1lllll 對于各種鋼材它近乎為一個常數(shù)，即 0.3。3、線膨脹系數(shù)l1/()1/llmmmmlt，簡作式中， l試件原始長度，mm； l試件伸長量，mm； t溫度差，。2022-1-22上一內(nèi)容

14、下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能1.2.3 化學性能 （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。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.2 1.2 材料的性能材料的性能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。對于設計壓力容

15、器最重要的兩個性能是： 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：容器焊縫裂紋擴展，易造成事故。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.3 3 金屬材料的分類及牌號金屬材料的分類及牌號鑄造生鐵金 屬黑色金屬有色金屬生鐵 鋼煉鋼生鐵合金生鐵銅及其合金輕金屬及其合金其它有色及其合金純銅（紫銅）銅鋅合金（黃銅）銅錫合金（錫青銅）無錫合金（鋁青銅等）鋁及鋁合金鈦及鈦合金鎂及鎂合金鉛、錫及其合金鋅及其合金鎳、鈷及其合金1.3.1 分類1、金屬的分類2022-1-2

16、2上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.3 3 金屬材料的分類及牌號金屬材料的分類及牌號2、鋼的分類2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.3 3 金屬材料的分類及牌號金屬材料的分類及牌號1.3.2 鋼鐵牌號及表示方法 1、牌號表示原則（GB/T 221-2000） 牌號中化學元素用化學符號或漢字表示； （ 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、和特殊性能鋼，其中碳鋼又分為普通碳素鋼與優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼。2022-1-2

17、2上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.3 3 金屬材料的分類及牌號金屬材料的分類及牌號普通碳素結構鋼 GB700-88規(guī)定，其牌號由代表鋼材屈服點的字母Q、屈服點的數(shù)值、材料質(zhì)量等級符號和脫氧方法符號四部分組成。如Q235AF。其鋼號和化學成分、力學性能見表16、17。優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼鋼號表示方法如表15，其鋼號和化學成分見附錄2，P297。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.3 3 金屬材料的分類及牌號金屬材料的分類及牌號低合金鋼及合金結構鋼 鋼號的表示方法有兩個標準： GB159188，見表15 GB/T159194，見表19 兩個標準的對照見表110 合金鋼是在碳素鋼

18、的基礎上加入少量合金元素，比如Si，Mn，Cu，Ti，V，Nb，P等，從而提高鋼的強度、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，可以在保證強度的情況下，使容器壁厚減少，從而節(jié)省鋼材30% 45%左右。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.3 3 金屬材料的分類及牌號金屬材料的分類及牌號特殊性能鋼 鋼號表示法見表15。特殊性能鋼主要指不銹耐酸鋼； 不銹：指耐大氣腐蝕； 耐酸：抗酸和其它強腐蝕介質(zhì)。 不銹耐酸鋼根據(jù)合金元素的不同，分為三個大類。 第一類 鉻不銹鋼（常用的：1Cr13，2Cr13） 第二類 鉻鎳不銹鋼 （典

19、型的：188） 第三類 節(jié)鎳不銹鋼 2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.3 3 金屬材料的分類及牌號金屬材料的分類及牌號3、鑄鐵、鑄鋼牌號表示法 鑄鐵GB561285 鑄鋼GB/T 56131995 表示方法見表111。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵 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0.021.4.1 鐵碳合金的組織與結構1、金屬的組織與結構 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 結構金屬原

20、子的排列 金屬內(nèi)部的組織和結構不同，金屬材料的性能也不同。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵鐵原子在空間排列的方式： 面心立方晶格八個原子構成立方體，在立方體的每一面的中心還有一個原子，塑性好。 體心立方晶格在立方體的體積中心還有一個原子，強度高。 密排六方晶格由12個原子構成簡單六方體，且在上下兩個六方面的中心各有一個原子，在上、下兩個六方面的中間還有三個原子。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵2、純鐵的同素異構轉變 工業(yè)純鐵含0.100.20的雜質(zhì)，凝固點1538 同素異構轉變：在固態(tài)下晶體

21、結構隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象。910FeFe 面心立方晶格9101390塑性好體心立方晶格910以下強度好2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵3、鐵與碳的相互關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)上應用的各種優(yōu)良性能。碳在鐵中以固溶體、化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M2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵1.4.2 鐵碳合金狀態(tài)圖 描述鐵碳合金內(nèi)部組織、成分與溫度關系的圖

22、?？v坐標表示溫度，橫坐標表示含碳量的質(zhì)量百分數(shù)。圖1-12 1、碳鋼在常溫下的組織 C2.1% % 鋼-亞共析鋼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%2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵2、臨界點及其意義1）主要點點溫 度含碳量（%）意 義A15380純鐵熔點C11484.3共晶點，共晶反應D12276.69滲碳體的熔點E11482.11碳在Fe中的最大溶解度點G9120純

