《化工設(shè)備基礎(chǔ)》一章教案

1、課名：化工設(shè)備與維修 教案正頁(yè) 教材： 化工設(shè)備基礎(chǔ)王紹良主編第二版） 1 教案日期年 月 日年 月 日周周年 月 日周授課班級(jí)專(zhuān)業(yè)班級(jí)專(zhuān)業(yè)班級(jí)專(zhuān)業(yè)班級(jí)課題： 1-1 化工生產(chǎn)對(duì)化工設(shè)備的基本要求 1-2 化工容器結(jié)構(gòu)與分類(lèi) 1-3 化工容器與設(shè)備有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范簡(jiǎn) 1-4-1 化工設(shè)備常用材料材料常用性能 簡(jiǎn)介）教案目的：使學(xué)生了解化工容器、設(shè)備的結(jié)構(gòu)與分類(lèi) 握化工生產(chǎn)對(duì)化工設(shè)備的基本要求。教具及參考書(shū)：1）化工容器模型及換熱器實(shí)物鋼制壓力容器標(biāo)準(zhǔn)，化工設(shè)備常用材料的性能，掌 2）化工設(shè)備基礎(chǔ)王紹良主編、化工容器及設(shè)備張石銘主編 教案手段： 1）組織學(xué)生觀察換熱器等設(shè)備結(jié)構(gòu)，用容器教具圖例助教

2、2）聯(lián)系工程實(shí)際，采用啟發(fā)式及討論、分析與提問(wèn)相結(jié)合的形式，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)。教案過(guò)程 :(課程內(nèi)容、教案環(huán)節(jié)） 1-1 化工生產(chǎn)對(duì)化工設(shè)備的基本要求 一、化工生產(chǎn)的特點(diǎn) 二、化工生產(chǎn)對(duì)化工設(shè)備的基本要求 1-2 化工容器結(jié)構(gòu)與分類(lèi) 一、化工容器的基本結(jié)構(gòu) 二、化工容器與設(shè)備的分類(lèi) 1-3 化工容器與設(shè)備有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范簡(jiǎn)介 一、常用材料標(biāo)準(zhǔn) 二、鋼制壓力容器規(guī)范簡(jiǎn)介 1-4-1 化工設(shè)備常用材料- 材料常用性能 一、材料常用性能 二、課堂練習(xí) 三、課堂小結(jié) 課型：綜合型 重點(diǎn)、難點(diǎn)及智能培養(yǎng)等 1、重點(diǎn)：1）化工生產(chǎn)對(duì)化工設(shè)備的基本要求 2 ）化工容器、設(shè)備的結(jié)構(gòu)與分類(lèi) 材料的常用性能 2、難點(diǎn)：(

3、1 化工容器的分類(lèi) (2 材料的常用性能 作業(yè)：課后記： 1 化工設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí) 1-1 化工生產(chǎn)對(duì)化工設(shè)備的基本要求 概念 : 化工設(shè)備 化工生產(chǎn)用的靜設(shè)備 ：指固定于基礎(chǔ)上的靜止的設(shè)備如：塔設(shè)備、換熱器、反應(yīng)器等）也就是指 化工生產(chǎn)中用的有內(nèi)部件的殼體）1 / 24 化工生產(chǎn)用的動(dòng)設(shè)備 即化工機(jī)器）指有運(yùn)轉(zhuǎn)構(gòu)件的設(shè)備. 如：壓縮機(jī)、泵等）化工機(jī)械 是化工設(shè)備和化工機(jī)器的統(tǒng)稱(chēng)，它是化工工藝過(guò)程的工具。一個(gè)大型的氮肥廠，靜設(shè)備占全廠設(shè)備總數(shù)的 70左右，動(dòng)設(shè)備占全廠設(shè)備總數(shù)的 30左右。容器 常指壓力容器）指無(wú)內(nèi)部件的殼體 包括靜設(shè)備的外殼）?；と萜?化工生產(chǎn)用的 容器。一、化工生產(chǎn)的特點(diǎn)：P

4、1-P2）1、 生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)；2、 生產(chǎn)的條件苛刻；1）、介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)；2）、溫度和壓力變化大；3）、介質(zhì)大多易燃易爆有毒。A）、易燃易爆介質(zhì)有：氨氣、氫氣、苯蒸氣、一甲胺、三甲胺、甲烷、乙烷、乙烯、氯甲烷、環(huán)氧乙烷、丁烷、丁二烯、丁烯、丙稀、等。B）毒性介質(zhì) : a、劇毒介質(zhì)有：氟、氫氰酸、光氣、氟化氫、碳酰氟、氯氣 . b、中度毒性介質(zhì) 有毒介質(zhì)） ：二氧化硫、氨氣、一氧化碳、氯乙烯、甲醇、氧化乙烯、硫化乙烯、二硫化碳、硫化氫、二氧化氮等。C、輕度毒性介質(zhì)有：有氫氧化鈉、四氟乙烯、丙酮等。3、生產(chǎn)原理多樣性；4、生產(chǎn)的技術(shù)含量高；安全性能的要求1、化工設(shè)備用材具有足夠的強(qiáng)度2、化工設(shè)備用材

5、具有良好的韌性3、具有足夠的剛度和抗失穩(wěn)能力4、具有良好的抗腐蝕性5、具有可靠的密封性所完成的生產(chǎn)任務(wù)來(lái)衡量。消耗：指生產(chǎn)單位質(zhì)量或體積產(chǎn)品所需要的資源( 如: 原料、燃料、電能等。三）使用性能要求經(jīng)濟(jì)性能要求在滿(mǎn)足前面的要求的前提下，應(yīng)盡量減少 化工設(shè)備的 基建投資和日常維護(hù)、操作費(fèi)用，并使設(shè)備在使用期內(nèi)安全運(yùn)行已獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 1-2 化工容器結(jié)構(gòu)與分類(lèi) 一、 化工容器的基本結(jié)構(gòu) 看 P4圖 1-1 ）化工容器結(jié)構(gòu) =筒體 +封頭 兩個(gè)） +附件）1、筒體；2、封頭 端蓋） ：半球形、 橢圓形 常用） 、蝶形、球冠形、平蓋等 錐形 封頭與筒體的連接方式：1）、可拆連接即法蘭連接方式；

6、2 / 24 2）不可拆連接即焊接方式）3、 密封裝置： 壓力容器法蘭連接的密封處、管法蘭連接的密封處及人孔、手孔與其孔蓋連接的密封處，均為密封連接裝置。）各密封連接裝置可靠時(shí)壓力容器才能安全運(yùn)行。4、 開(kāi)孔與接管 ：由于工藝要求和檢修及監(jiān)控的需要，常在筒體或封頭上開(kāi)設(shè)不同大小的孔或安裝接管，如：人孔、手孔、視鏡孔、物料進(jìn)出口接管、以及安裝壓力表、液面計(jì)、安全閥、測(cè)溫儀表等接管開(kāi)孔。5、 支座1）、立式容器支座腿式、支承式、耳式、群式支座）看 p130-132 圖）2）、臥式容器支座支承式、鞍式 多用）、圈式）看 p129 圖）3）、球形容器多采用柱式或群式支座。6、 安全附件（1）安全裝置：

