化工設(shè)備使用及維護-第一章

1、化工設(shè)備使用與維護化工設(shè)備使用與維護任課老師：朱婷婷任課老師：朱婷婷聯(lián)系方式：聯(lián)系方式：1561583724315615837243課程性質(zhì)課程性質(zhì) 本課程是化工類專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，課程的主要內(nèi)容包括化工設(shè)備基礎(chǔ)知識，化工生產(chǎn)中常用的換熱設(shè)備、塔設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備、管道和閥門、泵、壓縮機、離心機等設(shè)備的使用與維護，典型化工設(shè)備的運行管理。課程目標(biāo)課程目標(biāo)1了解相關(guān)化工設(shè)備的選材、結(jié)構(gòu)、主要工藝參數(shù)、工作原理、基本操作、日常維護以及異常工況判斷與處理、檢修；2能夠根據(jù)各類化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)工藝特點正確對化工設(shè)備進行選型；3能根據(jù)不同化工設(shè)備操作規(guī)程，進行常見化工設(shè)備的安全、規(guī)范操作；4能

2、針對生產(chǎn)過程中設(shè)備異常工況，進行及時判斷與應(yīng)急處理；5能根據(jù)設(shè)備維護知識，進行常見化工設(shè)備的日常維護與檢修。學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法切忌死記硬背，要學(xué)會方法，融會貫通課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)完成一定數(shù)量的習(xí)題參考書目參考書目（1 1）教材）教材馬秉騫主編，馬秉騫主編， 化工設(shè)備使用與維護，高等教育出版社化工設(shè)備使用與維護，高等教育出版社（2 2）參考書）參考書陳炳和主編，化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備，化學(xué)工業(yè)出版社陳炳和主編，化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備，化學(xué)工業(yè)出版社王紹良主編，化工設(shè)備基礎(chǔ)，化學(xué)工業(yè)出版社王紹良主編，化工設(shè)備基礎(chǔ)，化學(xué)工業(yè)出版社鄭端陽主編，化工機械檢修實訓(xùn)指導(dǎo)，化學(xué)工業(yè)出版社鄭端陽主編，化工機械檢修實訓(xùn)指導(dǎo)

3、，化學(xué)工業(yè)出版社課程考核課程考核 總成績總成績 = 理論理論 (85) + 實踐實踐 (15)，其中其中理論成績中平時成績占理論成績中平時成績占15%，期末成績占期末成績占85% 平時成績平時成績：出勤率、課堂筆記、上課回答出勤率、課堂筆記、上課回答問題和作業(yè)完成情況等。問題和作業(yè)完成情況等?；ぴO(shè)備概述化工設(shè)備概述化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類1化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料2化工設(shè)備的腐蝕與防護化工設(shè)備的腐蝕與防護3化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類一、化工設(shè)備在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用一、化工設(shè)備在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用化工過程：對原料進行化學(xué)和物理加工，以獲得有利產(chǎn)品的過程。設(shè)備：

4、完成某種單元過程的裝置?；ぴO(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類甲醛生產(chǎn)甲醛生產(chǎn)甲醚甲醚空空 氣氣 壓壓 縮縮 機機反反 應(yīng)應(yīng) 器器吸吸 收收 塔塔離子交換塔離子交換塔甲醛成品甲醛成品 反應(yīng)反應(yīng) 傳熱傳熱 壓縮壓縮 分離分離 離子交換離子交換 壓壓 縮縮 機機冷冷 卻卻 塔塔化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類甲醇生產(chǎn)甲醇生產(chǎn)二氧化碳二氧化碳水水 蒸蒸 汽汽天然氣天然氣 壓壓 縮縮 機機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 化化 爐爐冷卻塔冷卻塔合成反應(yīng)器合成反應(yīng)器分分 餾餾 塔塔冷冷 凝凝 塔塔甲甲 醇醇 反反 應(yīng)應(yīng) 傳傳 熱熱 壓壓 縮縮 反反 應(yīng)應(yīng) 分分 離離 傳傳 熱熱化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工

5、設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類二、化工設(shè)備的類型流體輸送設(shè)備（泵、鼓風(fēng)機、壓縮機、配套管件及閥門）加熱設(shè)備（管式加熱爐）換熱設(shè)備（加熱器、換熱器、冷凝器、冷卻器、再沸器）傳質(zhì)設(shè)備（精餾塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔）反應(yīng)設(shè)備（夾套式攪拌反應(yīng)器）儲存設(shè)備（立式儲罐、臥式儲罐、球形儲罐）化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類離心泵離心泵化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類 管式加熱爐管式加熱爐化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類換熱器換熱器化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類精餾塔精餾塔化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類反應(yīng)釜反應(yīng)釜化工

6、設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類儲存容器儲存容器 立式儲罐立式儲罐 臥式儲罐臥式儲罐化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類方形容器方形容器 球形容器球形容器 化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類三、化工生產(chǎn)對化工設(shè)備的要求三、化工生產(chǎn)對化工設(shè)備的要求化工設(shè)備的化工設(shè)備的使用環(huán)境使用環(huán)境壓力壓力 真空真空低壓低壓中壓中壓 高壓高壓超高壓超高壓溫度溫度 低溫低溫中溫中溫高溫高溫介質(zhì)介質(zhì) 有毒、有毒、易燃易燃、劇毒、劇毒事故造成的污染使哈爾濱市停水事故造成的污染使哈爾濱市停水三天三天。實例 吉林石化雙苯廠發(fā)生爆炸2005年11月13日中石油吉林石化公司雙苯廠苯胺裝置發(fā)生爆炸 著火事故。事故

