化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)容器設(shè)計(jì)

第三篇化工容器

第一章化工設(shè)備常用金屬和非金屬序言重要性（硫酸泵葉輪、不銹鋼）第一節(jié)碳鋼和鑄鐵第二節(jié)合金鋼第三節(jié)有色金屬及其合金第四節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)第五節(jié)非金屬材料

第六節(jié)管路連接件和閥門第一節(jié)鐵碳合金—碳鋼和鑄鐵1.1碳鋼與鑄鐵都是由鐵（95%以上）和碳（0.05~4%）所組成的合金。1.1.1鐵：組成鐵碳合金的鐵具有兩種晶格結(jié)構(gòu)，910℃以下為α-鐵；910℃以上為γ-鐵，二者互為同素異構(gòu)體。1.1.2碳：碳在鐵碳合金中的存在形式有三種：①碳溶解在鐵中形成固溶體，即在α-鐵中叫鐵素體，在γ-鐵中叫奧氏體。②鐵與碳形成的化合物，當(dāng)碳不能全部溶于鐵素體或奧氏體時(shí)，“剩余”的碳與鐵將形成碳化鐵（滲碳體）※通常將碳含量2.11%作為鋼與鑄鐵的分界，〈2.11%叫鋼，〉2.11%叫鑄鐵。③碳以石墨狀態(tài)單獨(dú)存在，特別碳含量較高時(shí)。

1.2碳鋼與鑄鐵的不同：1.2.1在組織上有兩點(diǎn)不同:①碳含量不同，碳含量小于2.11％的是鋼，大于2.11％的是鑄鐵；②碳的存在形式不同,鋼中的碳只有兩種存在形式，而鑄鐵中的碳除形成Fe3C和溶入固溶體外，總有部分碳以石墨狀態(tài)存在。1.2.2性能上有四點(diǎn)區(qū)別：①鋼有良好塑性，鑄鐵是典型脆性材料；②鋼的抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度相同，鑄鐵抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度；③鋼可進(jìn)行壓力加工和焊接，鑄鐵適于鑄造；④鋼的減震、摩擦性能不如鑄鐵；※碳含量的不同是使鋼具有不同性能的主要原因，而影響鑄鐵性能的主要是石墨化程度與石墨的形狀。1.3鋼的熱處理1.3.1熱處理的概念（就是以消除鋼材的某些缺陷成改善鋼材的某些性能為目的，將鋼材加熱到一定的溫度，然后以不同的速度冷卻下來的一種操作。）1.3.2生產(chǎn)中常見的幾種熱處理操作①退火和正火退火是將零件放在爐中，緩慢加熱至某一溫度（如圖），經(jīng)過一段時(shí)間的后，隨爐或埋入砂中緩慢冷卻。退火可以消除冷加工導(dǎo)致的硬化，恢復(fù)材料的良好塑性，可以細(xì)化鑄焊工件的粗大晶粒，改善零件的機(jī)械性能；可以消除殘余應(yīng)力，防止工件變形。正火只是在冷卻速度上與退火不同。退火是隨爐緩冷，而正火是在空氣中冷卻。經(jīng)過正火的零件，有比退火為高的強(qiáng)度與硬度。②淬火和回火淬火是先將工件加熱至相變溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后快速冷卻。目的是獲得馬氏體以提高工件的硬度和耐磨性。為了消除淬火后工件的內(nèi)應(yīng)力，并降低材料的脆性，鋼件在淬火后，幾乎總是跟進(jìn)回火。所謂回火，就是把淬火后的鋼件重新加熱至一定溫度，經(jīng)保溫?zé)负笤傩欣鋮s的一種熱處理操作。根據(jù)工件使用目的要求的不同，回火的加熱溫度有三種：※淬火加高溫回火由于可以提高鋼材的機(jī)械性能，所以稱為調(diào)質(zhì)處理。

③化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理就是把鋼放入一些介質(zhì)內(nèi)（如碳粉）加熱到一定的溫度，使介質(zhì)原子滲透到鋼內(nèi)改變鋼表層的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)從而使鋼件表面具有某些特殊性能。如碳原子可以提高鋼表面耐磨性，鋁原子可以提高鋼的抗高溫氧化性?！鶝Q定金屬材料性能的因素有三：化學(xué)組成、組織結(jié)構(gòu)、熱處理狀態(tài)，這三者相互影響不能分割。1.4碳鋼的分類、牌號、性能、品種與應(yīng)用1.4.1碳鋼的分類與牌號①按含碳量的多少，碳鋼分為下面三種低碳鋼

含碳量小于0.3％，是鋼中強(qiáng)度較低、塑性最好的一類。冷沖壓及焊接性好，用于制造化工容器及負(fù)荷不大的機(jī)械零件。

中碳鋼

含碳量在0.3—0.6％之間，鋼的強(qiáng)度與塑性適中，可用適當(dāng)?shù)臒崽幚慝@良的綜合機(jī)械性能，適于制作軸、齒輪、高壓設(shè)備頂蓋等重要零件。高碳鋼含碳在0.6以上，鋼的強(qiáng)度及硬度均較高，塑性較差，用來制作彈簧、鋼絲繩等。②按鋼的質(zhì)量，碳鋼有普通的和優(yōu)質(zhì)的兩種?！捌胀ā迸c“優(yōu)質(zhì)”的主要區(qū)別是有害雜質(zhì)硫（引起鋼的熱脆）和磷（引起鋼的冷脆）的控制松嚴(yán)程度不同，和鋼材出廠時(shí)檢驗(yàn)項(xiàng)目和保證條件不同。這類鋼屬普通碳素鋼，共有五個(gè)鋼號（不包括質(zhì)量等級與脫氧程度）。Q275、Q255、Q235、Q215、Q195※P107頁①②③條優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼共31個(gè)鋼號見※P150頁表8-21.4.2碳鋼的性能（機(jī)械性能、制造工藝性能、耐蝕性）1.5鑄鑄鐵鐵從化化學(xué)學(xué)成成分分看看，，鑄鑄鐵鐵中中碳碳與與硅硅的的含含量量要要高高于于鋼鋼，，硫硫磷磷雜雜質(zhì)質(zhì)的的控控制制也也比比較較松松。。一一般般組組成成如如下下：：C2-4.5%；；Si0.5-3.5%；；Mn0.5-1.5%；；P0.1-1.0%；；S〈〈0.15%從組組織織結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上看看，，由由鋼鋼的的基基體體與與散散布布在在其其中中的的石石墨墨組組成成。。