7、 有安全閥、爆破片、緊急切斷閥、安全聯(lián)鎖裝置、壓力表、液面計(jì)、測(cè)量?jī)x表等。在壓力容器上設(shè)置一些安全裝置和測(cè)量、控制儀表來(lái)監(jiān)控工作介質(zhì)的參數(shù)，以保證壓力容器的使用安全和工藝過(guò)程的正常進(jìn)行。）二、化工容器與設(shè)備的分類(lèi) 一）、按壓力等級(jí)分類(lèi)看 P4-P5）1、按承壓方式分類(lèi)： 1）、 內(nèi)壓容器 -P 內(nèi) P 外） 2 ）、不同分類(lèi)為：低壓容器 中壓容器 代號(hào) M） 1 6 MPaP10 mPa 高壓容器 代號(hào) H） 10 mPa P100 mPa超高壓容器 代號(hào) U）P100 mPa真空容器：容器內(nèi)的壓力 P 內(nèi)一個(gè)絕對(duì)大氣壓 約 0 1 MPa）二）按工作原理與作用分類(lèi) (1 反應(yīng)容器 代號(hào) R）

8、：用于完成介質(zhì)的物理化學(xué)反應(yīng)的容器 ( 如：反應(yīng)器 看 P203 圖）、反應(yīng)釜、氨合成塔、蒸壓釜、煤氣發(fā)生爐、苯乙烯聚合釜、分解塔、高壓釜、變換爐、蒸煮鍋）2）換熱器 代號(hào)E） : 用于完成介質(zhì)熱量交換的容器如：管殼式余熱鍋爐、熱交換器 分離容器 代號(hào) S）也就是分離設(shè)備）: 用于完成介質(zhì)流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的容器。即從混合物中分出一種所需的組分，或除去某些有害的雜質(zhì)如：旋風(fēng)分離器P 126圖 5-31 ）、過(guò)濾器、蒸發(fā)器、除沫器、集油器、緩沖器、干燥塔等）4）儲(chǔ)存容器 代號(hào) C、 其中球罐代號(hào)B）： 用于貯存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的容器。 如：液氨儲(chǔ)罐、液化石油氣儲(chǔ)罐等）

9、5）塔設(shè)備 也屬于分離設(shè)備內(nèi)）：用于吸收、蒸餾、萃取等化工單元操作，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量傳遞作用。如：煉油廠的常壓塔、石油化工廠的乙烯精餾塔、化肥廠的脫碳塔等）三）按容器的相對(duì)壁厚分類(lèi)：1）薄壁容器： D0Di1.2 或 n/Di 0.1 ；指中、低壓容器）1.2 或n/Di 0.1 ；指高壓容器）3 / 24 四）按支承形式分類(lèi) 1、立式容器 2、臥式容器五）按材料分類(lèi)：金屬容器、非金屬容器 六）按幾何形狀分類(lèi) ：圓柱形、球形、橢圓形、錐形、矩形等容器七）壓力容器按使用溫度分類(lèi)：1、常溫容器 ：-20 tm350）2、高溫容器 t m350）3、低溫容器 -20t m -50 ）4、超低溫容器： t m

10、-50 ）如液氫容器、液氦容器；八）按安全技術(shù)管理分類(lèi) 看 P5-P6）即按壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程分類(lèi)法分類(lèi)）下表壓力容低 壓0.1 P 中 壓M Pa 1.6 P 10 高壓 P 10 其它器類(lèi)別1.6 MPa MPa MPa 1、使用強(qiáng)度級(jí)別較高指抗類(lèi)1、中壓容器 介質(zhì)毒性1、低壓容器 毒性1、高壓容器程度為極度和高度為極度和高度的危害介質(zhì)）2、高壓管殼拉強(qiáng)度規(guī)定值下限介質(zhì)，且PV0.2 2、中壓儲(chǔ)存容器介質(zhì)為式余熱鍋爐bLmin 540MPa）的材料制MPa. M 3）易燃或介質(zhì)毒性為中度，且造的壓力容器PV10 MPa. M 3）2、移動(dòng)式壓力容器，包括鐵3、中壓反應(yīng)器 易燃或路罐車(chē)

11、 介質(zhì)為液化氣體、低毒性程度為中度，且PV溫液體）、罐式汽車(chē)液化0.5 MPa. M 3）氣體運(yùn)輸 半掛）車(chē)、低溫液4、中壓管殼式余熱鍋爐體運(yùn)輸 半掛）車(chē)、永久氣體5、中壓搪玻璃壓力容器運(yùn)輸 半掛）車(chē)和罐式集裝箱介質(zhì)為液化氣體、低溫液 體等）類(lèi)1、低壓容器 毒性1、中壓容器3 、 球 形 儲(chǔ) 罐 容 積V 50m 3）容積4、低溫液體儲(chǔ)存容器V 5m 3）程度為極度和高度危害介質(zhì)）2、低壓反應(yīng)容器和低壓儲(chǔ)存容器 易燃介質(zhì)或毒性為中度危害介質(zhì)）3、低壓管殼式余 熱鍋爐4、低壓搪玻璃壓 力容器類(lèi) 除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類(lèi)壓力容器 提問(wèn) ：按安全技術(shù)管理分類(lèi)法將壓力容器劃分為三類(lèi)的依據(jù)是什么

12、？答：是容器的 P.V、材料的抗拉強(qiáng)度 bL、壓力容器品種 即壓力容器的作用）、4 / 24 介質(zhì)危害的程度； 1-3 化工容器與設(shè)備有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 簡(jiǎn)介）一 、常用材料標(biāo)準(zhǔn)：自學(xué)、看 P6-P7）二、壓力容器規(guī)范簡(jiǎn)介 看 P8- P9 ）一）、 ASME 規(guī)范是美國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì)制定的鍋爐和受壓容器規(guī)范的簡(jiǎn)稱(chēng)。它全面包括了鍋爐和壓力容器質(zhì)量保證要求）。自學(xué)）1）ASME 1 該規(guī)范第八篇第一分篇壓力容器，屬于常規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，適宜設(shè)計(jì)壓力 P20 MPa 的壓力容器。它以彈性失效準(zhǔn)則為依據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定材料的許用應(yīng)力，并對(duì)零件尺寸作出一些具體規(guī)定。 自學(xué)） 9 頁(yè)）2）ASME 2 為第八篇第二分篇

13、壓力容器另一規(guī)則， 采用的是分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。它要求對(duì)壓力容器各區(qū)域的應(yīng)力進(jìn)行分析，并根據(jù)應(yīng)力對(duì)容器失效的危害程度進(jìn)行應(yīng)力分類(lèi)，再按不同的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則分別予以限制。 自學(xué)）3）ASME 3 第三篇壓力容器另一規(guī)則，適用于設(shè)計(jì)壓力 P70MPa 的高壓容器。 它不僅要求對(duì)容器零部件做詳細(xì)的應(yīng)力分析和分類(lèi)評(píng)價(jià)，而且要求做疲勞分析和斷裂力學(xué)評(píng)估。自學(xué)）二） GB150-1998鋼制壓力容器： 它是中國(guó)第一部鋼制壓力容器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其主體 是以設(shè)計(jì)為主的規(guī)范 ，具有法律效用、強(qiáng)制性的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行為 1998 年版。）1）、 GB150主要考慮容器承受的載荷是：2）、 GB150標(biāo)準(zhǔn)適用范圍：靜載荷，對(duì)高大

14、容器也考慮了風(fēng)載荷和地震載荷。1）適用設(shè)計(jì)壓力范圍：適用于設(shè)計(jì)壓力 P35 MPa 的鋼制壓力容器 的設(shè)計(jì)、制造檢驗(yàn)及驗(yàn)收。2）適用的設(shè)計(jì)溫度范圍：根據(jù)鋼材允許使用的溫度確定）鋼材允許使用的最低溫度）-190 設(shè)計(jì)溫度 t t 蠕變、GB150標(biāo)準(zhǔn)不適用下列容器： ( 看 P8 下讓學(xué)生回答 直接用火焰加熱的容器、(b 核能裝置中的容器、(c 經(jīng)常搬運(yùn)的容器、(d 旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備中自成整體或作為部件的受壓室、(e D i 150 的容器、 (f 設(shè)計(jì)壓力 P0.1MPa 的容器 真空度 0.02MPa 的容器、 (h要求做疲勞分析的容器。4）、 GB150的技術(shù)內(nèi)容有：看 P8- P

