化工設(shè)備基礎(chǔ)知識03189

1、模塊一模塊一 化工設(shè)備基礎(chǔ)知識化工設(shè)備基礎(chǔ)知識化學工程系化學工程系 羅康漢羅康漢 石化企業(yè)的雄姿石化企業(yè)的雄姿 化工設(shè)備是化工工藝的基礎(chǔ)化工設(shè)備是化工工藝的基礎(chǔ), 是實現(xiàn)化工生產(chǎn)的是實現(xiàn)化工生產(chǎn)的重要工具重要工具u 項目一項目一 化工設(shè)備的基本要求化工設(shè)備的基本要求 u 項目二項目二 化工設(shè)備的常用材料化工設(shè)備的常用材料u 項目三項目三 化工設(shè)備的熱處理與防腐蝕化工設(shè)備的熱處理與防腐蝕項目一項目一 化工設(shè)備的基本要求化工設(shè)備的基本要求知識目標：了解化工設(shè)備的特點；掌握化工設(shè)備的基本要求技能目標：能判斷化工設(shè)備的安全性能、使用性能、經(jīng)濟性能 化工設(shè)備是處理氣體、液體和漿料等流體的容器，它與普通機

2、械設(shè)備不同，通常具有以下特點。一、化工設(shè)備的特點1.結(jié)構(gòu)多種，功能多樣。 不同的設(shè)備有不同的要求，功能原理、結(jié)構(gòu)特征多種多樣。換熱器氨儲罐水泵水泵2.設(shè)備開孔多。人孔、手孔、接管口、儀表口、攪拌器口等碳化塔氨合成塔3.設(shè)備工藝條件苛刻. 高溫、高壓、強腐蝕性、 真空。氨合成塔4.自動化程度高。計算機控制溫度、流量、 液位等。流量計流量計工藝要求工藝要求 安全要求安全要求 使用性能要求使用性能要求 經(jīng)濟性能要求經(jīng)濟性能要求二、化工設(shè)備的基本要求化工設(shè)備的基本要求基本基本要求要求安裝要求（臥式或立式）等；1.滿足工藝要求產(chǎn)量要求；溫度、壓力要求；氨合成塔2.安全性要求強度剛度嚴密性耐蝕性要有足夠的

3、強度：是容器抵抗外力破壞的能力。設(shè)備鼓包或壓癟燃油鍋爐指容器或構(gòu)件在外力作用下維持原有形狀的能力。防止“失穩(wěn)”要保證其剛度儲罐（儲槽） 要有足夠的嚴密性：防止泄露 耐腐蝕性要好。氨儲罐便于操作、維護、檢修3.使用性能要求制造工藝要合理運輸要方便要便于安裝氫氮壓縮機設(shè)備使用的經(jīng)濟性設(shè)備使用的經(jīng)濟性4.4.經(jīng)濟性能要求經(jīng)濟性能要求設(shè)備制造的經(jīng)濟性設(shè)備制造的經(jīng)濟性水泵課堂練習 1、化工設(shè)備的特點包括：_,_,_,_。 2、化工設(shè)備的基本要求有：_,_, 使用性能要求和經(jīng)濟性能要求。 3、為什么化工設(shè)備要求有足夠的嚴密性？ 4、化工設(shè)備的經(jīng)濟性能是指哪些方面？ 5、化工設(shè)備的使用性能，你掌握多少？小結(jié)

4、 ： 掌握化工設(shè)備的特點（4點） 掌握化工設(shè)備的基本要求（4個）作業(yè)：第三頁 第一題 項目二項目二 化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料 一、化工設(shè)備材料識別一、化工設(shè)備材料識別 二、化工設(shè)備材料的選擇二、化工設(shè)備材料的選擇力學性能力學性能物理性能物理性能工藝性能工藝性能化學性能化學性能子項目一子項目一 化工設(shè)備材料識別化工設(shè)備材料識別一、化工設(shè)備材料性能一、化工設(shè)備材料性能材料材料性能性能 材料抵抗外力而不被破壞的能力，叫材料的力學性能。強度塑性韌性硬度力學力學性能性能1.力學性能力學性能 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。屈服點抗拉強度強度（1）強度 屈服點 當載荷不再增加或緩