①灰灰口口鑄鑄鐵鐵（（HT-））如如牌牌號號為為HT150——330的的灰灰口口鑄鑄鐵鐵，，表表示示抗抗拉拉強(qiáng)強(qiáng)度度為為150MPa，，抗抗彎彎強(qiáng)強(qiáng)度度為為330MPa；；；；灰灰鑄鑄鐵鐵可用用來來制制造造常常壓壓容容器器，，但但是是其其工工作作溫溫度度不不能能超超過過250；；②球球磨磨鑄鑄鐵鐵（（QT-））其其強(qiáng)強(qiáng)度度較較高高，，可可以以代代替替鋼鋼材材，，常常用用來來制制造造壓壓縮縮機(jī)機(jī)的的曲曲軸軸等等形形狀狀復(fù)復(fù)雜雜的的零零件件。。③耐耐蝕蝕鑄鑄鐵鐵、、④④耐耐熱熱鑄鑄鐵鐵、、⑤⑤可可鍛鍛鑄鑄鐵鐵鑄鐵鐵也也可可加加入入少少量量合合金金元元素素來來提提高高它它的的耐耐蝕蝕性性等等，，這這樣樣的的鑄鑄鐵鐵稱稱為為合合金金鑄鑄鐵鐵，，如如高高硅硅鑄鑄鐵鐵，，被被廣廣泛泛用用來來制制造造耐耐酸酸泵泵等等。。第二二節(jié)節(jié)合合金金鋼鋼2.1合合金金鋼鋼的的概概念念以改改善善鋼鋼材材的的性性能能為為目目的的，，在在碳碳鋼鋼中中特特意意加加入入某某些些合合金金元元素素所所得得到到的的鋼鋼。。2.2合合金金元元素素對對鋼鋼材材性性能能的的影影響響①降低鋼鋼材的臨臨界淬火火速度；；②增加鋼鋼組織的的分散度度；③提高鐵鐵素體的的強(qiáng)度；；④減少馬馬氏體的的脆性；；⑤提高鋼鋼材的高高溫強(qiáng)度度及抗氧氧化性能能；⑥增強(qiáng)鋼材材的耐蝕蝕性。2.3低低合金鋼鋼2.3.1合金金元素與與鋼號低合金鋼鋼中熔合合的合金金元素主主要是Mn、V、Nb、N、Cr、Mo等，含量量大多在在1％以下，，只有少少數(shù)低合合金鋼，，其合金金元素含含量可達(dá)達(dá)2—5％。加入入這些合合金元素素后，鋼鋼材的屈屈服限提提高并可可擴(kuò)大的的使用溫溫度范圍圍?！秃辖痄撲摰匿撎柼柺且凿撲撝刑己康娜f萬分?jǐn)?shù)的的數(shù)字為為首，后后邊依次次寫出所所熔入合合金元素素的元素素號及每每種元素素含量的的百分?jǐn)?shù)數(shù)；當(dāng)合合金元素素含量在在1.5%以下時(shí)，該元元素符號后不不注數(shù)字。當(dāng)當(dāng)合金元素含含量在（1.5％~2.5％）時(shí)，可在在該元素后面面注“2”……以此類類推。如09Mn2V，其含碳0.09％，含錳量為為2％，含礬量是是1.5%以下；或含錳錳量為1.5％~2.5％，含礬量是是1.5%以下。2.3.2分分類與應(yīng)用低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼（GB1519）這類鋼是供供焊接使用的的低碳含量的的低合金鋼。。合金結(jié)構(gòu)鋼（（GB3077）這類鋼鋼供壓力加工工和切削使用用。2.4高合金金鋼2.4.1不不銹鋼（價(jià)格格貴、炊具））不銹鋼中的主主要合金元素素是鉻、鎳、、鉬、鈦。它它們對鋼材的的性能影響如如下：鉻：不銹鋼的耐蝕蝕性主要來源源于鉻，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證明，當(dāng)鋼鋼中鉻含量超超過12％時(shí)時(shí)，鋼的耐蝕蝕性會大幅度度提高，所以以不銹鋼中的的鉻含量都在在12％以上上。鎳：：鎳可可擴(kuò)擴(kuò)大大不不銹銹鋼鋼的的耐耐蝕蝕范范圍圍，，特特別別是是提提高高耐耐堿堿能能力力。。鉬：：能提提高高不不銹銹鋼鋼對對氯氯離離子子的的抗抗蝕蝕能能力力。。鈦：：為防防止止焊焊接接用用不不銹銹鋼鋼發(fā)發(fā)生生晶晶間間腐腐蝕蝕而而加加人人的的元元素素。。2.4.2耐耐熱熱鋼鋼在原原油油加加氫氫、、裂裂解解、、催催化化設(shè)設(shè)備備中中，，常常用用許許多多耐耐高高溫溫的的鋼鋼材材，，如如裂裂解解爐爐的的溫溫度度可可達(dá)達(dá)650——800度度。。普普通通碳碳鋼鋼在在350時(shí)時(shí)會會顯顯著著的的蠕蠕變變。。高溫設(shè)設(shè)備對對鋼材材的要要求高高溫溫設(shè)備備對鋼鋼材的的要求求主要要是：：良好好的化化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性性與熱熱強(qiáng)性性。①化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性性化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性性或稱稱熱穩(wěn)穩(wěn)定性性，主主要是是指鋼鋼材抵抵抗高高溫氣氣體（（如O2、H2S、SO2等）腐蝕的的能力，但但主要是O2，即主要是是抗氧化性性。如果在在鋼中加入入Cr、Al、Si等合金金元素，被被氧化后，，該類元素素能在鋼材材表面能生生成一層致致密的氧化化膜，從而而避免氧的的繼續(xù)侵蝕蝕，也就提提高了鋼材材的熱穩(wěn)定定性。(2)熱強(qiáng)強(qiáng)性在一定熱穩(wěn)穩(wěn)定性的前前提下，鋼鋼材的高溫溫強(qiáng)度愈高高，蠕變過過程愈緩慢慢，即說明明其熱強(qiáng)性性愈好。為為了提高鋼鋼的熱強(qiáng)性性，通常采采用加入Cr、Mo、V、Ti等元素素，以強(qiáng)化化金屬金相相組織，提提高材料的的再結(jié)晶溫溫度。常用耐熱鋼鋼化工工設(shè)備上常常用的耐熱熱鋼，按耐耐熱要求的的不同，可可分為抗氧氧化鋼與熱熱強(qiáng)鋼。抗氧化鋼———主要能能抗高溫氧氧化，但強(qiáng)強(qiáng)度并不高高，常用作作直接受力力或受力不不大的零部部件，如爐爐管托架等等常用的的如Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr17Ti.熱強(qiáng)鋼———主要能抗抗蠕變，但但也有一定定的抗氧化化能力，常常用作高溫溫下受力的的零部件，，如爐管、、反應(yīng)器等等。常用的的有12CrMo,0Cr18Ni9.2.4.3低溫用鋼鋼在化工生產(chǎn)產(chǎn)中，有些些設(shè)備（如如深冷分離離、空氣分分離、潤滑滑油脫脂、、液化天然然氣貯存等等）常處于于低溫狀態(tài)態(tài)下工作，，因而其零零部件必須須采用能承承受低溫的的金屬材料料制造。