15、9 ）內(nèi)、外壓 筒體、封頭和球殼的設(shè)計(jì)計(jì)算、零部件結(jié)構(gòu)和尺寸的具體規(guī)定、密封設(shè)計(jì)、超壓泄放裝置的設(shè)置，以及容器的制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收要求等。它包括 10 章正文、 8 個(gè)附錄補(bǔ)充件和 3 個(gè)附錄參考件；附錄補(bǔ)充件包括：超壓泄放裝置、低溫壓力容器 密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接接頭設(shè)計(jì)、滲透探傷等。t -20 ）、 U 形膨脹節(jié)等。附錄參考件中有：5）、 GB150設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及與 ASME 1 的異同之處： 、GB150與 ASME 1 相同處： GB150 它是以第一強(qiáng)度理論為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則最大拉應(yīng)力理論），將其最大主應(yīng)力限制在許用應(yīng)力之內(nèi)即要求1 ），它的基本思路與ASME 相同 1； 中國(guó) GB150-1998

16、安全系數(shù)取nb=3, 美國(guó) ASME 1 取 n b=4。 (bGB150-1998 對(duì)局部應(yīng)力參照“ 應(yīng)力分析設(shè)計(jì)方法” 做了適當(dāng)?shù)奶幚?，采用第三?qiáng)度理論 即最大剪應(yīng)力理論），允許一些特定的局部應(yīng)力超過(guò)材料的屈服點(diǎn) 即允許特定的局部應(yīng)力 局部 s）。三）、 JB4732-1995 鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：也是以設(shè)計(jì)為主的的規(guī)范） 設(shè)計(jì)壓力 P100 MPa；(2 設(shè)計(jì)溫度t ：以低于鋼材蠕變極限控制其應(yīng)力強(qiáng)度許用極限的相應(yīng)溫度。即以低于利用鋼材的蠕變極限確定的許用應(yīng)力的相應(yīng)的溫度）5 / 24 (3 對(duì)最高許用設(shè)計(jì)溫度t max的控制 :a）碳素鋼 tmax 375； b）碳錳鋼 tmax

17、 375； c）錳鉬鈮鋼tmax 400； d）鉻鉬鋼 t max 475； e）奧氏體不銹鋼t max425 即要低于本鋼材蠕變溫度）；工程 GB150-1998 與 JB4732 -1995的主要區(qū)別 、壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程P9下）為了保證壓力容器的安全運(yùn)行，制訂頒布了此規(guī)程。國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，根據(jù)壓力容器產(chǎn)品使用的標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)技術(shù)法規(guī)來(lái)控制、監(jiān)督壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)。1、規(guī)程的適用范圍 同時(shí)具備下列條件的容器）：1）最高工作壓力 ；這里均指表壓力），且容積 V0.025m 3。沸標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)溫度）的液體。3）介質(zhì)為氣體、液化氣體或最高工作溫度 t maxt 五）壓力容器設(shè)

18、計(jì)與制造的有關(guān)規(guī)則 1）壓力容器設(shè)計(jì)單位資格管理與監(jiān)督規(guī)則 一、材料常用性能 工藝性能 即制造性能 ）要好） ； 主要有鑄造性能、鍛造性能、焊接性能和切削性 能。工藝性能 -反映材料在加工制造過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的特能）二）使用性能 要好）； 包括物理性能、化學(xué)性能、和力學(xué)性能 即機(jī)械性能）。使用性能 -反映材料在使用過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的特性）1、物理性能 包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等2、化學(xué)性能 指材料抵抗各種化學(xué)介質(zhì)作用的能力包括高溫氧化、耐腐蝕性能等）。3、力學(xué)性能 即機(jī)械性能） 指材料在外力的作用下所表現(xiàn)出來(lái)的性能。包括：強(qiáng)度、剛度、硬度、塑性、韌性、疲勞等）1）、強(qiáng)度

19、反映材料在外力的作用下抵抗破壞的能力。破壞的兩種情況指：a 發(fā)生較大的塑性變形； b 發(fā)生斷裂破壞。）A、反映材料強(qiáng)度的數(shù)量指標(biāo)有：1）屈服點(diǎn) S- 反映材料在外力作用下抵抗發(fā)生塑性變形的能力 2）抗拉強(qiáng)度 b- 反映材料在外 拉力）力作用下抵抗發(fā)生斷裂的能力。即表示材料所6 / 24 能承受的最大應(yīng)力值，也標(biāo)志材料將失去承載能力。b 越大材料越不易發(fā)生斷裂）b表示塑性材料如鋼材的抗拉強(qiáng)度 脆性材料如鑄鐵有抗拉強(qiáng)度 bL 和抗壓強(qiáng)度 bY 且 bYbL）2）剛度 - 反映材料在外力作用下抵抗 如鋼桿的抗拉壓剛度指：EA 值）彈性變形）變形的能力 。3）、塑性 反映材料在外力作用下發(fā)生塑性變形而

20、不破壞的能力。塑性變形而不破壞則說(shuō)明塑性好）材料若發(fā)生較大的1）衡量材料塑性的指標(biāo)有：延伸率或稱(chēng) 伸長(zhǎng)率 與斷面收縮率 ） 5的材料稱(chēng)為塑性材料； 5的稱(chēng)為脆性材料； 和 的值越大，則材料的塑性就越好）4）、硬度 - 反映金屬抵抗比它更硬物體壓入其表面的能力。、HB- 布氏硬度：HBS實(shí)驗(yàn)時(shí)用鋼球壓頭HBW 實(shí)驗(yàn)時(shí)用硬質(zhì)合金球b、洛氏硬： HRA 、HRB 、HRC ； ；用錐形金剛石壓頭做測(cè)試）A、B、C 指洛氏硬度的標(biāo)度）HRA 用于度量極硬材料表面承壓能力 HRB 用于度量較軟材料的表面承壓能力如硬質(zhì)合金、表面淬硬層、滲碳層）如有色金屬，退火、正火鋼等）HRC 用于度量很硬材料的表面承壓

21、能力 檢查） 脆性轉(zhuǎn)變溫度 材料的沖擊韌性隨溫度的下降而減少，當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟葧r(shí)沖擊韌性發(fā)生劇降，這時(shí)材料呈脆性，該溫度稱(chēng)為。低溫工作的設(shè)備其選材應(yīng)注意韌性 A kV 值）是否足夠。） 交變載荷 機(jī)械零件 如軸、齒輪、彈簧等）經(jīng)常受到 大小不同和方向變化的載荷 作用 ，這種載荷稱(chēng)為。 載荷的大小和方向隨時(shí)間的變化而變化，這種載荷稱(chēng)為）6）、疲勞 機(jī)械零件 指材料）在交變載荷的的作用下，當(dāng)引起的交變應(yīng)力 交 b , 甚至 交 e 彈性極限的情況下，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后，并無(wú)明顯的外觀變形卻突然發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱(chēng)為材料的疲勞。1）反映材料抵抗疲勞能力的指標(biāo)：疲勞極限D(zhuǎn) ；N0= 107a、金屬材料的疲勞性