7、共造成造成6人死亡，2人重傷，21人輕傷。 事故發(fā)生后，疏散群眾達1萬多人?；ぴO(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類化工設(shè)備的應(yīng)用與分類1 1、工藝性能要求、工藝性能要求（1）達到工藝指標(biāo)（2）生產(chǎn)效率高、消耗低2 2、安全性能要求、安全性能要求（1）足夠的強度（2）足夠的剛度（3）良好的韌性（4）可靠的密封性（5）良好的抗腐蝕性 3 3、使用和經(jīng)濟性能要求、使用和經(jīng)濟性能要求（1）操作、控制、維護簡便（2）結(jié)構(gòu)合理，制造簡單（3）環(huán)境保護要求一、材料性能

8、一、材料性能 在外力作用下不產(chǎn)生超過允許的變形或不在外力作用下不產(chǎn)生超過允許的變形或不被破壞的能力。被破壞的能力。 如：如：彈性彈性、塑性塑性、強度強度、硬度硬度和和韌性韌性等指標(biāo)等指標(biāo)?；ぴO(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料1 1、力學(xué)力學(xué)性能性能常溫拉應(yīng)力下20號鋼的拉抻試驗 l0=10d0l0= 5d0或或1.材料的彈性和剛度化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料正比階段，A點對應(yīng)的應(yīng)力為比例極限，用Rp表示，材料服從胡克定律=E。 斜率tan=E=/稱為材料的彈性模量，反映了材料抵抗彈性變形的能力，即剛度。 E值越大，材料的剛度也越大，越不容易發(fā)生彈性變形；E值越小，材料的彈性越好，越容易發(fā)生彈性

9、變形OA：化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料彈性階段，A點對應(yīng)的應(yīng)力為彈性極限，用Re表示，不再服從胡克定律，但變形仍是彈性的。試件在外力作用下，發(fā)生了變形，而當(dāng)外力消除以后變形也隨之消失，試件恢復(fù)到原來的形狀，不會產(chǎn)生永久性的變形，這種性質(zhì)為材料的彈性。OA：化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料金屬材料承受載荷作用金屬材料承受載荷作用，當(dāng)載荷不再增加或緩，當(dāng)載荷不再增加或緩慢增加時，仍繼續(xù)發(fā)生慢增加時，仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，這種明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象就稱為屈服?，F(xiàn)象就稱為屈服。 2、強度：固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變強度：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。形和斷裂的特性

10、。 持久強度持久強度D蠕變強度蠕變強度n屈服強度屈服強度s(0.2)抗拉強度抗拉強度b疲勞極限疲勞極限n化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料從開始加載到發(fā)生斷裂所從開始加載到發(fā)生斷裂所能達到的最大應(yīng)力值，叫能達到的最大應(yīng)力值，叫做抗拉強度做抗拉強度 開始出現(xiàn)塑性變形時的應(yīng)開始出現(xiàn)塑性變形時的應(yīng)力，稱為力，稱為“屈服點屈服點”s ss s sb金屬在拉伸條件下金屬在拉伸條件下，從開始加載到發(fā)，從開始加載到發(fā)生斷裂所能承受的生斷裂所能承受的最大應(yīng)力值，叫作最大應(yīng)力值，叫作抗拉強度。抗拉強度。 持久強度持久強度D蠕變強度蠕變強度n屈服強度屈服強度s(0.2)抗拉強度抗拉強度b疲勞極限疲勞極限n2、強度：

11、固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變強度：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。形和斷裂的特性。 化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料材料在高溫下，在材料在高溫下，在一定的應(yīng)力下，抵一定的應(yīng)力下，抵抗發(fā)生緩慢塑性變抗發(fā)生緩慢塑性變形的能力。形的能力。持久強度持久強度D蠕變強度蠕變強度n屈服強度屈服強度s(0.2)抗拉強度抗拉強度b疲勞極限疲勞極限n2、強度：固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變強度：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。形和斷裂的特性。 化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料 材料在高溫下，抵材料在高溫下，抵抗發(fā)生斷裂的能力?？拱l(fā)生斷裂的能力。 持久強度持久強度D蠕變

12、強度蠕變強度n屈服強度屈服強度s(0.2)抗拉強度抗拉強度b疲勞極限疲勞極限n2、強度：固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變強度：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。形和斷裂的特性。 化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料材料在材料在交變載荷交變載荷作用下，作用下，會在遠低于材料本身的屈會在遠低于材料本身的屈服點時就已經(jīng)斷裂了，這服點時就已經(jīng)斷裂了，這種現(xiàn)象就是疲勞。我們把種現(xiàn)象就是疲勞。我們把經(jīng)過經(jīng)過106108次次循環(huán)試驗循環(huán)試驗而不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力而不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力，作為疲勞強度。，作為疲勞強度。持久強度持久強度D蠕變強度蠕變強度n屈服強度屈服強度s(0.2)抗拉強度抗拉強度

