化工機(jī)械 設(shè)備材料

第二章化工過程(guòchéng)設(shè)備材料材料是構(gòu)成化工設(shè)備(shèbèi)的物質(zhì)基礎(chǔ),合理選用材料是化工設(shè)備(shèbèi)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。正確選用材料對保證設(shè)備(shèbèi)安全運(yùn)行，節(jié)省材料，減輕設(shè)備(shèbèi)重量，延長使用壽命等都有積極作用。目前化工設(shè)備(shèbèi)常用的材料有：碳鋼、合金鋼、鑄鐵等。精品資料1.機(jī)械性能2.1金屬材料的基本(jīběn)性能金屬材料的基本性能(xìngnéng)主要有機(jī)械性能(xìngnéng)、物理性能(xìngnéng)、耐腐蝕性能(xìngnéng)和制造工藝性能(xìngnéng)等。

材料的機(jī)械性能主要是指材料的強(qiáng)度、塑性、韌性和硬度等。主要性能指標(biāo)有靜力狀態(tài)下的強(qiáng)度極限σb，反映抵抗斷裂破壞的能力，屈服極限σs，反映抵抗塑性變形的能力，高溫蠕變極限σn，反映高溫下材料抵抗蠕變的極限指標(biāo)。以上三個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)是確定材料許用應(yīng)力的主要依據(jù)。精品資料反映材料塑性的指標(biāo)有延伸率δ和斷面收縮率ψ，此兩值越大表示材料的塑性越好，在設(shè)備破壞(pòhuài)前會發(fā)生明顯的塑性變形，從化工設(shè)備安全運(yùn)行的角度考慮，要求材料要有較好的塑性。反映材料韌性的指標(biāo)為沖擊韌性αK值，值越大，表示材料抵抗沖擊的能力越強(qiáng)。硬度是指材料對局部硬物壓入變形的抵抗能力。常用硬度指標(biāo)有布氏硬度（HB），洛氏硬度（HR）。硬度大小反映材料的耐磨性能和切削加工的可能性。金屬材料機(jī)械性能隨溫度升高（或降低）而發(fā)生顯著的變化，對于高溫（或低溫）狀態(tài)下工作的設(shè)備在選材和確定許用應(yīng)力時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。精品資料2.物理性能材料的物理性能主要(zhǔyào)是指：比重、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性和熱膨脹系數(shù)，彈性模量等。各種材料的物理性能指標(biāo)可以查閱有關(guān)材料手冊，以備設(shè)計(jì)選用并作為選材的參考指標(biāo)。3.耐腐蝕性化工生產(chǎn)過程中，許多物料對設(shè)備都具有腐蝕性，應(yīng)根據(jù)物料的腐蝕特性和不同材料耐蝕性合理(hélǐ)選用材料。并且按設(shè)備使用年限考慮適當(dāng)加大設(shè)備強(qiáng)度尺寸，以保證設(shè)備具有良好的安全性。精品資料4.制造(zhìzào)工藝性能材料的制造工藝性能是指可焊性，可鍛性，可鑄性，切削加性和熱處理性能等。材料的制造性能直接(zhíjiē)影響零部件的加工制造方法和成本。對于化工設(shè)備要求材料具有良好的塑性，良好的切削加工性能和焊接性能等。2.2鋼的熱處理熱處理：通過對鋼材加熱，保溫和不同的冷卻方式，以改變鋼材的組織結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的加工工藝稱為熱處理。精品資料生產(chǎn)中常用(chánɡyònɡ)的熱處理方法有：退火：把工件加熱到一定溫度(wēndù)，保溫一段時(shí)間，隨爐緩慢冷卻的過程。1.退火與正火正火：把工件加熱到臨界點(diǎn)以上30~50°C，保溫后將工件從爐中取出在空氣中冷卻的過程。退火與正火的作用：均勻組織，細(xì)化晶粒，降低硬度，提高塑性，消除冷、熱加工殘余應(yīng)力，改善工件機(jī)械性能。精品資料淬火：將工件加熱到臨界點(diǎn)以上30~50°C，保溫一段時(shí)間，然后在淬火劑中冷卻以得到(dédào)馬氏體組織的一種熱處理方法。2.淬火(cuìhuǒ)與回火回火：工件經(jīng)淬火后，再進(jìn)行一次低溫加熱及冷卻的處理工藝過程。淬火與回火的作用：增加工件的硬度，強(qiáng)度和耐磨性，回火使工件消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，組織結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，并獲得更好的機(jī)械性能。精品資料將工件放在一定的介質(zhì)中加熱和保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層，以獲得預(yù)期的組織和性能的一種熱處理過程。按滲入元素的不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、滲鋁、氮化等。氮化處理廣泛應(yīng)用于各種告訴傳動精密齒輪、車床主軸等要求很高疲勞強(qiáng)度的零件，以提高(tígāo)零件的表面硬度和耐磨性?；鼗鹩指鶕?jù)(gēnjù)工件的使用要求，可采用低溫回火，中溫回火和高溫回火。3.化學(xué)熱處理精品資料2.3碳鋼碳鋼是含碳量小于2.11%的鐵碳合金。碳的含量在碳鋼中有重要的影響(yǐngxiǎng)，常用的碳鋼中含碳量一般約為0.08%~1.4%。由于煉鋼方法的限制，鋼不可避免地還有硫、磷、錳、硅等雜質(zhì)。<1>磷（P）：在碳鋼中為有害元素，使鋼的強(qiáng)度、硬度增加，但引起鋼的塑性、沖擊韌性顯著降低，特別是低溫時(shí)使鋼材顯著變脆。因此，鋼中磷的含量(hánliàng)必須嚴(yán)格控制。精品資料<2>硫（S）：是碳鋼的有害元素。會引起鋼材在熱加工時(shí)容易開裂的熱脆現(xiàn)象，鋼中硫的含量必須嚴(yán)格控制。<3>硅（Si）：會使鋼的強(qiáng)度、硬度增加，但塑性(sùxìng)降低。<4>錳（Mn）：能消除硫的有害作用，并且使鋼的強(qiáng)度、硬度提高。1.普通(pǔtōng)碳素結(jié)構(gòu)鋼這種鋼含硫、磷雜質(zhì)較多，冶煉較簡單，價(jià)格較低。化工容器與設(shè)備中應(yīng)用最多的是Q235-A這種牌號的結(jié)構(gòu)鋼。精品資料2.優(yōu)質(zhì)(yōuzhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235——表示鋼材的屈服極限值為235MPa。A——表示質(zhì)量等級為A級。F——表示脫氧(tuōyǎng)方法不完全的沸騰鋼。Q235-A：適用于設(shè)計(jì)壓力P<1.0MPa，使用溫度0~350°C，壁厚不超過16mm容器用鋼，或常用制造螺栓，螺母和支架等。