22、能 即D）是在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)上測(cè)定的。b、實(shí)驗(yàn)規(guī)范規(guī)定：各種金屬材料指定壽命為即循環(huán)基數(shù)） N0 ， 合金鋼指定壽命次 ；低碳鋼 N0=5 10 6次 。）c、疲勞極限D(zhuǎn) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到N0 次，材料仍不發(fā)生疲勞斷裂破壞，此時(shí)的最大應(yīng)力值作為疲勞極限。當(dāng)金屬承受的交變應(yīng)力 交 D 時(shí)，應(yīng)力循環(huán)到無(wú)數(shù)次時(shí)，如達(dá)到規(guī)定的 N0 次時(shí)，也不會(huì)發(fā)生疲勞斷裂破壞；當(dāng) 交 D 時(shí)，材料在經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后，將會(huì)發(fā)生疲勞斷7 / 24 裂。）三、課堂練習(xí)：1、化 工生產(chǎn)對(duì)化工設(shè)備提出了那些基本要求？2、按安全技術(shù)管理將壓力容器分為三類(lèi)的依據(jù)是什么？3、何謂材料的機(jī)械性能 即力學(xué)性能）？4、材料的機(jī)械性能

23、 即力學(xué)性能）包括有哪些？5、何謂材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度、疲勞、疲勞極限、沖擊韌性及其指標(biāo)、硬度及其指標(biāo)、塑性及其指標(biāo)、強(qiáng)度及其指標(biāo)？四、課堂小結(jié)：1、化工生產(chǎn)對(duì)化工設(shè)備的基本要求 1）滿(mǎn)足安全性能的要求 2）滿(mǎn)足工藝性能的要求 3）滿(mǎn)足使用性能滿(mǎn)足 4）滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性能的要求 2、將壓力容器劃分為三類(lèi)的依據(jù)是：1）容器壓力與容積的乘積 PV 2）介質(zhì)危害程度 3）壓力容器品種 即壓力容器的作用）4）材料的抗拉強(qiáng)度 3、按設(shè)計(jì)內(nèi)壓力大小將內(nèi)壓容器劃分為：低壓、中壓、高壓、超高壓容器。4、我國(guó)鋼制壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是：GB150 5、我國(guó)壓力容器安全技術(shù)管理法規(guī)是：壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程。由國(guó)家質(zhì)量技術(shù)

24、監(jiān)督局，根據(jù)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)和安全技術(shù)法規(guī)來(lái)控制、監(jiān)督壓力容器的設(shè)計(jì)、制造、檢 驗(yàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)。）6、化工設(shè)備對(duì)材料性能的要求：要合適； 鑄造、鍛造、焊接、切削加工性能）2）使用性能要好。物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能即機(jī)械性能）k、疲勞強(qiáng)度 D；力學(xué)性能強(qiáng)度b、剛度 E、硬度 HB與 HR、塑性 與 、沖擊韌性 ( 注： 5的材料稱(chēng)為塑性材料；五、作業(yè) p22）： 5的稱(chēng)為脆性材料；思考題： 1-2 答案于 P2 P3）、 1-31）答案于 P4，把圖 1-1 畫(huà)一遍并標(biāo)好）、1-4 答案于 P5 下及材料的 b L min ）、1-6 、( 答案于上表內(nèi)即彈性失效 針對(duì)內(nèi)壓容器）和失穩(wěn)失效 1-8

25、 、 答案于 P10 下 P11）思考題 1-9 ：脆性轉(zhuǎn)變溫度材料的沖擊韌性隨溫度的降低而減少，當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟葧r(shí)沖擊韌性會(huì)發(fā)生劇降，材料呈現(xiàn)脆性，該溫度稱(chēng)為 材料的。*答：低溫工作的設(shè)備其選材應(yīng)注意韌性 即沖擊韌度值 A k V ）是否足夠。8 / 24 教 案 正 頁(yè) 2 教案日期 年 月 日 周 年 月 日 周 年 月 日 周授課班級(jí) 專(zhuān)業(yè) 班級(jí) 專(zhuān)業(yè) 班級(jí) 專(zhuān)業(yè) 班級(jí)課題：1-4-2 化工設(shè)備常用材料 - 鋼的熱處理、金屬材料教案目的：掌握碳鋼、合金鋼的牌號(hào)及各項(xiàng)的含義；掌握為化工設(shè)備選擇鋼材的基本原則。教具及參考書(shū)： 1）金屬工藝學(xué)丁德全主編 2）化工設(shè)備基礎(chǔ)王紹良主編、化工容器及設(shè)

26、備張石銘主編教案手段 2）聯(lián)系工程實(shí)際，采用啟發(fā)式、討論 |、分析與提問(wèn)相結(jié)合的形式，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)。教案過(guò)程 :(課程內(nèi)容、教案環(huán)節(jié)）復(fù)習(xí)舊課：新課 1-4-2 化工設(shè)備常用材料 - 鋼的熱處理、金屬材料一、鋼的熱處理二、金屬材料一）、碳鋼二）、低合金鋼三）、合金鋼三、選材的基本原則四、課堂練習(xí)：五、課堂小結(jié)課型：綜合型重點(diǎn)、難點(diǎn)及智能培養(yǎng)等1、重點(diǎn)：1）化工生產(chǎn)對(duì)化工設(shè)備的基本要求2）3）化工容器結(jié)構(gòu)與分類(lèi) 材料的常用性能2、難點(diǎn)：(1 化工容器的分類(lèi) (2 材料的常用性能作業(yè)：課后記9 / 24 復(fù)習(xí)舊課：1、化工生產(chǎn)對(duì)化工設(shè)備提出了哪些基本要求？2、按壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程分類(lèi)法，將壓

27、力容器分為三類(lèi)的依據(jù)是什么？三類(lèi)容器各包括的容器有哪些？3、內(nèi)壓容器按設(shè)計(jì)壓力 (P不同分類(lèi)為哪幾種？壓力范圍如何？ 1-4-2 化工設(shè)備常用材料 - 鋼的熱處理、金屬材料一、鋼的熱處理：看 p11）部分自學(xué)）熱處理 指將鋼在固態(tài)下加熱到給定的溫度，經(jīng)過(guò)保溫，然后按選定的冷卻速度冷卻，以改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需的性能的一種工藝，稱(chēng)。一）、熱處理的分類(lèi)：1、普通熱處理： 包括：退火、正火、淬火、回火等）2、表面熱處理： 包括：表面淬火、化學(xué)熱處理等）、降低硬度） 2）機(jī)按零件生產(chǎn)工藝，熱處理又可分類(lèi)為： 1、預(yù)先熱處理； 2、最終熱處理；例：一般零件的生產(chǎn)工藝過(guò)程是：將毛坯） 1）鍛造預(yù)

28、先熱處理有退火和回火，目的消除內(nèi)應(yīng)力械加工 粗加工） 3）最終熱處理 有淬火加高回火 即調(diào)質(zhì)處理）、表面淬火等，目的：使零件獲得使用時(shí)所需要的性能）調(diào)質(zhì)處理？二）、普通熱處理的方法：4）機(jī)械加工 精加工）。1、退火 ：將鋼件加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋匾欢〞r(shí)間，然后緩慢冷卻 理工藝。 p12）隨爐冷、坑冷）的熱處2、正火：是將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后空冷的熱處理工藝。1）、正火和退火的用途與目的： 生產(chǎn)中優(yōu)先采用正火。正火的冷卻速度u正火u 退火退火的冷卻速度；正火可得到的組織相對(duì)細(xì)，強(qiáng)度和硬度相對(duì)稍高）a、用途：主要用于鋼件加工時(shí)的“ 預(yù)先熱處理”b、目的：軟化鋼材以利切削加工；消除內(nèi)