5、慢增加時，仍繼續(xù)發(fā)生塑性變形稱為屈服。發(fā)生屈服現(xiàn)象時的應力稱為“屈服點”?？估瓘姸?從開始加載到發(fā)生斷裂所能達到的最大應力值（2）塑性 發(fā)生塑性變形而不破壞的能力（3）韌性抵抗裂紋擴展的能力（4）硬度 抵抗更硬物體的能力2.物理性能物理性能物理性能密度熔點導電性導熱性磁性彈性模量泊松比（橫向變形系數(shù)）熱彭脹性化學性能耐腐蝕性抗氧化性3 化學性能工藝性能冷熱加工性能焊接性能4 工藝性能 2.2.鋼的分類鋼的分類（1）按冶煉時鋼脫氧的程度不同分類 鎮(zhèn)靜鋼。 半鎮(zhèn)靜鋼。 沸騰鋼。脫氧完全的鋼脫氧不完全的鋼脫氧較完全的鋼（2）按）按化學成分化學成分分為分為碳素鋼碳素鋼和和合金鋼合金鋼低碳鋼中碳鋼高碳鋼

6、碳素鋼碳素鋼含碳量0.25%，如10、15、20、25 含碳量0.25%0.60%，30、35、40、45含碳量0.60%，如 65、70 合金鋼是在碳素鋼中加入少量合金元素。合金元素：鉻、鎳、鉬、鎢、合金元素：鉻、鎳、鉬、鎢、鈦、鋁、銅等鈦、鋁、銅等分為低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼 （3）按質(zhì)量分類： 分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼。優(yōu)質(zhì)鋼, S0.035%，P0.035%普通鋼，S0.05%，P0.055%高級優(yōu)質(zhì)鋼，S0.030%,P0.030% 分為建筑鋼、彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼、結(jié)構(gòu)鋼和特殊性能鋼。（4）按用途分類：（4）按用途分類：建筑鋼彈簧鋼軸承鋼工具鋼結(jié)構(gòu)鋼特殊性能鋼。 3.非

7、金屬材料的分類 （1）硬聚氯乙烯塑料（2） 玻璃鋼（3）聚四氟乙烯塑料（6）耐酸酚醛塑料（4）化工搪瓷（5）化工陶瓷在金屬表面涂覆一層或數(shù)層瓷釉 ，通過燒制，兩者發(fā)生物理化學反應而牢固結(jié)合的一種復合材料。舊稱琺瑯。4.4.金屬材料與非金屬材料特點比較金屬材料與非金屬材料特點比較金屬材料金屬材料強度高耐壓性好壓力容器耐腐蝕性性脆，不耐沖擊非金屬材料課堂練習 1、化工設(shè)備材料的性能包括化學性能、物理性能、工藝性能、_。 2、強度是指_。 3、塑性是指_。 4、化工設(shè)備主要使用什么材料？為什么？ 5、化工設(shè)備制造，在什么情況下可以用非金屬材料？ 6、什么是“黑色金屬”和“有色金屬”？ 小結(jié)：1.了解

8、化工設(shè)備材料性能 2.掌握化工設(shè)備材料分類 作業(yè)：項目實訓 2.按化學成分分類，鋼材有哪些品種？子項目子項目2 2 化工設(shè)備材料選擇化工設(shè)備材料選擇 教學目標： 1.掌握碳素結(jié)構(gòu)鋼的使用條件；掌握化工設(shè)備用鋼選擇原則 2.能根據(jù)設(shè)備的工藝條件選擇合適的材料一、化工設(shè)備常用鋼種合金鋼特殊性能鋼碳素鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼制造壓力容器常用鋼材目前制造壓力容器的常用鋼材 1.1.碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 （1）碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號及表示法 Q+最低屈服強度值+質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號 Q表示“屈服強度”；屈服強度值單位是MPa； 質(zhì)量等級符號為A、B、C、D 脫氧方法符合由F b Z TZ 分別表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)