13、b疲勞極限疲勞極限n2、強度：固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變強度：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。形和斷裂的特性。 化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料3 3、塑性塑性：金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。能力。主要有兩個塑性指標(biāo)：主要有兩個塑性指標(biāo)：%100%100000lllllKK%100%100000FFFFFKK延伸率延伸率斷面收縮率斷面收縮率化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料4、韌性：、韌性： 表示材料彈塑性變形為斷裂全過程吸收能量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。的能力，也就是材料

14、抵抗裂紋擴展的能力。承受承受靜靜載荷抗裂紋擴展的能力載荷抗裂紋擴展的能力 缺口敏感性缺口敏感性承受承受動動載荷時抗裂紋的能力載荷時抗裂紋的能力 沖擊韌沖擊韌性性化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料FAkk/ （1 1）沖擊韌度）沖擊韌度 沖擊功沖擊功沖擊韌度沖擊韌度21GHGHAk 化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料 注意！注意！韌性是材料在外加動載荷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。的材料，卻不一定都有

15、高的韌性。其所以如此，就是因為靜載荷下能其所以如此，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。下不一定能迅速塑性變形。 化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料（2）缺口敏感性）缺口敏感性指在帶有一定應(yīng)力集中的缺口條件下，并且在靜載荷作用條件指在帶有一定應(yīng)力集中的缺口條件下，并且在靜載荷作用條件下，抵抗裂紋擴展的能力。下，抵抗裂紋擴展的能力。圖圖 沖擊試驗的標(biāo)準(zhǔn)試樣沖擊試驗的標(biāo)準(zhǔn)試樣10281055R1(a) U型缺口型缺口104581055R0.25(a) V型缺口型缺口化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料 5、硬度：硬度：金屬材料抵抗其它更硬

16、的物體壓入其內(nèi)的能力。金屬材料抵抗其它更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。表示金屬材料在一個小的體積范圍內(nèi)抵抗彈性變表示金屬材料在一個小的體積范圍內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或破斷的能力。形、塑性變形或破斷的能力。布氏硬度布氏硬度HB（一般在（一般在HB450以上就不能使以上就不能使用用) ) 、 洛氏硬度洛氏硬度HR ( (可以用于硬度很高可以用于硬度很高的材料的材料) ) 、 維氏硬度維氏硬度HV ( ( 比洛氏硬度更適比洛氏硬度更適合于測定極薄試樣的硬度合于測定極薄試樣的硬度) ) ，顯微硬度。，顯微硬度?；ぴO(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料材料的力學(xué)性能所包括的強度、塑性、韌性、硬度四個指標(biāo)材料的力學(xué)性

17、能所包括的強度、塑性、韌性、硬度四個指標(biāo)中，強度和塑性占主導(dǎo)地位，但使用時要考慮溫度的變化。中，強度和塑性占主導(dǎo)地位，但使用時要考慮溫度的變化。ssTTss 6、溫度溫度化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料 金屬和合金加工工藝性能是指在保證加工金屬和合金加工工藝性能是指在保證加工質(zhì)量的前提下加工過程的難易程度。質(zhì)量的前提下加工過程的難易程度。 工藝性能主要有：工藝性能主要有： 可焊可焊性能、鍛造性能性能、鍛造性能、可斷可斷性能、切削加工性能、熱處理性能等。性能、切削加工性能、熱處理性能等。這些性能直接影響化工設(shè)備和零部件的制造工這些性能直接影響化工設(shè)備和零部件的制造工藝方法，也是選擇材料時必須考慮

18、的因素。藝方法，也是選擇材料時必須考慮的因素。2 2、工藝性能、工藝性能化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料可焊性能可焊性能母材及焊劑熔融狀態(tài)的流動性、凝母材及焊劑熔融狀態(tài)的流動性、凝固收縮率、熱塑性等；固收縮率、熱塑性等；鑄造性能鑄造性能流動性、凝固收縮率等；流動性、凝固收縮率等；可鍛性能可鍛性能抗熱裂性、抗氧化性、熱塑性等；抗熱裂性、抗氧化性、熱塑性等；切削加工性能切削加工性能熱處理性能熱處理性能化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料3 3、物理性能、物理性能（1 1）熱膨脹性）熱膨脹性 金屬及合金受熱時，一般來說體積都要脹大，金屬及合金受熱時，一般來說體積都要脹大，

19、這一特性稱為熱膨脹性。這一特性稱為熱膨脹性。（2 2）彈性模數(shù)與泊桑比）彈性模數(shù)與泊桑比 彈性模數(shù)是材料在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)彈性模數(shù)是材料在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變成正比，其比例系數(shù)稱為彈性模數(shù)。用以衡量材變成正比，其比例系數(shù)稱為彈性模數(shù)。用以衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度。料產(chǎn)生彈性變形難易程度。 泊桑比是拉伸實驗中試件單位橫向收縮與單位泊桑比是拉伸實驗中試件單位橫向收縮與單位縱向伸長之比。對于各種鋼材它近乎為一個常數(shù)約縱向伸長之比。對于各種鋼材它近乎為一個常數(shù)約為為0.30.3。化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料4 4、化學(xué)性能、化學(xué)性能（1 1）耐腐蝕性）耐腐蝕性 金屬和合金對周圍介