29、應(yīng)力以防止工件變形；細(xì)化粒，改善組織，為零 件的最終熱處理做好準(zhǔn)備。3、淬火 ：是將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，快速冷卻水冷或油冷）的熱處理工藝。 、回火的種類(lèi)： 按溫度范圍不同分為三類(lèi)）1）、低溫回火 ：回火溫度范圍為 150-250 ；、低溫回火的目的與用途：可使鋼件具有高硬度和高耐磨性。主要用于各種切削工 具 中溫回火 ：回火溫度范圍為350-500 ；s 及一定的韌性 k 和硬度 HB。主要用于、作用與用途：可使鋼件具有較高的彈性極限e、屈服點(diǎn) 各種彈簧和模具等 3）、高溫回火 ：500 -650；看 p12 中）10 / 24 、目的與用途：可使鋼件具有強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性都較

30、好的綜合力學(xué)性能；廣 泛用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床等機(jī)械中的重要結(jié)構(gòu)零件，如各種軸、齒輪、連桿、高強(qiáng)度螺 栓等 調(diào)質(zhì)處理淬火后再加高溫回火的熱處理工藝，稱(chēng)。三）、表面熱處理 1、表面熱處理的方法有：表面淬火和化學(xué)熱處理 1）、表面淬火： 將鋼的表面快速加熱到淬火溫度，并隨即噴水快速冷卻，這一方法稱(chēng)。先將鋼調(diào)質(zhì)處理再表面淬火而后低溫回火）1）、特點(diǎn)與用途： 看 p12 下）a、特點(diǎn)： 不改變鋼件表面的成分，只改變表面的組織，心部組織、性能不變，表層具有高硬度和高耐磨性。 b、用途：如1、感應(yīng)加熱表面淬火）用于中碳鋼、中碳低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼件的表面淬火，如廣泛用于汽車(chē)、拖拉機(jī)和工程機(jī)械中的齒輪、軸類(lèi)等。也

31、可用于高碳鋼、低合金鋼制造的工具和量具，以及鑄鐵冷軋輥等。如2、火焰加熱表面淬火：用乙炔 - 氧焰或煤氣 - 氧焰，將工件表面快速加熱到淬火溫度，立即噴水冷卻的淬火方法。適合大型工 件，如大模數(shù)的齒輪等設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，但加熱易過(guò)熱，淬火質(zhì)量不穩(wěn)定）2）、化學(xué)熱處理是向工件表面深入某種元素的熱處理工藝。包括：滲碳、滲氮 氮化）、碳氮共滲 氰化）、滲金屬等。）滲氮：是向工件表面滲入氮原子的熱處理工藝。滲氮用鋼大都含有 Gr Mo Al V 等元素 如 38Gr MoAlA）通過(guò)滲氮可使工件表層形成氮化膜，使鋼表面具有高的硬度、耐磨性和耐蝕性。工件心 部的塑性和韌性，要在滲氮之前，通過(guò)調(diào)質(zhì)處理獲得

32、。）材料包括：金屬材料、復(fù)合材料、非金屬材料 二、金屬材料 看 P13上）* 金屬材料包括： 1、鐵 純鐵） ；等；2、黑色金屬 以鐵為基的合金）：如鋼、鑄鐵、鐵合金3、非鐵合金 有色金屬） 如銅及其合金、鋁及其合金、鉛及其合金等 * 1）、 鋼的分類(lèi)： 1）非合金鋼 碳鋼）含碳量 C2.11 的鐵碳合金； 2）低合金鋼； 3）合金鋼 ；一）、非合金鋼 碳鋼）：* 包括： 1、碳素結(jié)構(gòu)鋼； 2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼1、 、鋼牌號(hào)的表示方法：Q+ 質(zhì)量等級(jí)符號(hào) +脫氧方法符號(hào)質(zhì)量等級(jí)有： A 級(jí)最低級(jí)）、 B、C、D 級(jí)最高級(jí)）脫氧方法符號(hào)：F沸騰鋼）、 b半鎮(zhèn)靜剛）、 Z鎮(zhèn)靜鋼，Z 一般省略不標(biāo)）、

33、 TZ五種）例： 、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)有：兩位數(shù)）表示。wc=45 1/10 4 =0.45 10、15、20、25、 30 、35、 40、 45、50、55、60、65、70、 75、80、85；按含碳量不同可分為三類(lèi)：1）低碳鋼 性能與用途：強(qiáng)度低但塑性好，冷沖壓及焊接性能良好，在化工設(shè)備中廣泛用。特例： 05 F、08F、10F、15F、20F）05、08、性能與用途：鋼的強(qiáng)度與塑性適中，焊接性能較差，不適宜制造設(shè)備殼體，用造 機(jī)械的零件如：軸、齒輪、連桿等。45 鋼用的最廣。性能與用途：鋼的強(qiáng)度、硬度均較高，塑性差，常用制造彈簧。常用 鋼。65、70 20g( 鋼板 鍋爐用鋼；16

34、Q(16q _橋梁用鋼 2C 、3C、4 C、5 C 等 船舶用鋼。二）、低合金鋼： 包括：低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、低合金耐候鋼、低合金 專(zhuān)用鋼） 看 P13 下）、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào) ：Q295 、Q345最常用）、 Q390 、Q420、Q460；a）、 Q295質(zhì)量等級(jí)有 A、B 級(jí)）；b）、 Q345、Q390 與 Q420）都有 A、 B、 C 、D、 E 級(jí)）；c）Q460C 、D、 E 級(jí)）。2）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的用途：P13 下）廣泛用于橋梁、船舶、車(chē)輛、鍋爐、化工容器 和輸油管等。 用途舉例見(jiàn) P14 表 1-1）三）、合金鋼 看 P13P14）1、合金鋼牌號(hào)的表示方法：含碳量

35、數(shù)字 +合金元素符號(hào) +合金元素含量數(shù)字 含碳量 數(shù)字為 兩位數(shù) 時(shí)：表示平）數(shù)字 表示含合金元素平均均含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 萬(wàn)分?jǐn)?shù) ，為 一位數(shù) ）質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 百分?jǐn)?shù) ，當(dāng)合時(shí)表示平均含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 千分?jǐn)?shù) 。）金元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5 時(shí)不標(biāo)數(shù)字。例： 40Cr 合金調(diào)質(zhì)鋼 -中碳 ）平均含碳 wc=40 1/104=0.40 ；平均含鉻 wcr1.5 例： 1Cr18 Ni9Ti 屬高合金鋼 鉻鎳不銹鋼 18 - 8 型鋼，又叫 奧氏體不銹鋼）1-表示平均含碳 wc=1 1/103 =0.1 。12 / 24 2Cr 18-表示平均含鉻 wcr=18 1/10 =18。等。Ni9-表示平均含鎳

36、 wNi=9 1/10 2=9。Ti- 表示平均含鈦 wTi1.5 ；2、合金鋼的種類(lèi)： 合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、滾動(dòng)軸承鋼、不銹鋼、耐熱鋼等。1）滲碳鋼 -含 低碳1）滲碳鋼的性能與用途：經(jīng)滲碳 +淬火 +低溫回火后使用，具有外硬內(nèi)韌的性能，用于制造承受強(qiáng)烈沖擊載荷和摩摖磨損的零件，如汽車(chē)、拖拉機(jī)中的變速齒輪，內(nèi)燃機(jī)上的凸輪軸，活塞銷(xiāo)等。 讓學(xué)生回答）2）碳素滲碳鋼的牌號(hào) ：15滲碳）、 20合金滲碳鋼的牌號(hào)： 20 Cr、20 Cr M n Ti應(yīng)用最廣泛）、 20 M n V B 等調(diào)質(zhì)鋼 包括碳素調(diào)質(zhì)鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼兩類(lèi)） - 含中碳1）調(diào)質(zhì)鋼的性能與用途：經(jīng)調(diào)質(zhì)后使用，具有良好的綜合機(jī)