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼含硫、磷雜質(zhì)較少，冶煉工藝較嚴(yán)格，組織均勻，質(zhì)量較好，強(qiáng)度較高，但成本比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼高。精品資料<1>低碳鋼含碳量≤0.25%，牌號有10、20、25等，鋼的強(qiáng)度不高，但塑性好，焊接性好。適宜制造化工容器零部件及設(shè)備封頭。設(shè)備換熱管、法蘭等。20R表示專門容器用鋼，20G表示鍋爐(guōlú)專門用鋼，質(zhì)量控制比20鋼更加嚴(yán)格。鋼的牌號以鋼中評價(jià)(píngjià)含碳量的萬分之幾表示，例如20鋼表示含碳量為0.20%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。根據(jù)鋼中含碳量的不同此類鋼又分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。精品資料<2>中碳鋼含碳量在0.3%~0.6%之間，常用(chánɡyònɡ)牌號有35、45等，強(qiáng)度較高，塑性好，韌性好，焊接性能較差。適用于作為軸、齒輪、螺栓等用鋼。<3>高碳鋼含碳量>0.6%，它的強(qiáng)度、硬度高，但塑性、焊接性能差，適宜作為各種工具用鋼。優(yōu)質(zhì)碳素鋼多為軋制，也有鑄鋼及鍛鋼，根據(jù)不同使用(shǐyòng)要求進(jìn)行選用。精品資料2.4合金鋼隨著科技(kējì)發(fā)展，鋼材種類不斷增加，為我們合理選擇更加優(yōu)質(zhì)的材料提供了更多的可能。為了提高鋼材的機(jī)械性能和各種特殊使用性能，常在碳鋼中加入一種或幾種元素，來改變鋼的組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分。在碳鋼中常添加的合金(héjīn)元素有：鉻（Cr）、鎳（Ni）、鉬（Mo）、硅（Si）、錳（Mn）、硼（B）、鋁（Al）、釩（V）、鈦（Ti）、鈮（Nb）、鎢（W）等。精品資料加入以上元素的鋼，不僅在強(qiáng)度、耐高溫、耐低溫、耐腐蝕等方面有了較大的改善，而且也大大節(jié)省了材料，目前得到(dédào)廣泛的推廣及使用。合金鋼根據(jù)含碳量，合金元素(yuánsù)的含量等分為各種專門用鋼，化工設(shè)備中常用的專門用鋼有：1.普通低合金鋼普通低合金鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素（總量不超過5%）冶煉成的。這種鋼的強(qiáng)度高，焊接性能好，有較好的耐蝕性，耐高溫，低溫性能。精品資料2.不銹鋼常用的牌號有：16MnR、15MnVR等，廣泛(guǎngfàn)用于制造壓力容器零部件。低溫容器用鋼有16MnDR、09Mn2VDR等。溫度較高用鋼（400~600°/C）有15CrMoR、12Cr2Mo1R等。在大氣(dàqì)、水及弱腐蝕性介質(zhì)中耐蝕的高合金鋼稱為不銹鋼，在各種化學(xué)試劑和強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中耐蝕的高合金鋼稱為不銹耐酸鋼，習(xí)慣上將兩者通稱為不銹鋼。根據(jù)鋼的化學(xué)成分不同，不銹鋼可分為鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鉬鋼。精品資料不銹鋼的牌號表