普普通碳鋼在在低溫F（（-20度度以下）變變脆，沖擊擊韌性顯著著下降。對低溫用用鋼的基基本要求求是：具具有良好好的韌，，良好的的加工工工藝性能能和可焊焊性。為為保證這這些性能能，低溫溫鋼的含含碳量盡盡可能降降低，其其平均含含碳量為為0．08％--0.18%，再加加入含適適量的Mn、Nb、Ti、V、N等等元素以以改善鋼鋼的綜合合機(jī)械性性能。目前國外低溫溫設(shè)備用的鋼鋼材，主要是是以高鉻鎳鋼鋼為主，其次次是使用鎳鋼鋼、銅、鋁等等。第三節(jié)有色色金屬及其合合金3.1銅及及其合金3.2鋁及及其合金3.3鉛鉛3.4鈦鈦有色金屬具有有很多優(yōu)越性性，例如銅有有良好的導(dǎo)電電性和低溫韌韌性，鋁的相相對密度小，，鉛能防輻射射耐稀硫酸等等多種介質(zhì)的的腐蝕。3.1銅銅銅及其其合金金具有有很高高的導(dǎo)導(dǎo)熱、、導(dǎo)電電性和和塑性性。在在低溫溫下因因強(qiáng)度度提高高，沖沖擊韌韌性好好，常常用來來作低低溫設(shè)設(shè)備。。在大氣氣、水水及中中性鹽鹽、苛苛性堿堿中都都相當(dāng)當(dāng)穩(wěn)定定。在在不濃濃的硫硫酸、、亞硫硫酸、、乙酸酸、氫氫氟酸酸、稀稀的和和中等等濃度度的鹽鹽酸、、乙酸酸、氫氫氨酸酸和其其他非非氧化化性酸酸中也也有較較高的的穩(wěn)定定性。。在氮氮、鐵鐵鹽和和各種種濃度度的硝硝酸中中則不不耐蝕蝕。純銅又又稱紫銅。純銅銅塑性性好，，導(dǎo)電電性和和導(dǎo)熱熱性很很高，，在低低溫下下可保保持較較高的的塑性性和沖沖擊韌韌性，，多用用來做做深冷冷設(shè)備備和高高壓設(shè)設(shè)備的的墊片片；也也可以以用于于深度度冷凍凍分離離氣體體的裝裝置中中，如如制做做蒸發(fā)發(fā)器、、蒸餾餾釜、、蒸餾餾塔、、蛇管管、管管子、、離心心機(jī)的的轉(zhuǎn)鼓鼓等；；也可可以用用于有有機(jī)合合成及及有機(jī)機(jī)酸工工業(yè)。?；ど仙铣Ｓ糜玫淖献香~有有T2、T3、、T4、TUP（用用磷脫脫氧的的無氧氧純銅銅）等等四種種。銅與鋅鋅組成成的合合金叫叫黃銅。黃銅銅鑄造造性能能好，，機(jī)械械強(qiáng)度度比純純銅高高，價(jià)價(jià)格便便宜，，耐蝕蝕性也也高于于純銅銅，但但在中中性、、弱酸酸性介介質(zhì)中中，因因鋅易易溶解解而被被腐蝕蝕?；ど仙铣Ｓ糜玫狞S黃銅有有H80、、H68、、H62（（H后后的數(shù)數(shù)字代代表銅銅的平平均百百分含含量））等。。H80、、H68的塑塑性好好，可可在常常溫下下沖壓壓成形形做容容器的的零件件。H62在室室溫下下塑性性較差差，機(jī)機(jī)械強(qiáng)強(qiáng)度較較高，，價(jià)格格低廉廉，可可做深深冷設(shè)設(shè)備的的筒體體、管管板、、法蘭蘭及螺螺母等等。銅與與銀銀、、鋁鋁、、鉛鉛等等元元素素的的合合金金統(tǒng)統(tǒng)稱稱為為青青銅銅。。它它具具有有較較高高的的耐耐蝕蝕性性和和耐耐磨磨性性，，所所以以常常用用來來制制造造軸軸瓦瓦等等耐耐磨磨零零件件。。常常用用的的錫錫青青銅銅有有ZQSn6-6-3和和ZQSn10-1等等。。因錫價(jià)格格昂貴，，在銅基基合金中中加入鋁鋁、鐵、、鉛等得得到的青青銅稱無無錫青銅銅，它的的價(jià)格低低于錫青青銅，而而機(jī)械強(qiáng)強(qiáng)度和耐耐蝕耐磨磨性都好好。3.2鋁鋁鋁及其合合金鋁以以相對密密度小，，導(dǎo)熱導(dǎo)導(dǎo)電性好好而著稱稱。它的的塑性好好，強(qiáng)度度低，因因而壓力力加工性性能良好好，可以以焊接和和切削。。純鋁和和鋁合金金最高使使用溫度度為150℃℃。防銹銹鋁LF3、LFS、、LFll等使使用溫度度不超過過66℃℃。熔焊焊的鋁材材在0--196℃之之間沖擊擊韌性不不下降，，因此鋁鋁和鋁合合金很適適于制作作低溫設(shè)設(shè)備。鋁能耐硝硝酸、乙乙酸、碳碳酸氫氨氨和尿素素等的腐腐蝕，但但不耐堿堿及鹽水水的腐蝕蝕。化工工上常用用的工業(yè)業(yè)純鋁牌牌號有：：L2、、L3和和L4，，主要用用來制作作熱交換換器、塔塔、貯罐罐、深冷冷設(shè)備和和防止污污染產(chǎn)品品的設(shè)備備，如在在食品工工業(yè)中可可廣泛用用以代替替不銹鋼鋼做有關(guān)關(guān)的設(shè)備備。鋁和銅、、鎂的合合金叫硬硬鋁，它它的顯著著特點(diǎn)除除耐蝕性性好之外外，是強(qiáng)強(qiáng)度高。?；ど仙铣Ｒ杂灿蹭X棒料料制作受受力零件件，如深深冷設(shè)備備上螺栓栓等。3.3鉛鉛鉛在硫酸酸中和在在大氣中中（特別別是有SO2、H2S的氣體體中）有有很高的的耐蝕性性。所以以化工上上主要用用于處理理硫酸的的設(shè)備上上。因鉛鉛的強(qiáng)度度低，比比重大，，有毒且且價(jià)貴，，所以目目前生產(chǎn)產(chǎn)上多為為其他非非金屬材材料所代代替。3.4鈦鈦及其合合金鈦的相對對密度不不大（僅僅4.5），，比鋼輕輕43％，但但鈦的強(qiáng)強(qiáng)度比鐵鐵高一倍倍，比純純鋁幾乎乎高5倍倍。這種種高的強(qiáng)強(qiáng)度與不不大的相相對密度度相結(jié)合合的特性性，使得得鈦在技技術(shù)上占占有極重重要的地地位。同同時(shí)，鈦鈦的耐腐腐蝕性近近乎或超超過不銹銹鋼，因因此，在在航空工工業(yè)和化化學(xué)工業(yè)業(yè)中，鈦鈦及其合合金都得得到了廣廣泛的應(yīng)應(yīng)用。第四節(jié)金金屬的的腐蝕與與防護(hù)4.1腐腐蝕的定定義與分分類4.1.1化學(xué)學(xué)腐蝕4.1.2電化化學(xué)腐蝕蝕（鈦））4.1.3物理理腐蝕（（略）4.2常常見的幾幾種腐蝕蝕與控制制方法均勻腐蝕蝕電偶腐蝕蝕或雙金金屬腐蝕蝕應(yīng)力腐蝕蝕縫隙腐蝕蝕、小孔孔腐蝕、、高溫氣氣體腐蝕蝕等4.1腐腐蝕的定定義與分分類通常將金金屬及其其合金在在外界介介質(zhì)（液液體和氣氣體）的的作用（（化學(xué)、、電化學(xué)學(xué)、物理理溶解））下所引引起破壞壞稱為腐蝕。