37、械性能，廣泛用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床上的軸、齒輪、連桿、螺栓、螺母等是機(jī)械零件用鋼的的主體。生回答）、45( 調(diào)質(zhì) 、 50( 調(diào)質(zhì)- 價(jià)廉3）合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào) :40 Cr35Si M n、35 Cr M o、40 M n B 等 40 Cr、是典型鋼種，用于制造一般尺寸的重要零件）提問(wèn)各鋼號(hào)各項(xiàng)的含義？）3）、滾動(dòng)軸承鋼 P14）1）滾動(dòng)軸承鋼的用途：用于制造滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外圈以及滾動(dòng)體，還可制造模具、量具等工具。+ Cr 元素符號(hào) +含鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 千分?jǐn)?shù) +其他合金元素符號(hào)， 碳的含量不標(biāo)出。 含碳 wc1.0 ）例：G Cr15 表示含 wcr=15 1/10 3=1.5 ， G

38、表示滾動(dòng)軸承用鋼 。 不銹鋼只能夠抵抗空氣、蒸汽和水等弱腐蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼，稱(chēng)為。耐酸鋼能抵抗酸、堿、鹽等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼，稱(chēng)為。日常習(xí)慣上把不銹鋼和耐酸鋼不銹鋼）1）不銹鋼按化學(xué)成分分類(lèi) ：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼當(dāng)不銹鋼中含鉻量 wcr11.7 時(shí)才具有耐腐蝕性 ；含碳量 wc越低，耐腐蝕性越高，但強(qiáng)度、硬度就越低。大多數(shù)含碳量 wc=0.1 -0.2 ；但做刃具的不銹鋼，含碳量則較高，wc=0.85 -0.95 ，以保證具有足夠的強(qiáng)度和硬度。2）、鉻不銹鋼的牌號(hào) ：1 Cr13、2 Cr13、3Cr13、4Cr13、 1 Cr17、7 Cr17 屬鐵素體 ）8 Cr17 等 提問(wèn)：各鋼號(hào)

39、含碳、含鉻量是？1 Cr17含碳 wc=1 1/10 3=0.1 ，含3）鉻鎳不銹鋼 奧氏體不銹鋼）的牌號(hào)： wcr=17 1/10 2=17 ；0 Cr19Ni9、 1Cr19Ni9 、 1Cr18Ni9 Ti、00Cr18 Ni11、0Cr18 Ni10 等0表示平均含碳量 0.03 wc0.08 ； 低碳）00表示平均含碳量 wc0.03 ； 微碳）4）不銹鋼的用途： 、1 Cr13、 2 Cr13、3Cr13、4Cr13、7 Cr17 的耐腐蝕性差，主要用于弱腐蝕性條件13 / 24 下工作的機(jī)械零件、工具、，如汽輪機(jī)葉片、閥門(mén)零件、量具、軸承、醫(yī)療器械 等。 、抗氧化鋼常用牌號(hào)： 0

40、 Cr19Ni9、 3Cr18 M n 12 Si 2 N 等 (b 抗氧化鋼性能與用途：在高溫下有較好的抗氧化性和一定的強(qiáng)度?？捎糜陂L(zhǎng)期在燃燒 環(huán)境中工作、有一定的強(qiáng)度的零件，如各種加熱爐底板，滲碳箱等； 熱強(qiáng)鋼牌號(hào)： 1 Cr13、1Cr18Ni9 Ti、1 Cr5 M o、1 Cr11 Mo V 等 b）熱強(qiáng)鋼性能與用途：高溫下有一定的抗氧化能力和較高的強(qiáng)度以及良好組織穩(wěn)定性?？捎糜谄啓C(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子和葉片，鍋爐過(guò)熱器、內(nèi)燃機(jī)的排氣閥、石油裂解管等零 件。 看 P15中 ，讓學(xué)生回答）四）、鑄鐵 自學(xué)）含碳量 wc2.11 的鑄造鐵、碳硅的合金，稱(chēng)。1、鑄鐵的性能與用途： 與鋼相比，

41、鑄鐵含碳 C、Si 量高，雜質(zhì) S 、P 較多，組織中有石墨。因此，鑄鐵的力學(xué)性能 bL、 與 、AVK）比鋼低得多 , 但鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性、減振性、耐磨性、切削加工性 以及低的缺口敏感性等，而且生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。2、鑄鐵的分類(lèi)：按石墨形態(tài)不同鑄鐵分類(lèi)為：灰口鑄鐵 鑄鐵 RuT）HT）、球墨鑄鐵 、 蠕墨1）灰口鑄鐵 牌號(hào)有 :HT150、HT200、HT250 (a 牌號(hào)的表示 ：HT ( 灰鐵兩字漢語(yǔ)拼音字首 + 數(shù)字 用途：可作為承受中等載荷的零件如機(jī)座、支架、箱體、刀架、床身、軸承座、工作臺(tái)、帶輪、法蘭、泵體、閥體、管路附件工作壓力不大）、飛輪、電動(dòng)機(jī)

42、座等。2）、球墨鑄鐵 牌號(hào)有： QT40018、QT40015、QT45010 QT50007、QT60003、QT70002、QT80002、QT90002 牌號(hào)表示法：+數(shù)字 bLmin 最低抗拉強(qiáng)度值MPa）+ 數(shù)字 min 最低延伸QT球鐵兩字漢語(yǔ)拼音字首）率值）例： QT60003 球墨鑄鐵， bLmin=600MPa， min=3 ； 用途：可制作載荷大，受力復(fù)雜的零件，如汽車(chē)、拖拉機(jī)曲軸、連桿、凸輪軸，部分磨床、銑床、車(chē)床的主軸、機(jī)床蝸桿、渦輪，軋鋼機(jī)軋輥，大齒輪，汽缸體，橋式起重機(jī)大小 滾輪等 可鍛鑄鐵 KT） 石墨形態(tài)為團(tuán)絮狀，看圖1-2c ） 牌號(hào)有：例 1：黑心可鍛鑄鐵

43、鐵素體） KTH300- 06 bLmin= MPa， min6 ； 用途：制作彎頭、三通管件、中低壓閥門(mén)。例 2 ：珠光體可鍛鑄鐵 KTZ450-06 bLmin=450 MPa， min6 ；用途：可制載荷較高和耐磨損零件，如曲軸、凸輪、連桿、齒輪、活塞環(huán)、搖臂、軸套、耙片、萬(wàn)向接頭、棘輪、扳手、傳動(dòng)鏈條、犁刀、礦車(chē)輪等 4）、蠕墨鑄鐵 RuT） 耐磨鑄鐵 包括：抗磨鑄鐵、低合金白口鑄鐵、普通白口鑄鐵、中錳球墨鑄鐵、冷硬鑄鐵）b）減摩鑄鐵 高磷鑄鐵、釩鈦鑄鐵）c）耐熱鑄鐵 耐蝕鑄鐵 鋁及其鋁合金、銅及其合金、鉛及其合金、滑動(dòng)軸承合金如錫基軸承合金 又稱(chēng)錫基巴氏合金 ZSn Sb 11Cu6