9、靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼 （一般不寫） 例：Q235-AF表示碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服極限235MPa,A級質(zhì)量，沸騰鋼。 碳素結(jié)構(gòu)鋼有五大鋼種 Q195Q195、Q215Q215、Q235Q235、Q255Q255、Q275Q275 其中其中Q235-AQ235-A應用廣泛。應用廣泛。 （2 2）碳素結(jié)構(gòu)鋼使用條件）碳素結(jié)構(gòu)鋼使用條件 見表見表1-11-1表1-1 壓力容器用碳素鋼鋼板的使用條件 2.2.碳素鋼碳素鋼 化工容器常用低碳鋼，低碳鋼具有較好的塑性，冷沖壓及焊接性能，最常用的是20鋼。 中碳鋼多用于制造各種機械零件，如軸、齒輪、連桿等，常用30、35、45制作螺栓、螺母。 高碳鋼常用于制造彈簧 3

10、.3.合金鋼合金鋼 化工容器常用16MnR 15MnVR 15MnTi 優(yōu)點：保證強度情況下，容器厚度減少，節(jié)省鋼材。 4.4.特殊性能剛特殊性能剛 不銹鋼和不銹耐酸鋼 二、化工設(shè)備用鋼選材原則 （1）化工容器用鋼 一般使用由平爐、電爐或氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼 （2）碳素結(jié)構(gòu)鋼 主要用于介質(zhì)腐蝕性不大的中、低壓容器。 （3）合金鋼 主要用于介質(zhì)腐蝕性不強的中、高壓容器 （4）不銹鋼 主要用于介質(zhì)腐蝕性較強的場合 （5）耐熱鋼用于高溫場合 （6）外壓容器選Q235-A為宜 （7）低溫容器選耐低溫鋼 小結(jié)：小結(jié)： 1.掌握碳素結(jié)構(gòu)鋼的使用條件； 掌握化工設(shè)備用鋼選擇原則。 2.能根據(jù)設(shè)備的工藝條

11、件選擇合適的材料。 作業(yè)作業(yè) ：第：第8 8頁頁 項目實訓項目實訓 第第3 3題題 項目三 化工設(shè)備熱處理與防腐蝕 子項目一 化工設(shè)備用鋼的熱處理 熱處理概述 定義 ： 熱處理是將固態(tài)金屬或合金，采用適當?shù)姆绞竭M行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需組織結(jié)構(gòu)與性能的一種工藝 作用：鋼的內(nèi)部組織和性能發(fā)生變化，提高零件質(zhì)量，延長零件壽命。 種類：普通熱處理和表面熱處理 零件的生產(chǎn)工藝過程為：鍛造 預先熱處理 粗加工 最終熱處理 精加工 一、普通熱處理 包括退火、正火、淬火、回火等 1.退火和正火 退火 將鋼材加熱到適當?shù)臏囟?，保溫一定時間后緩慢冷卻（爐冷、坑冷） 正火 將鋼材加熱到適當溫度，保溫一定時間

12、后，在空氣中冷卻（空冷、風冷、噴霧冷卻） 退火和正火屬于預先熱處理，能降低鋼材硬度，以利于切削； 優(yōu)點：1.降低鋼材硬度，利于切削 2.防止變形或開裂 3.均勻成分 正火比退火冷卻速度稍快，優(yōu)先采用 2.淬火和回火 淬火 在介質(zhì)中快速冷卻，獲得高硬度（水冷、油冷） 水冷 碳鋼 油冷 合金鋼 特點 鋼硬而脆，組織不穩(wěn)定，淬火后必須回火 回火 ：是將零件加熱到適當溫度, 保溫一定時間后，以適當速度冷卻到室溫的熱處理工藝。 分低溫回火、中溫回火、高溫回火 低溫回火 150-250 適用于工具、模具和表面處理件 中溫回火 350-500用于彈簧等彈性元件 高溫回火 500-650用于軸類、齒輪、連桿等