腐蝕的的危害害：在化學(xué)學(xué)工業(yè)業(yè)中，，制造造設(shè)備備的主主要材材料為為金屬屬（特特別是是黑色色金屬屬），，由于于其經(jīng)經(jīng)常要要和強(qiáng)強(qiáng)烈的的腐蝕蝕性介介質(zhì)如如各種種酸、、堿。。鹽、、有機(jī)機(jī)溶劑劑及腐腐蝕性性氣體體等接接觸，，常常常會發(fā)發(fā)生腐腐蝕現(xiàn)現(xiàn)象。。腐蝕蝕不僅僅會給給金屬屬及其其合金金材料料造成成巨大大的損損失，，影響響設(shè)備備的使使用壽壽命，，而且且會使使得設(shè)設(shè)備的的檢修修周期期縮短短，增增加非非生產(chǎn)產(chǎn)時(shí)間間和修修理費(fèi)費(fèi)用；；腐蝕蝕還會會使設(shè)設(shè)備及及管道道的跑跑、冒冒、滴滴、漏漏現(xiàn)象象更為為嚴(yán)重重，使使原料料和成成品造造成大大量損損失，，影響響產(chǎn)品品質(zhì)量量、污污染環(huán)環(huán)境、、損害害人體體的健健康；；特別別是腐腐蝕會會引起起設(shè)備備爆炸炸、火火災(zāi)等等事故故，使使設(shè)備備遭到到破壞壞而導(dǎo)導(dǎo)致停停止生生產(chǎn)甚甚至?xí)＜凹叭说牡纳?。腐蝕蝕的的分分類類：：按作作用用機(jī)機(jī)理理分分為為：：化化學(xué)學(xué)腐腐蝕蝕、、電電化化學(xué)學(xué)腐腐蝕蝕、、物物理理腐腐蝕蝕；；根據(jù)據(jù)腐腐蝕蝕破破壞壞形形式式的的不不同同，，又又可可分分為為全全面面腐腐蝕蝕和和局局部部腐腐蝕蝕。。全全面面腐腐蝕蝕是是指指在在整整個(gè)個(gè)金金屬屬的的表表面面均均勻勻發(fā)發(fā)生生的的腐腐蝕蝕，，所所以以又又稱稱為為均均勻勻腐腐蝕蝕；；局局部部腐腐蝕蝕是是指指發(fā)發(fā)生生在在構(gòu)構(gòu)件件不不同同區(qū)區(qū)域域的的腐腐蝕蝕，，如如發(fā)發(fā)生生于于構(gòu)構(gòu)件件的的某某個(gè)個(gè)區(qū)區(qū)域域、、一一點(diǎn)點(diǎn)或或者者發(fā)發(fā)生生在在金金屬屬及及其其合合金金的的晶晶粒粒邊邊緣緣上上的的腐腐蝕蝕，，根據(jù)其發(fā)生的的區(qū)域的不同同，它們又分分別被稱為區(qū)區(qū)域腐蝕、點(diǎn)點(diǎn)腐蝕和晶間間腐蝕?！?.1.1化化學(xué)腐蝕金屬在干燥的的氣體和非電電解質(zhì)溶液中中發(fā)生化學(xué)作作用所引起的的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕的產(chǎn)產(chǎn)物存在于金金屬的表面，，腐蝕過程中中沒有電流產(chǎn)產(chǎn)生。如果化學(xué)腐蝕蝕所產(chǎn)生的化化合物很穩(wěn)定定，即不易揮揮發(fā)和溶解，，且組織致密密，與金屬母母體結(jié)合牢固固，那么這層層腐蝕產(chǎn)物附附著在金屬表表面上，對金金屬母體可以以起到保護(hù)的的作用，有鈍鈍化腐蝕的作作用，稱為““鈍化作用””。如果化學(xué)腐蝕蝕所生成的化化合物不穩(wěn)定定，即易揮發(fā)發(fā)或溶解，或或與金屬結(jié)合合不牢固，則則腐蝕產(chǎn)物就就會一層層脫脫落，這種腐腐蝕產(chǎn)物不能能保護(hù)金屬不不再繼續(xù)受到到腐蝕，這種種作用稱為““活化作用””。A.金金屬的的高溫溫氧化化及脫脫碳在化工工生產(chǎn)產(chǎn)中，，有很很多機(jī)機(jī)器、、設(shè)備備是在在高溫溫下操操作的的，如如氨合合成塔塔、硫硫酸氧氧化爐爐、石石油裂裂解爐爐等。。金屬屬的高高溫氧氧化及及脫碳碳是一一種在在高溫溫下的的氣體體腐蝕蝕，是是過程程設(shè)備備中常常見的的化學(xué)學(xué)腐蝕蝕之一一。一一般當(dāng)當(dāng)鋼材材和鑄鑄鐵的的溫度度高于于300℃℃時(shí)，，在其其表面面就會會出現(xiàn)現(xiàn)可見見的氧氧化皮皮。隨著溫溫度的的升高高，其其氧化化的速速度也也大大大的提提高。。在570℃以以下氧氧化時(shí)時(shí)，氧氧化所所形成成的氧氧化物物中不不含F(xiàn)eO，，其氧氧化層層是由由Fe2O3和Fe3O4構(gòu)成。這兩種種氧化物所構(gòu)構(gòu)成的氧化層層組織致密、、穩(wěn)定，附著著在鋼材表面面上不易脫落落，起到了保保護(hù)膜的作用用。在570℃以以上時(shí)，鋼材材表面所形成成的氧化物有有三種，即Fe2O3、Fe3O4和FeO，其其厚度比大約約為1：10：100，，氧化層的主主要成分是FeO，其結(jié)結(jié)構(gòu)疏松，容容易剝落，這這就是常見的的氧化皮。當(dāng)溫度高于700℃時(shí)，，鋼材在氧化化的同時(shí)，還還發(fā)生了脫碳碳作用，脫碳碳作用的化學(xué)學(xué)反應(yīng)如下：：鋼材脫碳會使使其機(jī)械性能能下降，特別別是降低了表表面硬度和抗抗疲勞強(qiáng)度，，因而高溫工工作的零件要要特別注意這這一問題。因此，為了提提高鋼材的高高溫抗氧化能能力，必須設(shè)設(shè)法阻止或減減弱鋼材表面面FeO的形形成。在冶金金工業(yè)中，通通過在鋼里加加入適量的合合金元素如鉻鉻、硅或鋁，，可以使鋼材材具有抗氧化化的能力。B.氫腐腐蝕在合成氨氨工業(yè)、、石油加加氫裂解解及其他他一些化化工工藝藝中，常常遇到氫氫在反應(yīng)應(yīng)介質(zhì)中中占有很很大比例例的混合合氣體，，而且這這些化學(xué)學(xué)反應(yīng)過過程又多多是在高高溫、高高壓下進(jìn)進(jìn)行的，，例如合合成氨的的壓力通通常在31.4MPa，溫度度一般在在470—500℃左左右。在較低溫溫度和壓壓力（溫溫度＜200℃℃，壓力力＜4.9MPa）下下，氫氣氣對普通通碳鋼及及低合金金鋼不會會有明顯顯的腐蝕蝕作用。。但是，，在高溫溫高壓下下則會對對它們產(chǎn)產(chǎn)生腐蝕蝕，結(jié)果果使材料料的機(jī)械械強(qiáng)度和和塑性顯顯著下降降，甚至至損壞，，這種現(xiàn)現(xiàn)象常稱稱為“紅紅腐蝕””或“氫氫脆”。。