44、 ）制軸瓦、軸承襯）四、非金屬材料 自學(xué)）：1、無(wú)機(jī)非金屬材料： 如陶瓷、搪瓷、玻璃等）2、有機(jī)非金屬材料： 找學(xué)生回答）選擇化工設(shè)備用的鋼材，除應(yīng)考慮容器的工作壓力、溫度和介質(zhì)的腐蝕外，還要考慮鋼材的加工工藝和價(jià)格等。（一）選材的基本原則：GB1501998 規(guī)1、化工容器用鋼一般使用鎮(zhèn)靜鋼，若是受壓元件用鋼應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)定。2、化工容器應(yīng)優(yōu)先選用低合金鋼。按強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，若使用低合金鋼的壁厚可比使用碳 鋼減薄 15 以上，則可采用低合金鋼，否則采用碳鋼。a、中低壓容器一般可選用屈服強(qiáng)度S=250、300、350 MPa 級(jí)別的普通低低合金鋼。b、直徑較大 Di 較大、壓力較高的中壓容器可選用

45、 S=400MPa的普通低合金鋼。C、高壓容器則宜選用 S=400500MPa的普通低低合金鋼。3、化工容器用鋼應(yīng)有足夠的塑性、適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和良好的沖擊韌性。故壓力容器用鋼板的伸長(zhǎng)率 必須） 14 。當(dāng) 18 時(shí)，加工時(shí)要特別注意。一般鋼材沖擊韌性 AKV 5060J/ 2 為宜。4、不同的材料其彈性模量 E 值的大小相差不多，因此，按剛度設(shè)計(jì)的容器 如外壓容器）不宜采用強(qiáng)度過(guò)高的材料，選 Q235為宜。 13 頁(yè)）5、對(duì)于使用場(chǎng)合為強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的，應(yīng)選用耐腐蝕的不銹鋼，且盡量使用鉻鎳不銹鋼鋼種。6、高溫容器用鋼應(yīng)選用耐熱鋼，以保證抗高溫氧化和高溫蠕變。a、蠕變長(zhǎng)期在高溫下工作的容器，材料內(nèi)部的應(yīng)

46、力 S 時(shí)，容器會(huì)發(fā)生緩慢的、連續(xù)不斷的塑性變形，即所謂蠕變。長(zhǎng)期的蠕變將使設(shè)備產(chǎn)生過(guò)大的塑性變形，最終導(dǎo)致破壞。）b、材料產(chǎn)生蠕變的溫度 : 當(dāng)碳鋼 t 350，合金鋼 400時(shí)，就應(yīng)考慮蠕變問(wèn)題。7、低溫容器 工作溫度 tw-20 的設(shè)備） 用鋼應(yīng)考慮鋼材的低溫脆性問(wèn)題。選材時(shí)首先考慮鋼種在低溫時(shí)的沖擊韌性。要求在 -19.99 0作夏比 (V 型缺口，且橫向取樣）低溫沖擊實(shí)驗(yàn)。?并要求： 20R 的低溫沖擊功 A KV 18 J ；16MnR 、 15MnVR 的低溫沖擊功 A KV 20 J ；15 / 24 15MnVNR 、 18MnM0NbR 、 13MnNiM0NbR 的低溫沖

47、擊功 A KV27 J ； 1-5 金屬材料的腐蝕與防護(hù) P19）一、腐蝕 金屬材料在周?chē)慕橘|(zhì)作用下發(fā)生破壞稱(chēng)為。二、腐蝕的類(lèi)型 ：一）按腐蝕特征分類(lèi)為： 1 、均勻腐蝕；2、局部腐蝕 包括：區(qū)域腐蝕、點(diǎn)蝕、晶間腐蝕等）二）、按腐蝕機(jī)理分類(lèi)為： 1 、化學(xué)腐蝕 ：指金屬與干燥的氣體或非電解質(zhì)溶液產(chǎn)生化學(xué)作用引起的腐蝕。1）化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)：腐蝕過(guò)程中無(wú)電流產(chǎn)生，且溫度越高，腐蝕介質(zhì)濃度越大，腐蝕速度越快。2、電化學(xué)腐蝕 ：是指金屬與電解質(zhì)溶液產(chǎn)生電化學(xué)作用引起的腐蝕。金屬在酸、堿、鹽 溶液、土壤、海水中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕）1）電化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)： 腐蝕過(guò)程中有電流的產(chǎn)生。三、防腐的措施 P20

48、）1、隔離腐蝕介質(zhì) P20）2、電化學(xué)保護(hù)： P21）陰極保護(hù)法 多用）陽(yáng)極保護(hù)法 3、緩蝕劑保護(hù)： 多用于酸洗操作和循環(huán)冷卻水的水質(zhì)處理中）。陽(yáng)極型緩蝕劑陰極型緩蝕劑混合型緩蝕劑六、課堂練習(xí)：1、何謂鋼的熱處理？2、鋼的普通熱處理包括哪幾種？表面熱處理有哪幾種？3、何謂鋼的調(diào)質(zhì)處理？ 4 、何謂材料的力學(xué) 1Cr18 Ni9 Ti 、25、45、60、65、70 七、課堂總結(jié)1、鋼的分類(lèi)：非合金鋼 碳鋼）含碳量 C2.11 的鐵碳合金。1、 、鋼牌號(hào)的表示方法：Q+ 質(zhì)量等級(jí)符號(hào) +脫氧方法符號(hào) Q 195、Q215、Q235、Q255、Q275(次鋼號(hào)不分質(zhì)量等級(jí) 2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：1）

49、、鋼牌號(hào)的表示方法：以鋼中平均含碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分?jǐn)?shù)兩位數(shù)）表示。3、低合金鋼高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)：Q295 、Q345最常用）、 Q390 、Q420、Q460 ；4、合金鋼的種類(lèi)：合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、滾動(dòng)軸承鋼、不銹鋼、耐熱鋼等。1）合金鋼牌號(hào)的表示方法：16 / 24 含碳量數(shù)字 +合金元素符號(hào) +合金元素含量數(shù)字 含碳量數(shù)字為兩位數(shù)時(shí)：表示平）數(shù)字表示含合金元素平均均含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，為一位數(shù)）質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)，當(dāng)合時(shí)表示平均含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)。）金元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5 時(shí)不標(biāo)數(shù)字。2）鉻鎳不銹鋼 奧氏體不銹鋼）的牌號(hào)：0 Cr19Ni9 1Cr19Ni9 1Cr18Ni9

50、Ti、 00 Cr18 Ni11、 0 Cr18 Ni 10 等 0表示平均含碳量 0.03 wc0.08 ； 低碳）00表示平均含碳量 wc0.03 ； 八、作業(yè) P22 思考題： 1-10(答案 P11、1-11 答案 P12）、 1-12答案 P12）、 1-13答案 P12）、 1-14、1-17答案 P18- P19 ）、1-19安全性能的要求 1）、化工設(shè)備用材具有足夠的強(qiáng)度 2）、化工設(shè)備用材具有良好的韌性 3）、具有足夠的剛度和抗失穩(wěn)能力 4）、具有良好的抗腐蝕性 5）、具有可靠的密封性 二）工藝性能要求 1）、達(dá)到工藝指標(biāo) 2）、生產(chǎn)效率高、消耗低 三）使用性能要求 經(jīng)濟(jì)性能

51、要求盡量減少 化工設(shè)備的 基建投資和日常維護(hù)、操作費(fèi)用2、 化工容器結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) 看 P4 圖 1-1 ）3、化工容器與設(shè)備的分類(lèi) 看 P4-P5），安全運(yùn)行，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。4、按承壓方式分類(lèi)：1）、 內(nèi)壓容器 - P 內(nèi)P 外） 2 ）、 不同分類(lèi)為：低壓容器 中壓容器 代號(hào) M） 1 6 MPa P 10 m Pa 高壓容器 代號(hào) H） 10 mPa P 100 mPa超高壓容器 代號(hào) U） P100 mPa；6、按容器的相對(duì)壁厚分類(lèi)：1）薄壁容器： D0Di 1.2 或 n /Di 0.1 ；17 / 24 1.2 或 n /Di 0.1 ；7、力學(xué)性能 即機(jī)械性能） 指材料在外