20、質(zhì)，如大氣、水汽、各種金屬和合金對周圍介質(zhì)，如大氣、水汽、各種電解質(zhì)溶液侵蝕的抵抗能力叫做耐腐蝕性。電解質(zhì)溶液侵蝕的抵抗能力叫做耐腐蝕性。（2 2）抗氧化性）抗氧化性 金屬和合金抵抗自由氧和其它氣體介質(zhì)如水蒸金屬和合金抵抗自由氧和其它氣體介質(zhì)如水蒸氣、二氧化碳、二氧化硫等的腐蝕能力。氣、二氧化碳、二氧化硫等的腐蝕能力?；ぴO(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料二、化工設(shè)備常用的金屬材料二、化工設(shè)備常用的金屬材料金屬材料復(fù)合材料非金屬材料應(yīng)用材料應(yīng)用材料金屬元素或以金屬元素為主形成的、具有金屬特性的物質(zhì)由兩種或兩種以上不同性質(zhì)或不同組織的材料組合而成的材料除金屬材料和復(fù)合材

21、料以外的所有材料1、金屬的分類鑄造生鐵鑄造生鐵金屬金屬黑色金屬黑色金屬有色金屬有色金屬生鐵生鐵鋼鋼煉鋼生鐵煉鋼生鐵合金生鐵合金生鐵銅及其合金銅及其合金輕金屬及其合金輕金屬及其合金其它有色及其合金其它有色及其合金純銅（紫銅）純銅（紫銅）銅鋅合金（黃銅）銅鋅合金（黃銅）銅錫合金（錫青銅）銅錫合金（錫青銅）無錫合金（鋁青銅等）無錫合金（鋁青銅等）鋁及鋁合金鋁及鋁合金鈦及鈦合金鈦及鈦合金鎂及鎂合金鎂及鎂合金鉛、錫及其合金鉛、錫及其合金鋅及其合金鋅及其合金鎳、鈷及其合金鎳、鈷及其合金化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料1.碳鋼碳鋼 工業(yè)上使用的金屬材料大多是由金屬與金屬、金屬與非金工業(yè)上使用的金屬材料大多是

22、由金屬與金屬、金屬與非金屬熔合在一起的合金。以鐵為主，碳的質(zhì)量分數(shù)小于屬熔合在一起的合金。以鐵為主，碳的質(zhì)量分數(shù)小于2.11%并含并含有少量的錳、硅、硫、磷等元素的合金稱為碳鋼或非合金鋼。有少量的錳、硅、硫、磷等元素的合金稱為碳鋼或非合金鋼。碳的質(zhì)量分數(shù)小于碳的質(zhì)量分數(shù)小于0.25%大于大于0.25%小于小于0.60%碳的質(zhì)量分數(shù)大于碳的質(zhì)量分數(shù)大于0.60%化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料 3) 磷磷(P) 來源來源礦石。礦石。 作用作用溶于鐵素體，使鋼材常溫下脆性增加，溶于鐵素體，使鋼材常溫下脆性增加，塑性、韌性下降，即所謂塑性、韌性下降，即所謂“冷脆性冷脆性”。 有害元素！有害元素！ 4

23、) 氫氫(H) 來源來源鋼由高溫奧氏體冷至常溫時，氫的溶解度降鋼由高溫奧氏體冷至常溫時，氫的溶解度降低，來不及到鋼的表面逸出而積聚，并產(chǎn)生高壓力，低，來不及到鋼的表面逸出而積聚，并產(chǎn)生高壓力，在鋼材內(nèi)產(chǎn)生在鋼材內(nèi)產(chǎn)生“白點白點”。 “白點白點”裂紋源裂紋源 有害元素！有害元素！化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料碳鋼中雜質(zhì)對其性能的影響碳鋼中雜質(zhì)對其性能的影響1）錳）錳(Mn) 來源來源在冶煉過程中加入錳鐵。在冶煉過程中加入錳鐵。 作用作用鋼材中錳含量高于鋼材中錳含量高于0.8%時，即為合金元素存在提高時，即為合金元素存在提高強度，強度，有益元素有益元素。 2）硫）硫(S) 來源來源礦石和焦炭。礦

24、石和焦炭。 存在形式：存在形式：FeS。 作用作用FeS 的熔點低于鋼材熱加工開始溫度，的熔點低于鋼材熱加工開始溫度， 它過早熔化，導(dǎo)致工件開裂，稱為它過早熔化，導(dǎo)致工件開裂，稱為熱脆性熱脆性。 有害元素！有害元素！ 化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳鋼碳鋼普通普通碳鋼碳鋼高級優(yōu)高級優(yōu)質(zhì)碳鋼質(zhì)碳鋼化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料碳鋼的分類、牌號碳鋼的分類、牌號 （1）普通碳鋼）普通碳鋼含含P、S等等有害雜質(zhì)較多有害雜質(zhì)較多（S0.055% P0.045%)常用有：常用有：Q215-A, Q235-A, Q235-A.F #Q235-B, # Q235-C, Q275 式中式中 Q普通碳