鐵碳合金金在高溫溫高壓下下的氫腐腐蝕過程程可分為為氫脆階段段和氫侵侵蝕階段段。第一階段段為氫脆脆階段。在該階階段，氫氫在與鋼鋼材直接接接觸時(shí)時(shí)被鋼材材所吸附附，并以以原子狀狀態(tài)向鋼鋼材內(nèi)部部擴(kuò)散，，溶解在在鐵素體體中，形形成固溶溶體。但但是，在在此階段段溶在鋼鋼中的氫氫并未與與鋼材發(fā)發(fā)生化學(xué)學(xué)作用，，也未改改變鋼材材的組織織，在顯顯微鏡下下觀察不不到裂紋紋，鋼材材的強(qiáng)度度極限和和屈服極極限也無無大改變變。但是是它使鋼鋼材塑性性降低，，沖擊韌韌性值明明顯減少少。鋼材材的這種種脆性與與氫在其其中的溶溶解量成成正比。。材料處處于氫脆脆階段只只要將材材料進(jìn)行行消氫處處理，其其性能又又可恢復(fù)復(fù)為原來來狀態(tài)。。第二階段段為氫侵侵蝕階段段。這時(shí)，溶溶解在鋼鋼材中的的氫氣與與鋼中的的滲碳體體發(fā)生化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)，生成成甲烷氣氣，從而而改變了了鋼材的的組織，，其化學(xué)學(xué)反應(yīng)式式為：該化學(xué)反反應(yīng)常常常在晶界界處發(fā)生生，生成成的甲烷烷氣也通通常聚集集在晶界界原有的的微觀孔孔隙內(nèi)，，形成局局部高壓壓，引起起應(yīng)力集集中，使使得晶界界變寬，，從而產(chǎn)產(chǎn)生更大大的裂紋紋；或者者在鋼材材表層夾夾雜等缺缺陷中聚聚集，形形成氣泡泡，使鋼鋼材的機(jī)機(jī)械性能能降低。。另一方面面，由于于滲碳體體在還原原為鐵素素體時(shí)，，其體積積也將減減小，因此，在鋼材材內(nèi)部由于組組織的體積變變化而生產(chǎn)相相應(yīng)的組織應(yīng)應(yīng)力，該應(yīng)力力與前述的內(nèi)內(nèi)應(yīng)力疊加在在一起，將使使得裂紋擴(kuò)展展。而裂紋的的擴(kuò)展又為氫氫和碳的擴(kuò)散散與反應(yīng)提供供了更加有利利的條件。如如此這樣反復(fù)復(fù)不斷地進(jìn)行行下去，最后后導(dǎo)致鋼材完完全脫碳，內(nèi)內(nèi)部的裂紋形形成網(wǎng)格，機(jī)機(jī)械性能嚴(yán)重重下降，甚至至遭到破壞。。通過降低鋼中中的合碳量，，使其沒有碳碳化物（Fe3C）析出，可可以有效地防防止氫腐蝕的的發(fā)生。另外外，在鋼中加加人某些合金金元素如鉻、、鈦、鎢、釩釩等，使其不不易與氫作用用，也可以避避兔氫腐蝕的的發(fā)生。※4.1.2電電化學(xué)腐蝕（（重要）焦化和鈦電化學(xué)腐蝕是指金屬與電電解質(zhì)溶液間間產(chǎn)生電化學(xué)學(xué)作用而引起起的破壞，其其特點(diǎn)是在腐腐蝕過程中有有電流產(chǎn)生。。在水分子作用用下，電解質(zhì)質(zhì)溶液中金屬屬本身呈離子子化，當(dāng)金屬屬離子與水分分子的結(jié)合能能力大于金屬屬離子與其電電子的結(jié)合力力時(shí)，一部分分金屬離子就就從金屬表面面跑到電解液液中，而形成成了電化學(xué)腐腐蝕。A.原電池作作用金屬在電解質(zhì)質(zhì)溶液中的腐腐蝕過程與電電池中的電化化學(xué)反應(yīng)過程程完全類同。。如圖所示，是是鐵一銅電池池，即鐵與銅銅在H2SO4溶液中所構(gòu)成成的電池。因因?yàn)殍F的電位位較銅低而成成為陽極，而而銅則成為陰陰極。在陽極極，鐵被溶解解并釋放出電電子，所放出出的電子經(jīng)過過外部導(dǎo)線可可以移動到陰陰極。在陰極極，流來的電電子在被能吸吸收電子的物物質(zhì)所吸收，，在這里即被被溶液中的陽陽離子（H““）所吸收，，并釋放出氫氫氣。在實(shí)際腐蝕過過程中，這類類腐蝕電池是是最常見的。。有的設(shè)備可可能是由兩種種金屬材料制制成，或者同同一材料內(nèi)部部存在不同的的相、或者材材料各部分的的物理機(jī)械性性能不同、受受力不均等導(dǎo)導(dǎo)致了設(shè)備材材料各部分的的電位不相同同，從而形成成這類腐蝕電電池。B、微電池池和電化學(xué)學(xué)腐蝕原理理如前所述，，金屬表面面組織常常常存在著不不同的相（（如鋼中的的鐵素體和和碳化物）），在同一一介質(zhì)中相相鄰兩個(gè)區(qū)區(qū)域可能具具有不同的的電位，這這些區(qū)域往往往是直接接接觸的，，故形成了了許多局部部的微電池池，如圖利用微電池池的原理，，可以說明明電化學(xué)腐腐蝕的化學(xué)學(xué)反應(yīng)過程程。①陽極反應(yīng)應(yīng)，金屬溶溶解：②電子移動動，陽極過過剩的電子子流向陰極極：③陰極反應(yīng)應(yīng)，電子在在陰極被吸吸收電子的的物質(zhì)所吸吸收在陰極區(qū)的的反應(yīng)，由由于吸收電電子的物質(zhì)質(zhì)不同，有有三種不同同的反應(yīng)情情況：1當(dāng)溶液中中有電位較較高的金屬屬離子（如如銅離子子）存在時(shí)時(shí)，這種金金屬離于就就吸收電子子，還原為為金屬：2當(dāng)溶液中中呈酸性時(shí)時(shí)，溶液中中有氫離子子存在時(shí)時(shí)，H+吸收電子變變成氫原子子，再結(jié)合合成氫分子子：3當(dāng)溶液為為中性時(shí)，，溶液中含含有的氧吸吸收了電子子，和水一一起變成了了OH-離子，其反反應(yīng)為：值得注意的的是：在腐蝕過程程中，金屬屬常常不是是在含有電電位較高的的金屬離子子的溶液中中，電位較較高的離子子金屬吸收收電子的陰陰極反應(yīng)是是不常發(fā)生生的。而后后兩種化學(xué)學(xué)反應(yīng)所代代表的陰極極反應(yīng)意義義較大，特特別是第二二種化學(xué)反反應(yīng)更為常常見。C電化學(xué)腐腐蝕的條件件由上述電化化學(xué)腐蝕過過程原理可可以發(fā)現(xiàn)，，電化學(xué)腐腐蝕過程是是由陽極反反應(yīng)過程、、電子流動動及陰極反反應(yīng)過程等等三個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)組成，三三者缺一不不可。