52、力的作用下所表現(xiàn)出來(lái)的性能。包括：強(qiáng)度、剛度、硬度、塑性、韌性、疲勞等）1）、強(qiáng)度 反映材料在外力的作用下抵抗破壞的能力。破壞的兩種情況指：a 發(fā)生較大的塑性變形； b 發(fā)生斷裂破壞。）A、反映材料強(qiáng)度的數(shù)量指標(biāo)有：1）屈服點(diǎn) S2）強(qiáng)度極限 bbL 和抗壓強(qiáng)度 bY 脆性材料鑄鐵的強(qiáng)度指標(biāo)有抗拉強(qiáng)度2）剛度 - 反映材料在外力作用下抵抗彈性變形）變形的能力。3）、塑性 反映材料在外力作用下發(fā)生塑性變形而不破壞的能力。1）衡量材料塑性的指標(biāo)有：延伸率或稱(chēng)伸長(zhǎng)率 與 斷面收縮率 ） 5的材料稱(chēng)為塑性材料； 5的稱(chēng)為脆性材料；4）、硬度 - 反映金屬抵抗比它更硬物體壓入其表面的能力。、HB- 布氏

53、硬度：HBS實(shí)驗(yàn)時(shí)用鋼球壓頭 HBW 實(shí)驗(yàn)時(shí)用硬質(zhì)合金球 b、洛氏硬： HRA 、 HRB 、HRC ； ；用錐形金剛石壓頭做測(cè)試） A、B、C 指洛氏硬度的標(biāo)度）HRA 用于度量極硬材料表面承壓能力 HRB 用于度量較軟材料的表面承壓能力 HRC 用于度量很硬材料的表面承壓能力如硬質(zhì)合金、表面淬硬層、滲碳層）如有色金屬，退火、正火鋼等）如淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等，多用于鋼件熱處理的檢查）5）、沖擊韌性指材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。 沖擊韌性指標(biāo)為沖擊韌度A kV ； A kV 的單位： J/cm2 ； 脆性轉(zhuǎn)變溫度材料的沖擊韌性隨溫度的下降而減少，當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟葧r(shí)沖擊韌性發(fā)生劇降，這時(shí)材料呈

54、脆性，該溫度稱(chēng)為。 交變載荷機(jī)械零件 如軸、齒輪、彈簧等）經(jīng)常受到大小不同和方向變化的載荷作用，這種載荷稱(chēng)為。載荷的大小和方向隨時(shí)間的變化而變化，這種載荷稱(chēng)為交變載荷）6）、疲勞機(jī)械零件 指材料）在交變載荷的的作用下，當(dāng)引起的交變應(yīng)力交b , 甚至 交e 彈性極限的情況下，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后，并無(wú)明顯的外觀變形卻突然發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱(chēng)為材料的疲勞。8、低壓容器 毒性程度為極度和高度介質(zhì)且 PV0.2 MPa.M 3），為類(lèi)；9、低壓容器 毒性程度為極度和高度介質(zhì)且 PV0.2 MPa.M 3），為類(lèi)；10、GB150-1998鋼制壓力容器它是以彈性失效 內(nèi)壓容器）和失穩(wěn)失效 外壓容器）為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，

55、采用最大主應(yīng)力理論 即第一強(qiáng)度理論也即最大拉應(yīng)力理論）。適宜設(shè)計(jì)壓力 P：01MPa P 35 MPa, 真空度 0.02 MPa 適宜設(shè)計(jì)溫度 t ：根據(jù)材料的使用溫度確定，可以從-196 至鋼材的蠕變限用溫度11、JB4732 -1995 鋼制壓力容器分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)適宜設(shè)計(jì)壓力 01MPa P 100 MPa , 真空度 0.02 MPa ；低于以鋼材蠕變控制其許用應(yīng)力強(qiáng)度的相應(yīng)溫度，最高不超過(guò) 475 ；12、按安全技術(shù)管理分類(lèi)法將壓力容器劃分為三類(lèi)的依據(jù)是什么？答：是容器的P.V、材料的抗拉強(qiáng)度b L 、壓力容器品種即壓力容器的作用）、介質(zhì)危害的程度；18 / 24 13、熱處理指將鋼在

56、固態(tài)下加熱到給定的溫度，經(jīng)過(guò)保溫，然后按選定的冷卻速度冷卻，以改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需的性能的一種工藝，稱(chēng)14、熱處理的分類(lèi)：1）、普通熱處理：包括：退火、正火、淬火、回火等）氮化）、碳氮共滲氰化）、滲金屬2）、表面熱處理：表面淬火、化學(xué)熱處理、 按零件生產(chǎn)工藝，熱處理又可分類(lèi)為： 1 ）、預(yù)先熱處理；2）、最終熱處理；4）、回火 : 是將淬火后的鋼件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，出爐空冷至室溫的工藝。 中溫回火：回火溫度范圍 350- 500 ；3）、高溫回火：500- 650 ；5）調(diào)質(zhì)處理 淬火 +高溫回火的熱處理工藝；15、鋼牌號(hào)的表示方法：Q+ 質(zhì)量等級(jí)符號(hào) +脫氧方法符號(hào)質(zhì)

57、量等級(jí)有：A 級(jí)最低級(jí)）、 B、C、D 級(jí)最高級(jí)）脫氧方法符號(hào)：F沸騰鋼）、 b半鎮(zhèn)靜剛）、 Z 鎮(zhèn)靜鋼， Z 一般省略不標(biāo)）、TZ五種）例： Q235 AF ）16、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)有：10、15、20、25、 30 、 35、 40、 45、50、 55、60、65、 70、75、80、85；按含碳量不同可分為三類(lèi)：1）低碳鋼 05、08）10、15、20、25、含碳量 wc0.25 ；如： 05 F、08F、10F、15F、20F）05、 08、2）中碳鋼 30、35、40、 45、50、55、 60 含碳量 0.30 wc 0.60 ；3）高碳鋼 65、70、75、 80、85含碳

58、量 wc0.65 ； 20g( 鋼板 鍋爐用鋼；16Q(16q _ 橋梁用鋼2C 、 3C、4 C、5 C 等 船舶用鋼。17、低合金鋼：低合金指鋼中合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù) wMe5(1、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)：Q295 、Q345 最常用）、 Q390 、Q420 、Q460 ；a）、 Q295 質(zhì)量等級(jí)有 A、B 級(jí)）；b）、 Q345 、Q390 與 Q420）都有 A 、 B、 C 、D、 E 級(jí)）；c）Q460C 、D、 E 級(jí)）。18、合金鋼1）、合金鋼牌號(hào)的表示方法：含碳量數(shù)字 +合金元素符號(hào) +合金元素含量數(shù)字 含碳量數(shù)字為兩位數(shù)時(shí)：表示平）數(shù)字表示含合金元素平均1.5 均含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，為一位數(shù)）質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)，當(dāng)合時(shí)表示平均含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)。）金元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)不標(biāo)數(shù)字。19 / 24 40C r 合金調(diào)質(zhì)鋼 -中碳）平均含碳wc=40 1/104 =0.40 ；平均含鉻 wcr 1.5 1 C r 18 Ni9 Ti 屬高合金鋼 鉻鎳不銹鋼 18 - 8 型鋼，又叫奧氏體不銹鋼1-表示平均含碳wc =1 1/103 =0.1 。等。Cr 18-表示平均含鉻wcr=18 1/102=18Ni9- 表示平均含鎳wNi=9 1/102