25、鋼，普通碳鋼，“屈服屈服”的拼音首位字母。的拼音首位字母。 235材料屈服點（材料屈服點（MPa) A,B,C,D鋼材質(zhì)量等級，越后越高。鋼材質(zhì)量等級，越后越高。 F沸騰鋼沸騰鋼 #GB150-98規(guī)定使用材料規(guī)定使用材料化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料（2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼）優(yōu)質(zhì)碳素鋼 特點特點：含硫、磷等雜質(zhì)較少含硫、磷等雜質(zhì)較少，均，均0.04%，雜質(zhì)少，組織均勻，雜質(zhì)少，組織均勻，表面質(zhì)量好。，表面質(zhì)量好。 常用的有：常用的有：0808，1010，1515，2020，20g,20g,20R20R，30Mn30Mn，40Mn40Mn等。等。式中數(shù)字式中數(shù)字-含含c c量的萬分數(shù)量的萬分數(shù); ;

26、 g 鍋爐鋼；鍋爐鋼； R 容器鋼；容器鋼； Mn含錳元素約含錳元素約1%。 （3）高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼 磷硫雜質(zhì)極少磷硫雜質(zhì)極少 P，S含量含量0.03%。 表示法：如表示法：如20A 鋼的熱處理鋼的熱處理 鋼、鐵固態(tài)下加熱、保溫和不同的冷鋼、鐵固態(tài)下加熱、保溫和不同的冷卻方式，改變金相組織以滿足所要求的卻方式，改變金相組織以滿足所要求的物理、化學(xué)與力學(xué)性能，稱為物理、化學(xué)與力學(xué)性能，稱為熱處理熱處理?；ぴO(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料熱處理工藝實例熱處理工藝實例： 縫紉用鋼針在火上燒，再慢慢冷下來后變軟；縫紉用鋼針在火上燒，再慢慢冷下來后變軟； 建筑用鐵線用火燒軟；建筑用鐵線用火燒軟； 泵軸

27、調(diào)質(zhì)泵軸調(diào)質(zhì)內(nèi)韌外硬；內(nèi)韌外硬； 扁鏟淬火扁鏟淬火提高硬度和韌性提高硬度和韌性 ； 容器焊后退火容器焊后退火消除內(nèi)應(yīng)力；消除內(nèi)應(yīng)力； 化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料(1) 常用熱處理工藝常用熱處理工藝緩慢加熱，保溫一定時間后：緩慢加熱，保溫一定時間后： 隨爐冷卻隨爐冷卻(曲線曲線1) 退火退火； 空氣中冷卻空氣中冷卻(曲線曲線2) 正火正火； 作用作用：降低硬度，增加塑性，改善機械性能；降低硬度，增加塑性，改善機械性能；使組織均勻化，消除內(nèi)應(yīng)力。使組織均勻化，消除內(nèi)應(yīng)力。注注 加熱溫度為臨界點加熱溫度為臨界點(鋼的內(nèi)部組織發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度鋼的內(nèi)部組織發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度)以上以上3050。化工設(shè)備常

28、用材料化工設(shè)備常用材料緩慢加熱，保溫一定時間在緩慢加熱，保溫一定時間在淬火劑淬火劑中冷卻中冷卻( (曲線曲線3)3)； 淬火劑淬火劑: :水，鹽水水，鹽水用于碳鋼；用于碳鋼；油油用于合金鋼。用于合金鋼。 作用作用：提高硬度、強度和耐磨性。提高硬度、強度和耐磨性。 淬火淬火化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料 淬火后再進行一次較低溫度的加熱與冷卻。淬火后再進行一次較低溫度的加熱與冷卻。作用作用：消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織，滿足技術(shù)要求。消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織，滿足技術(shù)要求。 低溫回火低溫回火 (150250)； 中溫回火中溫回火 (300450)； 高溫回火高溫回火 (500680)。 淬火淬火+ +高溫回

29、火稱為高溫回火稱為調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理。 效果效果：強度、塑性、韌性均提高。強度、塑性、韌性均提高。回火回火化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料(2) (2) 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理將零件放在化學(xué)介質(zhì)中進行將零件放在化學(xué)介質(zhì)中進行加熱加熱 保保溫溫 冷卻冷卻的過程，使零件表面改性。的過程，使零件表面改性。 滲碳，滲氮，滲鉻，氰化等。滲碳，滲氮，滲鉻，氰化等?；ぴO(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料時效熱處理時效熱處理 材料經(jīng)固溶處理或冷塑變形后，在材料經(jīng)固溶處理或冷塑變形后，在室溫或高于室溫條件下，其室溫或高于室溫條件下，其組織和性能組織和性能隨時間而變化隨時間而變化的過程。的過程。 時效可進一步消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)

30、定零時效可進一步消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定零件尺寸，它與回火作用相類似。件尺寸，它與回火作用相類似?；ぴO(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料3. 表面淬火表面淬火 使零件表面層比心部具有更高的使零件表面層比心部具有更高的強度、硬度、耐磨性和疲勞強度，而強度、硬度、耐磨性和疲勞強度，而心部則具有一定的韌性。心部則具有一定的韌性?；ぴO(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料2.合金鋼合金鋼 合金鋼是在低碳鋼的基礎(chǔ)上，加入一定量的合金元素而合金鋼是在低碳鋼的基礎(chǔ)上，加入一定量的合金元素而得到的。常加的元素有錳、鉬、鈮、釩、鎳、鉻、硼、鎢、得到的。常加的元素有錳、鉬、鈮、釩、鎳、鉻、硼、鎢、鋁等。當(dāng)