其中中阻力最大大的環(huán)節(jié)決決定著整個(gè)個(gè)腐蝕過程程的速度。。也可可以以看看出出，，電電化化學(xué)學(xué)腐腐蝕蝕進(jìn)進(jìn)行行的的過過程程必必須須具具備備下下列列三三個(gè)個(gè)條條件件：：1））同同一一金金屬屬上上有有不不同同電電位位的的部部分分存存在在或或不不同同金金屬屬之之間間存存在在著著電電位位差差；；2））陰陰極極和和陽陽極極互互相相連連接接；；3））陽陽極極和和陰陰極極處處在在互互相相聯(lián)聯(lián)通通的的電電解解質(zhì)質(zhì)溶溶液液中中。。4.2常見的的幾種腐蝕與與控制方法根據(jù)腐蝕的破破壞形式，可可分為均勻腐腐蝕與非均勻勻腐蝕，或稱稱局部腐蝕。。而局部腐蝕蝕又可分為區(qū)區(qū)域腐蝕、點(diǎn)點(diǎn)腐蝕、晶間間腐蝕和表面面下腐蝕等。。各種腐蝕形形式如圖所示示。1.均勻腐蝕蝕是指金屬在在腐蝕介質(zhì)作作用下，整個(gè)個(gè)表面所發(fā)生生的腐蝕破壞壞。只要設(shè)備備或零件具有有一定厚度時(shí)時(shí)，其機(jī)械性性能因腐蝕而而引起的改變變并不大。因因此，這是一一種危險(xiǎn)性較較小的腐蝕破破壞形式，可可以通過適當(dāng)當(dāng)增加設(shè)備厚厚度的方法來來予以彌補(bǔ)。。2.局部腐蝕蝕是指只是在在金屬表面上上個(gè)別地方所所發(fā)生的腐蝕蝕破壞。因?yàn)闉檎麄€(gè)設(shè)備或或零件是依最最弱的斷面強(qiáng)強(qiáng)度而定的，，而局部腐蝕蝕能使強(qiáng)度大大大降低。尤尤其是點(diǎn)腐蝕蝕(小孔腐蝕蝕)常造成設(shè)設(shè)備個(gè)別地方方穿孔而引起起滲漏，無法法通過增加壁壁厚的方法來來彌補(bǔ)腐蝕所所產(chǎn)生的破壞壞。因此該類類腐蝕的危險(xiǎn)險(xiǎn)性較大。3.晶間腐蝕也是一類很危危險(xiǎn)的腐蝕破破壞形式。因因?yàn)樵擃惛g蝕沿晶粒邊界界發(fā)展，使晶晶粒間的連續(xù)續(xù)性受到了破破壞，因而材材料的機(jī)械強(qiáng)強(qiáng)度和塑性劇劇烈降低。而而且晶間腐蝕蝕從外表不易易發(fā)現(xiàn)，因此此，其導(dǎo)致的的破壞常常突突然發(fā)生。前前面講到的紅紅腐蝕就屬于于晶間腐蝕的的一種。不銹銹鋼與含氯離離子介質(zhì)接觸觸，在500--800℃時(shí)，會產(chǎn)產(chǎn)生晶間腐蝕蝕。因此，在在這一溫度范范圍內(nèi)使用的的不銹鋼，必必須加以注意意。4.3影響腐腐蝕的因素1.合金元素素的影響及n／8定律鋼中的合金元元素主要指鉻鉻、鎳、錳、、鋁、硅等。。鋼中加入這這些合金元素素不但使其機(jī)機(jī)械性能得到到改善，往往往還提高了鋼鋼材的抗腐蝕蝕能力。合金元素對鋼鋼材抗腐蝕性性能的影響可可以包含兩個(gè)個(gè)方面：一是是它的含量多多少的影響，，二是它在鋼鋼材中形成的的組織形式的的影響。如果形成的是是單相固溶體體合金鋼，它它的耐蝕性是是隨耐蝕合金金組分的原子子分?jǐn)?shù)n/8時(shí)（n=1，2，3，，…）突變，，如圖所示。。即只有合金金鋼中的耐蝕蝕合金組分原原子分?jǐn)?shù)達(dá)到到n／8時(shí)，，腐蝕速度才才突然下降，，這種現(xiàn)象稱稱為n/8定律。對于多相合金金，由于是由由具有不同組組織的晶粒所所組成的機(jī)械械混合物，因因此在接觸電電解溶液時(shí)會會形成很多腐腐蝕微電池。。所以大多數(shù)數(shù)多相合金一一般都不耐腐腐蝕。2.腐蝕介質(zhì)質(zhì)酸堿性的影影響溶液的酸堿性性對金屬腐蝕蝕的影響有兩兩種類型，如如圖所示，像像鋁、鋅、鉛鉛、銅等金屬屬，當(dāng)處于pH值等于7的中性溶液液中時(shí)，腐蝕蝕最慢，隨著著溶液PH值值的減小和增增加也就是隨隨溶液變酸性性和變堿性都都使腐蝕速度度加快。這是是由于這些金金屬的氧化物物在強(qiáng)酸或強(qiáng)強(qiáng)堿中都是可可溶的，不能能形成保護(hù)膜膜的緣故。圖（b）中說明像鐵鐵、鎳、鎂、、鋯等金屬在在堿性溶液中中腐蝕速度較較低，是耐蝕蝕的，在酸性性溶液中是不不耐蝕的。這這是由于這類類金屬在堿性性溶液中能形形成不溶性氫氫氧化物薄膜膜的緣故。鐵鐵在濃堿中不不耐蝕是由于于生成可溶性性鐵酸鹽的緣緣故。對于氧化性的的酸，如硝酸酸，含量大于于60％％的硫酸等能能與鐵生成保保護(hù)膜，所以以碳鋼的耐蝕蝕性隨酸濃度度的增加而增增大。3.溫度與壓壓力的影響溫度升高，腐腐蝕加快。如如碳鋼在18％鹽酸溶液液內(nèi)的腐蝕，，是隨著溫度度的提高，腐腐蝕速度成拋拋物線性關(guān)系系上升。壓力力增加，腐蝕蝕速度增加。。如高壓鍋爐爐用水脫氧就就是為了避免免高壓下少量量的氧所引起起的強(qiáng)烈腐蝕蝕。4.應(yīng)力對腐腐蝕的影響過程裝備在加加工過程和工工作承載過程程中都會產(chǎn)生生應(yīng)力，在這這些應(yīng)力的作作用下，設(shè)備備金屬材料內(nèi)內(nèi)部的晶格扭扭曲，產(chǎn)生微微裂紋，從而而降低了這些些部位材料的的電位，當(dāng)它它們和電解液液接觸時(shí)，這這些部位就形形成腐蝕微電電池的陽極，，造成腐蝕。。隨著腐蝕的的進(jìn)行，裂紋紋很快擴(kuò)展，，以致最終產(chǎn)產(chǎn)生破裂。這這種由于應(yīng)力力和腐蝕性介介質(zhì)聯(lián)合作用用下產(chǎn)生的腐腐蝕叫應(yīng)力腐蝕。為防止應(yīng)力腐腐蝕，必須采采取熱處理方方法消除加工工應(yīng)力，同時(shí)時(shí)合理地采用用保溫措施以以避免溫差應(yīng)應(yīng)力的產(chǎn)生。。4.5金屬屬設(shè)備的防腐腐蝕措施為了防止化工工生產(chǎn)設(shè)備被被腐蝕，除選選擇合適的耐耐腐蝕材料制制造設(shè)備外，，還可以采用用多種防腐蝕蝕措施對設(shè)備備進(jìn)行防腐。。具體措施有有以下幾種。。1.涂復(fù)保護(hù)護(hù)層a.金屬保保護(hù)層是用耐耐腐蝕性能較較強(qiáng)的金屬或或合金覆蓋在在耐腐蝕性能能較弱的金屬屬上。