13、受力復雜的零件。 二、表面熱處理 在生產(chǎn)中，有很多零件要求表面和心部具有不同的性能，一般是表面硬度高，有較高的耐磨性和疲勞強度，而心部要求有較好的塑性和韌性。為滿足這一要求，通常對零件的表面進行熱處理。 種類：表面淬火和化學熱處理 1.表面淬火 僅對鋼的表面加熱、冷卻而不改變其成分的熱處理工藝。表面淬火后一般進行低溫回火。 2.化學熱處理 將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝 。 特點 提高工件表層的力學性能，提高物理化學性能，耐高溫，耐腐蝕。 種類：滲碳、滲氮、碳氮共滲等。 三、焊后熱處理 焊后消氫處理 焊接完成

14、以后，焊縫尚未冷卻至100以下時，進行的低溫熱處理。一般規(guī)范為加熱到200-350保溫2-6小時 特點 防止低合金鋼焊接時產(chǎn)生焊接裂紋 方法：整體高溫回火 局部高溫回火 小結(jié)：知識目標知識目標： 掌握熱處理的含義、種類、目的； 掌握熱處理工藝的含義、區(qū)別； 掌握表面熱處理的方法、含義、種類技能目標技能目標：能對焊后化工設(shè)備進行焊后熱處理 子項目子項目2 2 化工設(shè)備腐蝕與防護化工設(shè)備腐蝕與防護 項目目標 知識目標：掌握腐蝕的含義、機理；掌握腐蝕的類型；掌握防止設(shè)備腐蝕的措施。 技能目標：能采取正確的措施防止設(shè)備腐蝕 項目內(nèi)容 1.舉例說明化工容器常用的腐蝕類型 2.舉例說明化工容器常用的防腐蝕

15、措施 腐蝕現(xiàn)象：設(shè)備厚度減薄，穿孔 一、金屬的腐蝕 定義：金屬與周圍介質(zhì)之間發(fā)生化學或電化學作用而引起破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕，如鐵生銹、鐵在酸中溶解等。 種類：化學腐蝕和電化學腐蝕 1.化學腐蝕 是指金屬在高溫下與腐蝕性氣體或非電解質(zhì)發(fā)生單純的化學作用而引起的破壞現(xiàn)象 如鐵的氧化 氯氣與鐵或其他金屬化合。 2.電化學腐蝕 金屬和液態(tài)介質(zhì)（常為水溶液）構(gòu)成微小的原電池而發(fā)生金屬腐蝕的過程。 如鋼鐵在潮濕的空氣中生銹 3.化學腐蝕與電化學腐蝕比較 化學腐蝕是氧化反應。無電流產(chǎn)生 電化學腐蝕是原電池反應，有電流產(chǎn)生 二、金屬設(shè)備的防護措施 1.改變金屬材料的性質(zhì) 組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素 例

16、如：鋼中添鎳制成不銹鋼 2.隔離金屬與非金屬介質(zhì) 在金屬覆蓋各種保護層 （1）非金屬保護層 非金屬襯里常用板磚襯里、玻璃襯里、橡膠襯里 涂層 把涂料涂在設(shè)備內(nèi)表面，經(jīng)干燥固化形成均勻的涂膜。 例如 油漆（2）金屬保護層 將耐腐蝕的金屬或合金覆蓋在被保護的金屬上，形成保護鍍層。 有電鍍、化學鍍（鍍鎳）、噴鍍（噴鋁）和鉛襯里和不銹鋼襯里 3.緩釋劑保護 在腐蝕介質(zhì)中加入少量能減少腐蝕速度的物質(zhì)。如重鉻酸鹽、過氧化氫、磷酸鹽等 4.電化學保護法 是把引起電化學腐蝕的原電池消除掉的方法，有陽極保護法和陰極保護法 陽極保護法是被保護設(shè)備接在外加直流電源的陽極，陽極極化到一定電位，使金屬表面生成鈍化膜。 陰極保護法 是通過外加電流，使被保護金屬陰極極化，使金屬得到保護。有外加電流法和犧牲陽極