23、鐵的同素異構轉變點S7270.77共析點，共析反應P7270.0218碳在Fe中的最大溶解度點2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵2、主要線ACD -液相線AECF-固相線GS（A3）-F、A互相轉變線ES（Acm）-碳在A中的溶解度曲線ECF-共晶轉變線，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%C6.69%的鐵碳合金中。PSK（A1）-共析轉變線，冷卻時奧氏體轉變?yōu)橹楣怏w，C0.02%。初次滲碳體C-從液體中直接結晶出來的。二次滲碳體C-從A中沿晶界析出的滲碳體C。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4

24、 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵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時是液態(tài)，冷卻到1點時，開始從液體中結晶出奧氏體，從1冷卻到2點，液體全部結晶為奧氏體，此時合金全部由單一的奧氏體晶粒組成，繼續(xù)冷卻至S點時，奧氏體發(fā)生共析轉變，析出珠光體，轉變結束后，奧氏體全部轉變?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的組織是珠光體，呈片狀。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵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，強度、硬度增加，塑性、韌性降低；當網(wǎng)狀滲碳體增加

25、時，強度略有降低。見圖1-13。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵1.4.3 碳鋼1、碳鋼中雜質(zhì)對性能的影響 1）錳-強化F的作用，有益元素。 2）硅-溶于F的硅，可提高強度、硬度，有益元素。 3）硫-形成低熔點的化合物，具有熱脆性。 4）磷-塑性、韌性降低，產(chǎn)生冷脆性。 5）氧-降低力學性能。 6）氮-過量時產(chǎn)生“時效”現(xiàn)象。硬度、強度提高，塑性降低。 7）氫-白點裂紋源。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵2、碳鋼的分類和牌號 1）普通碳素鋼 Q235-A 2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼 20、15 3）高級

26、優(yōu)質(zhì)碳素鋼 20A （后加A）2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵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，保溫一定時間，然后緩慢爐冷，以得到接近平衡狀態(tài)組織。 正火：將工件加熱到臨界點A3、Acm以上3050，保溫一定時間，然后出爐空冷。晶粒細化。 目的：降低硬度，提高塑性、韌性，消除組織缺陷，改善力學性能。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼

27、和鑄鐵碳鋼和鑄鐵2、淬火和回火 淬火：將工件加熱到臨界點A3、A1以上3050，保溫一定時間，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A1以下某一溫度，保溫一定時間，然后空冷或油冷。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵 低溫回火：150250，降低淬火應力，保持高硬度和耐磨性，主要用于量具、刃具。 中溫回火：350450，減少內(nèi)應力，降低硬度，提高彈性，用于彈簧、發(fā)條。 高溫回火：500650，獲得較好的綜合機械性能。用于各種重要的零件。 淬火+高溫回

28、火=調(diào)質(zhì)處理。3、化學熱處理 將零件放在某中化學介質(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，改變表面層的化學成分和組織結構，從而使零件表面2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵 具有某些性能。滲碳、碳氮共滲，滲鋁，滲氮、滲鉻、滲硅。 鑄鐵 1、化學組成 碳：2.5%4.0%， 硅：0.5%3%， 錳：0.5%1.5%， 磷：0.1%1.0%， 硫：0.15%組織結構：鋼的基體+石墨性 能：耐磨性、切削加工性好，抗拉強度低。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵2、分類 灰鑄鐵：片

29、狀石墨，HT抗拉強度抗彎強度 HT150330 球墨鑄鐵：球狀石墨，QT強度極限延伸率 QT400-18 可鍛鑄鐵：絮狀石墨，KTH強度極限延伸率 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，達到耐腐蝕效果，但只能鑄造。 2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.4 4 碳鋼和鑄鐵碳鋼和鑄鐵3、用于壓力容器的條件 灰鑄鐵：設計壓力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，牌號必需符合國家標準。 球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵：設計壓力1.6MPa，溫度-10350，毒性程度為極度、高度、中度危害的介質(zhì)不易采用，牌號必需符合

30、國家標準。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.5 5 低合金鋼及化工設備特種鋼低合金鋼及化工設備特種鋼碳鋼在使用上所受限制： 1）強度低，從而使零件尺寸很大，同時屈服強度低，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。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.5 5 低合金鋼及化工設備特種鋼低合金鋼及化工設備特種鋼1 1、加入的元素、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、強度、硬度，降低塑性和韌性。2）錳 可提高強