31、合金元素總質(zhì)量分數(shù)小于等于鋁等。當(dāng)合金元素總質(zhì)量分數(shù)小于等于5%5%時稱為低合金鋼。時稱為低合金鋼。1). 成分特點成分特點 由碳素鋼由碳素鋼+Si、Mn、Cu、 Ti、V、Nb等元素組成；等元素組成； 含碳量均較低，含碳量均較低，0.2%； 合金元素總含量合金元素總含量5%。2). 相對于碳素鋼：相對于碳素鋼： 強度提高；強度提高； 耐腐蝕性能提高；耐腐蝕性能提高； 低溫性能提高。低溫性能提高。1. 常用于制作：板，管，圓鋼等型材。常用于制作：板，管，圓鋼等型材。 2. 用途：用途： 廣泛用于造船，壓力容器，橋梁，高壓鍋爐廣泛用于造船，壓力容器，橋梁，高壓鍋爐，汽車，礦山機械，農(nóng)業(yè)機械等。，

32、汽車，礦山機械，農(nóng)業(yè)機械等。 3. 常用材料：常用材料： 16MnR，15MnVR，18MnMoNbR，16MnDR，15CrMoR，14Cr1MoR.化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料 合金元素對鋼的影響合金元素對鋼的影響為改善鋼材性能為改善鋼材性能特意特意加入合金元素，以改變鋼材加入合金元素，以改變鋼材性質(zhì)。例如：性質(zhì)。例如：鉻鉻：耐腐蝕抗氧化；提高強度硬度和耐磨性；使鋼材耐腐蝕抗氧化；提高強度硬度和耐磨性；使鋼材的韌性和塑性降低。的韌性和塑性降低。錳錳：提高強度和低溫沖擊韌性。提高強度和低溫沖擊韌性。鎳鎳：提高淬透性，保持良好塑性和韌性；提高耐腐蝕提高淬透性，保持良好塑性和韌性；提高耐腐蝕

33、性和低溫沖擊韌性；提高熱強性能性和低溫沖擊韌性；提高熱強性能。硅硅：提高強度、高溫疲勞強度、耐熱性、耐提高強度、高溫疲勞強度、耐熱性、耐H2S腐蝕；腐蝕；降低塑性和沖擊韌性。降低塑性和沖擊韌性。化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料不銹耐酸鋼不銹耐酸鋼不銹不銹耐大氣腐蝕；耐大氣腐蝕；耐酸耐酸耐酸及強腐蝕性介質(zhì)的腐蝕。耐酸及強腐蝕性介質(zhì)的腐蝕。常用品種：常用品種：1) 鉻不銹鋼鉻不銹鋼如如1Cr13，2Cr13，0Cr13等。等。 第一個數(shù)字第一個數(shù)字含碳量的含碳量的千分數(shù)千分數(shù)； Cr13含鉻含鉻13%。組織成分：鉻固溶于鐵素體的晶格中形成固溶體。組織成分：鉻固溶于鐵素體的晶格中形成固溶體。化工設(shè)備

34、常用材料化工設(shè)備常用材料 “不銹不銹”的原因的原因 在氧化性介質(zhì)中，鉻能生成一層穩(wěn)定在氧化性介質(zhì)中，鉻能生成一層穩(wěn)定而致密的而致密的氧化膜氧化膜，對鋼材起保護作用。，對鋼材起保護作用。 性能特點性能特點：碳的作用碳的作用與鉻生成碳化鉻與鉻生成碳化鉻(Cr23C6)，消消耗大量的鉻。為保證耐腐蝕性能，不銹鋼耗大量的鉻。為保證耐腐蝕性能，不銹鋼中中碳含量越低越好碳含量越低越好?；ぴO(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料鉻的作用鉻的作用 能提高耐腐蝕性能能提高耐腐蝕性能。實際鉻不銹鋼的平均含鉻量。實際鉻不銹鋼的平均含鉻量13%13% 能提高鋼的淬透性，顯著提高鋼的強度、硬度和耐能提高鋼的淬透性，顯著提高鋼的強

35、度、硬度和耐磨性，而塑性、韌性降低。磨性，而塑性、韌性降低。用作受載荷大的耐蝕零件，如軸類，活塞用作受載荷大的耐蝕零件，如軸類，活塞桿、螺栓、浮閥等桿、螺栓、浮閥等?；ぴO(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料鉻鎳不銹鋼鉻鎳不銹鋼常用鉻鎳不銹鋼型號：常用鉻鎳不銹鋼型號：0Cr18Ni9, 0Cr18Ni10Ti 式中式中 0 含碳量的含碳量的千分數(shù)千分數(shù)； Cr18 含鉻量含鉻量18%左右；左右； Ni9 含鎳量含鎳量9%左右。左右。 通常以鉻鎳平均含量通常以鉻鎳平均含量“18-8”標(biāo)志這種鋼。標(biāo)志這種鋼。組織特征組織特征：C、Cr、Ni固溶于奧氏體晶格中，是固溶于奧氏體晶格中，是單一單一的奧氏體組織的奧