常見有有電鍍法（鍍鍍鉻、鍍鎳等等）、噴鍍法法及襯不銹鋼等襯里里等。b.非金屬保保護(hù)層常用的的有金屬設(shè)備備內(nèi)部襯以非非金屬襯里或或涂防腐涂料料。常用的磚磚板襯里材料料有：酚醛膠膠泥襯瓷板、、瓷磚磚、不不透性性石墨墨板、、水玻玻璃膠膠泥襯輝綠巖巖板、、瓷板板、瓷瓷磚。。除磚磚砌襯襯里之之外，，還有有橡膠膠襯里里和塑塑料村村里等等。2.電電化學(xué)學(xué)保護(hù)護(hù)a．陰陰極保保護(hù)又又稱犧犧牲陽陽極保保護(hù)法法。把把盛有有電解解液的的金屬屬設(shè)備備和直直流電電源的的負(fù)極極相連連，電電源正正極和和一個(gè)個(gè)輔助助陽極極相連連（如如圖所所示））。當(dāng)當(dāng)電路路接通通后，，電源源便給給金屬屬設(shè)備備通以以陰極極電流流，使使金屬屬設(shè)備備的電電位向向負(fù)的的方向向移動動，當(dāng)當(dāng)電位位降至至腐蝕蝕電池池的陽陽極起起始電電位時(shí)時(shí)，金金屬設(shè)設(shè)備的的腐蝕蝕即可可停止止。外加電電流陰陰極保保護(hù)的的實(shí)質(zhì)質(zhì)是整整個(gè)金金屬設(shè)設(shè)備被被外加加電流流極化化為陰陰極，，而輔輔助電電極為為陽極極，稱稱為輔輔助陽陽極。。輔助助陽極極的材材料必必須是是良好好的導(dǎo)導(dǎo)電體體，在在腐蝕蝕介質(zhì)質(zhì)中耐耐腐蝕蝕，常常用的的有石石墨、、硅鑄鑄鐵和和廢鋼鋼鐵等等。b．．陽陽極極保保護(hù)護(hù)是是把把被被保保護(hù)護(hù)設(shè)設(shè)備備接接陽陽極極直直流流電電源源，，使使金金屬屬表表面面生生成成鈍鈍化化膜膜，，起起到到保保護(hù)護(hù)作作用用。。陽陽極極保保護(hù)護(hù)只只有有當(dāng)當(dāng)金金屬屬在在介介質(zhì)質(zhì)中中能能鈍鈍化化時(shí)時(shí)才才能能應(yīng)應(yīng)用用，，且且技技術(shù)術(shù)復(fù)復(fù)雜雜，，使使用用不不多多。。3.添添加加緩緩蝕蝕劑劑在在腐腐蝕蝕介介質(zhì)質(zhì)中中加加人人少少量量物物質(zhì)質(zhì)，，可可以以使使金金屬屬的的腐腐蝕蝕速速度度降降低低甚甚至至停停止止，，這這種種物物質(zhì)質(zhì)被被稱稱為為緩蝕蝕劑劑。。加入入的的緩緩蝕蝕劑劑不不應(yīng)應(yīng)該該影影響響化化工工工工藝藝過過程程的的進(jìn)進(jìn)行行，，也也不不應(yīng)應(yīng)該該影影響響產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)量量。。常用用的的緩緩蝕蝕劑劑有有重重鉻鉻酸酸鹽鹽、、過過氧氧化化氫氫，，磷磷酸酸鹽鹽、、亞亞硫硫酸酸鈉鈉、、硫硫酸酸鋅鋅、、硫硫酸酸氫氫鈣鈣等等無無機(jī)機(jī)緩緩蝕蝕劑劑和和生生物物堿堿、、有有機(jī)機(jī)膠膠體體、、氨氨基基酸酸、、酮酮類類、、醛醛類類等等有有機(jī)機(jī)緩緩蝕蝕劑劑。。4.合合理理的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)過程程設(shè)設(shè)備備的的腐腐蝕蝕在在很很多多場場合合下下與與它它們們的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)有有關(guān)關(guān)，，不不合合理理的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)通通常常引引起起機(jī)機(jī)械械應(yīng)應(yīng)力力、、熱熱應(yīng)應(yīng)力力、、液液體體的的停停滯滯和和局局部部過過熱熱等等，，它它們們都都能能引引起起金金屬屬的的腐腐蝕蝕或或加加劇劇金金屬屬的的腐腐蝕蝕。。因因此此，，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)較較合合理理的的設(shè)設(shè)備備結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，往往往往也也是是減減輕輕腐腐蝕蝕的的一一種種有有效效措措施施。。P177為為腐腐蝕蝕對對結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的要要求求實(shí)實(shí)例例。。a．．焊焊縫縫處處通通常常容容易易發(fā)發(fā)生生腐腐蝕蝕因?yàn)闉楹负附咏邮鞘窃谠诟吒邷販叵孪逻M(jìn)進(jìn)行行的的，，其其不不均均勻勻的的加加熱熱、、冷冷卻卻過過程程，，容容易易產(chǎn)產(chǎn)生生焊焊接接殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力。。與與此此同同時(shí)時(shí)，，焊焊縫縫附附近近的的化化學(xué)學(xué)成成分分與與主主體體金金屬屬也也不同同，，在在接接觸觸化化學(xué)學(xué)介介質(zhì)質(zhì)時(shí)時(shí)，，容容易易形形成成應(yīng)力力腐腐蝕蝕。這這種種腐腐蝕蝕可可通通過過熱熱處處理理（（退退火火））或或選選擇擇適適當(dāng)當(dāng)焊焊條條與與焊焊接接工工藝藝來來加加以以解解決決。。例例如如大大型型合合成成氨氨裝裝置置CO2再生生塔塔與與堿堿性性溶溶液液接接觸觸，，未未經(jīng)經(jīng)退退火火的的焊焊縫縫在在使使用用了了6個(gè)個(gè)月月后后，，由由于于溶溶液液的的初初生生態(tài)態(tài)氫氫滲滲入入鋼鋼中中，，與與焊焊接接時(shí)時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生生的的殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力相相互互結(jié)結(jié)合合，，促促使使焊焊縫縫處處產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂紋紋，，而而經(jīng)經(jīng)過過除除焊焊接接殘殘余余應(yīng)應(yīng)力力后后的的焊焊縫縫就就不不會會產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂紋紋。。