31、度。3）鎳 可改善鋼的性能。4）硅 提高強度、耐熱性、但降低了塑性和韌性。5）鋁 提高韌性，降低冷脆性，且價廉。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.5 5 低合金鋼及化工設備特種鋼低合金鋼及化工設備特種鋼6）鉬 提高強度、硬度，可防止回火脆性。7）釩 提高強度、淬透性、塑性。8）鈦 提高強度、韌性、耐熱性。9）稀土元素 提高強度，改善塑性、低溫脆性、耐腐蝕性及焊接性能。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.5 5 低合金鋼及化工設備特種鋼低合金鋼及化工設備特種鋼3、加入的元素對鋼性能的影響 1）降低鋼材的臨界淬火速度 2）提高鐵素體的強度 3）減少馬氏體的

32、脆性 4）提高鋼材的高溫強度及抗氧化性 5）增強鋼材的耐腐蝕性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，較高的強度，耐腐蝕性和低溫性能。廣泛用于橋梁、車輛、鍋爐、化工容器和輸油管等。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.5 5 低合金鋼及化工設備特種鋼低合金鋼及化工設備特種鋼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：Q

33、235-B Q235-C 20R 16MnR 15MnVR2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.5 5 低合金鋼及化工設備特種鋼低合金鋼及化工設備特種鋼1.5.4 不銹耐酸鋼1、主要合金元素 鉻：耐腐蝕性。含量12% 鎳：可擴大不銹鋼的耐腐蝕范圍，特別是提高耐堿能力。 錳：提高強度和硬度。 鉬：提高對氯離子的抗蝕能力、耐熱強度。 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）2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.5 5 低合金鋼及化工設備特種鋼低合金鋼及化工設備特種鋼1.5.5

34、耐熱鋼1、耐熱鋼：在高溫條件下仍能保持足夠強度和抗氧化性而不起皮的鋼。主要用于熱工動力機械（汽輪機、鍋爐）、化工機械、加熱爐等高溫條件工作的構件。2、分類 抗氧化鋼：在高溫下有一定強度，有較好的抗氧化性，用于長期燃燒環(huán)境。如加熱爐底板、滲碳箱等。 熱強鋼：高溫下有一定抗氧化性和較高強度以及良好組織穩(wěn)定性。3、提高鋼的熱強性的方法：強化固溶體，穩(wěn)定金相組織，提高鋼的再結晶溫度。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.5 5 低合金鋼及化工設備特種鋼低合金鋼及化工設備特種鋼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%），

35、以形成單相鐵素體。但在深冷時，只要單相奧氏體可滿足該要求。 我國研制的產(chǎn)品：15Mn26Al4； 國外：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。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.5 5 低合金鋼及化工設備特種鋼低合金鋼及化工設備特種鋼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，用于制造泵殼、閥門、泵葉輪及齒輪等。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.6 6 有色金屬材料有色金屬材料1.6.1 鋁及其合金1、

36、鋁的性能耐腐蝕性好；導熱性能好；且鋁不污染物品和不改變物品顏色。2、純鋁高純鋁L01、L02-制做濃硝酸設備。工業(yè)純鋁-L1L7序號越大，純度越低。3、鋁合金 鑄造鋁ZL-做泵、閥、離心機。 防銹鋁 LF、LF2（5A02）-分離塔等。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.6 6 有色金屬材料有色金屬材料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，只能做設備的襯里。鉛與銻的合金稱為硬鉛，強度和硬度比純鉛高，可做加料管、閥門等零件。 2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.7

37、7 非金屬材料非金屬材料1.7.1 無機非金屬材料 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2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.7 7 非金屬材料非金屬材料（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。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.8 8 化工設備的腐蝕及防腐化工設備的腐蝕及防腐1.8.1 金屬的腐蝕1、定義：金屬與周圍介質(zhì)之間發(fā)生化學或電化學作

38、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。）2、分類：根據(jù)腐蝕過程中有無電流產(chǎn)生金屬腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕（如氫腐蝕）（如晶間腐蝕、應力腐蝕）2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.8 8 化工設備的腐蝕及防腐化工設備的腐蝕及防腐1)化學腐蝕 金屬遇到干燥的氣體和非電解質(zhì)溶液發(fā)生化學作用所引起的腐蝕，叫化學腐蝕。特點：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T300時，鋼和鑄鐵的表面出現(xiàn)可見氧化皮；當T570時，氧化物的主要成分時FeO，活化作用。2022-1-22上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回1.1.8 8 化工設備的腐蝕及防腐化工設備的腐蝕及防腐 措施：冶煉時在鋼中加入適量的合金元素Cr、Si或Al。 當T700時，伴隨脫碳。主要是鋼中的Fe3C與O2、CO2和H2O的反應，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)下對普通碳鋼及低合金鋼不會有明顯的腐蝕，但是在高溫高壓下則會對它們產(chǎn)生腐蝕，結果使材料的機械強度和塑性顯著下降，甚至損壞，這種現(xiàn)象常稱為