36、氏體組織。化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料 性能特點性能特點: 耐腐蝕性好耐腐蝕性好 Cr含量含量13%，表面形成，表面形成氧化膜氧化膜； 組織為組織為單一的奧氏體單一的奧氏體，在電解液中不能形成微電，在電解液中不能形成微電池，避免了電化學(xué)腐蝕。池，避免了電化學(xué)腐蝕。 力學(xué)性能優(yōu)異力學(xué)性能優(yōu)異 在在400850期間，碳生成碳化鉻在晶界析出期間，碳生成碳化鉻在晶界析出，使晶界附近貧鉻（鉻含量低于，使晶界附近貧鉻（鉻含量低于12%）導(dǎo)致）導(dǎo)致晶間腐蝕晶間腐蝕。 不能反復(fù)施焊，否則必須進行熱處理不能反復(fù)施焊，否則必須進行熱處理。 不耐氯離子腐蝕不耐氯離子腐蝕化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料 耐熱鋼耐

37、熱鋼 高溫環(huán)境高溫環(huán)境原油加熱、裂解、催化等。如轉(zhuǎn)化爐原油加熱、裂解、催化等。如轉(zhuǎn)化爐爐管，工作溫度為爐管，工作溫度為650800。 碳鋼使用溫度一般在碳鋼使用溫度一般在400以下以下。如如20鋼鋼 500時屈服點只有時屈服點只有50MPa,變得很軟，鋼中的變得很軟，鋼中的Fe3C分解出石墨碳（分解出石墨碳（石墨化過程石墨化過程）；同時鋼表面）；同時鋼表面生成氧化皮，層層剝落。生成氧化皮，層層剝落。 碳鋼在高溫下強度和抗氧化性均下降碳鋼在高溫下強度和抗氧化性均下降?；ぴO(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料高溫設(shè)備對材料的要求高溫設(shè)備對材料的要求 化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性抵抗高溫氣體（抵抗高溫氣體（O2、H

38、2S、SO2 等等)腐蝕的能力。鋼的表面能生成致密的腐蝕的能力。鋼的表面能生成致密的氧化膜氧化膜。 抗氧化鋼抗氧化鋼抗高溫氧化，強度不高。抗高溫氧化，強度不高。Cr13SiAl, Cr25Ti, Cr25Ni12等。等。 熱強性熱強性抗抗高溫蠕變高溫蠕變能力。能力。 熱強鋼熱強鋼抗蠕變，有一定抗氧化能力?？谷渥?，有一定抗氧化能力。 12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20等。等。化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料Cr提高提高抗氧化抗氧化性，強化并穩(wěn)定金相組織。性，強化并穩(wěn)定金相組織。Mo提高提高高溫強度高溫強度，強化并穩(wěn)定金相組織，提，強化并穩(wěn)定金相組織，提高再結(jié)晶溫度。

39、高再結(jié)晶溫度。Ni形成形成奧氏體組織奧氏體組織，提高高溫強度和耐腐蝕，提高高溫強度和耐腐蝕性。性。Ti穩(wěn)定金相組織，不銹鋼中能穩(wěn)定金相組織，不銹鋼中能減少鉻與碳的減少鉻與碳的化合?；?。Al, Si提高提高高溫抗氧化性高溫抗氧化性，本身生成致密的氧，本身生成致密的氧化膜?；?。各元素的作用各元素的作用化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料 低溫用鋼低溫用鋼低溫環(huán)境低溫環(huán)境天然氣液化、空氣分離、潤滑油脫脂、天然氣液化、空氣分離、潤滑油脫脂、輕烴回收等。輕烴回收等。普通碳鋼在低溫下（普通碳鋼在低溫下（-20以下以下）變脆，沖擊韌性顯著）變脆，沖擊韌性顯著下降。下降。低溫用鋼的組織成分特點：低溫用鋼的組織

40、成分特點：一般低溫鋼一般低溫鋼(-40-20 ) 含含碳量很低的鐵素體碳量很低的鐵素體組織，組織，再加入適量的再加入適量的Mn、Al、Ti、Nb、Cu、V、N等元素等元素, 16MnDR, 09MnNiDR。深冷用鋼深冷用鋼(-40以下以下) 含含碳量低的奧氏體碳量低的奧氏體組織組織, 15Mn26Al4?；ぴO(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料3.鑄鐵鑄鐵 鑄鐵是碳的質(zhì)量分數(shù)大于鑄鐵是碳的質(zhì)量分數(shù)大于2.11%2.11%的鐵碳合金，的鐵碳合金，工業(yè)上常用的鑄鐵的質(zhì)量分數(shù)一般在工業(yè)上常用的鑄鐵的質(zhì)量分數(shù)一般在2.5%-4.5%2.5%-4.5%之之間，而錳、硅、硫及磷的質(zhì)量分數(shù)高于鋼。根據(jù)碳間，而錳、

41、硅、硫及磷的質(zhì)量分數(shù)高于鋼。根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形式有白口鑄鐵、灰口鑄鐵和麻口在鑄鐵中的存在形式有白口鑄鐵、灰口鑄鐵和麻口鑄鐵之分，其中灰口鑄鐵應(yīng)用較多。鑄鐵之分，其中灰口鑄鐵應(yīng)用較多。 鑄鐵具有良好的鑄造性、減震性、耐磨性和切鑄鐵具有良好的鑄造性、減震性、耐磨性和切削加工性，而且生產(chǎn)工藝簡單、成本低，在化工設(shè)削加工性，而且生產(chǎn)工藝簡單、成本低，在化工設(shè)備，特別是轉(zhuǎn)動設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。灰鑄鐵的備，特別是轉(zhuǎn)動設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用?；诣T鐵的牌號是由牌號是由“HT+HT+數(shù)字數(shù)字”表示。球墨鑄鐵的牌號是由表示。球墨鑄鐵的牌號是由“QT+QT+兩組數(shù)字兩組數(shù)字”表示。表示?；ぴO(shè)備常用材料化工設(shè)備

42、常用材料無機材料有機材料陶瓷：主要用做化工設(shè)備，如容器、反應(yīng)器、塔附件、熱交換器、泵、管道、管件等。搪瓷：反應(yīng)罐、儲罐、換熱器、蒸發(fā)器、塔和閥門。玻璃：管道或管件、容器、反應(yīng)器、泵、熱交換器、隔膜閥塑料：聚氯乙烯（PVC）可制成貯槽、離心泵、閥門管件。聚四氟乙烯（F-4）可做密封件、耐蝕件如填料、墊片和泵、閥門的零件。聚四氟乙烯因其優(yōu)良的抗腐蝕性能而聚四氟乙烯因其優(yōu)良的抗腐蝕性能而被稱為被稱為“塑料王塑料王”。橡膠：主要用襯里、密封件涂料：保護設(shè)備免遭大氣及酸、堿等介質(zhì)的腐蝕。無機非金屬材料化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備的腐蝕與防護化工設(shè)備的腐蝕與防護一、腐蝕的概念及類型一、腐蝕的概

43、念及類型1.1.定義：定義：金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的破壞現(xiàn)象。破壞現(xiàn)象。2.2.類型類型2.1 2.1 按腐蝕的機理分類按腐蝕的機理分類1）化學(xué)腐蝕）化學(xué)腐蝕 2）電化學(xué)腐蝕）電化學(xué)腐蝕2.2 2.2 按腐蝕破壞的特征分類按腐蝕破壞的特征分類1）均勻腐蝕均勻腐蝕 2）縫隙腐蝕縫隙腐蝕 3）晶間腐蝕晶間腐蝕 4）應(yīng)力應(yīng)力腐蝕腐蝕化學(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕：金屬遇到干燥氣體或非電解質(zhì)溶液發(fā)生的腐蝕金屬遇到干燥氣體或非電解質(zhì)溶液發(fā)生的腐蝕1.特點特點1) 腐蝕產(chǎn)物在金屬表面2) 腐蝕過程中無電流產(chǎn)生2.腐蝕產(chǎn)物特性：腐蝕產(chǎn)物特性：1) 1) 致密而

44、穩(wěn)定，與金屬結(jié)合牢固致密而穩(wěn)定，與金屬結(jié)合牢固鈍化膜鈍化膜鈍化作用鈍化作用2) 2) 不穩(wěn)定，與金屬結(jié)合不牢固不穩(wěn)定，與金屬結(jié)合不牢固脫落脫落活化作用活化作用化工設(shè)備的腐蝕與防護化工設(shè)備的腐蝕與防護金屬在高溫下的化學(xué)腐蝕金屬在高溫下的化學(xué)腐蝕解決方法：冶煉時加入鉻，硅或鋁解決方法：冶煉時加入鉻，硅或鋁 不起皮鋼不起皮鋼化工設(shè)備的腐蝕與防護化工設(shè)備的腐蝕與防護脫碳反應(yīng)：脫碳反應(yīng)： Fe3C+O2=3Fe+CO2 Fe3C+CO2=3Fe+CO Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2 溫度溫度700時時脫碳作用。脫碳作用。力學(xué)性能下降。力學(xué)性能下降?；ぴO(shè)備的腐蝕與防護化工設(shè)備的腐蝕與防護鐵碳合金發(fā)生氫腐蝕的開始溫度和壓力：鐵碳合金發(fā)生氫腐蝕的開始溫度和壓力：第一階段：氫脆第一階段：氫脆以原子狀態(tài)侵入鋼材內(nèi)部，聚集，使鋼變脆。與以原子狀態(tài)侵入鋼材內(nèi)部，聚集，使鋼變脆。與氫在鋼中的溶解度成正比。氫在鋼中的溶解度成正比?；ぴO(shè)備的腐蝕與防護化工設(shè)備的腐蝕與防護第二階段：氫侵蝕第二階段：氫侵蝕發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：發(fā)生化學(xué)反應(yīng)： Fe3C+2H2=3Fe+CH4危害危害：1) 甲烷在晶界聚集，成為裂紋源；甲烷在晶界聚集，成為裂紋源； 2) 甲烷在鋼材表面鼓泡，降低力學(xué)性能；甲烷在鋼材表面鼓泡，降低力學(xué)性能； 3) 滲碳體還原為鐵素體，體積減小，產(chǎn)生