b．．由由于于搭搭接接焊焊縫縫或或角角焊焊局局部部過過熱熱較較嚴(yán)嚴(yán)重重，，易易引引起起腐腐蝕蝕，，因因此此在在設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)設(shè)設(shè)備備焊焊縫縫時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)盡盡可可能能采采用用對對接接焊焊縫縫；；不不同同厚厚度度的的鋼鋼材材焊焊接接時(shí)時(shí)，，其其厚厚度度相相差差不不能能太太大大，，否否則則容容易易產(chǎn)產(chǎn)生生局局部部應(yīng)應(yīng)力力，，導(dǎo)導(dǎo)致致腐腐蝕蝕；；設(shè)設(shè)備備與與接接管管的的焊焊接接，，從從防防腐腐蝕蝕角角度度考考慮慮，，最最好好不不采采用用角角焊焊縫縫，，而而采采用用對對接接焊焊縫縫。。c.設(shè)備的死死角，常常常會造造成液體體停滯，，形成濃濃度差，，促進(jìn)腐腐蝕破壞壞；不均均勻的污污垢和沉沉淀也可可能加速速腐蝕。。因此，，在設(shè)計(jì)計(jì)設(shè)備結(jié)結(jié)構(gòu)時(shí)，，應(yīng)當(dāng)盡盡量避免免形成死死角。2003年11月11日星星期期二內(nèi)內(nèi)科大化化學(xué)化工工學(xué)院化化工教研研室第五節(jié)非非金屬屬材料有機(jī)非金金屬材料料涂料工程塑料料（PVC、CPVC、ABS）和和玻璃鋼鋼石墨無機(jī)非金金屬材料料化工陶瓷瓷化工搪瓷瓷2003年11月11日星星期期二內(nèi)內(nèi)科大化化學(xué)化工工學(xué)院化化工教研研室非金屬材材料具有有優(yōu)良的的耐腐蝕蝕性能，，原料來來源豐富富，品種種多樣，，適于因因地制宜宜，就地地取材，，是一種種有著廣廣闊發(fā)展展前途的的過程裝裝備材料料。非金金屬材料料既可以以用做單單獨(dú)的結(jié)結(jié)構(gòu)材料料，又能能用做金金屬設(shè)備備的保護(hù)護(hù)村里、、涂層，，還可做做設(shè)備的的密封材材料、保保溫材料料和耐火火材料。。應(yīng)用非金金屬材料料做化工工設(shè)備，，除要求求有良好好的耐腐腐蝕性外外，還應(yīng)應(yīng)有足夠夠的強(qiáng)度度，滲透透性、孔孔隙及吸吸水性要要小，熱熱穩(wěn)定性性要好，，加工制制造容易易，成本本低以及及來源豐豐富。2003年11月11日星星期期二內(nèi)內(nèi)科大化化學(xué)化工工學(xué)院化化工教研研室5.1無機(jī)機(jī)非金金屬材材料常用的的有耐酸陶陶瓷、化工搪搪瓷和耐熱熱玻璃璃等。。耐酸陶陶瓷的耐蝕蝕性很很高，，除氫氫氟酸酸和強(qiáng)強(qiáng)堿外外，對對所有有介質(zhì)質(zhì)都耐耐蝕。。但它它強(qiáng)度度小，，性脆脆，不不耐沖沖擊和和驟冷冷驟熱熱的作作用。。常制制成管管、瓷瓷磚、、塔和和泵的的零件件供貨貨。化工搪瓷，具有良好好的耐蝕性性，機(jī)械性性能和電絕絕緣性也好好。它的導(dǎo)導(dǎo)熱性差，，熱膨脹系系數(shù)大。一一般搪瓷設(shè)設(shè)備不能用用火焰加熱熱，使用溫溫度在-30—270℃。目目前我國已已生產(chǎn)出成成套搪瓷設(shè)設(shè)備，如反反應(yīng)釜、貯貯罐、泵、、閥門、旋旋塞、換熱熱器和管件件等。耐熱玻璃，常用的是是硼玻璃和和高鋁玻璃璃。它們有有良好的耐耐腐蝕性和和熱穩(wěn)定性性。但性脆脆，不耐沖沖擊和振動動，溫度的的驟冷驟熱熱也會使之之破裂。目目前化工上上成功地用用它作金屬屬設(shè)備的襯襯里和用玻玻璃鋼加強(qiáng)強(qiáng)的玻璃管管道，來彌彌補(bǔ)其不足足。2003年11月11日日星期期二內(nèi)內(nèi)科大化學(xué)學(xué)化工學(xué)院化化工教教研室5.2有機(jī)非金屬材材料化工上應(yīng)用的的有機(jī)非金屬屬材料有天然然的，如木材材、生漆等，，有人造的，，如塑料和人人造石墨。因因天然材料受受資源限制，，所以目前廣廣泛應(yīng)用的是是人工合成的的工程塑料、、合成橡膠及及人造石墨。?；ど蠎?yīng)用的的工程塑料品品種很多，主主要有耐酸酚酚醛塑料、硬硬聚氯乙烯（（PVC）、、聚乙烯（PP）、聚丙丙烯（PE））、聚四氟乙乙烯（PTFE）和玻璃璃鋼等。5.2.1酚酚醛塑料也叫叫法奧利特。。它有良好的的化學(xué)穩(wěn)定性性和熱穩(wěn)定性性。能耐大部部分酸性介質(zhì)質(zhì)和有機(jī)溶劑劑的腐蝕。在在氯堿、農(nóng)藥藥和染料工業(yè)業(yè)中廣泛用來來制作攪拌器器，管件閥門門和設(shè)備襯里里，它的主要要缺點(diǎn)是沖擊擊韌性差，易易損壞。2003年11月11日日星期期二內(nèi)內(nèi)科大化學(xué)學(xué)化工學(xué)院化化工教教研室5.2.2硬聚氯乙烯是在化工、石石油部門應(yīng)用用最廣泛的一一種塑料。它它的化學(xué)穩(wěn)定定性極高，除除強(qiáng)氧化劑、、芳香族碳?xì)錃浠衔锖吞继細(xì)浠衔锿馔饽苣痛蟛糠址炙?、堿、鹽鹽和有機(jī)溶劑劑的腐蝕。它它的加工性能能好，可切可可焊，并有一一定的強(qiáng)度。。但是，它的的導(dǎo)熱系數(shù)小小，沖擊韌性性低，耐熱性性較差。使用用溫度為-15—60℃℃。當(dāng)溫度在在60—90℃時(shí)，其強(qiáng)強(qiáng)度顯著下降降，因此，其其使用溫度一一般控制在80℃以下。。被廣泛地用用于制作各種種化工設(shè)備，，如塔、貯槽槽、容器、尾尾氣煙囪、離離心泵、通風(fēng)風(fēng)機(jī)、管道、、管件和閥門門等。5.2.3聚乙烯塑料，它是乙烯的的高分子聚合合物。有優(yōu)良良的電絕緣性性、防水性和和化學(xué)穩(wěn)定性性。在室溫下下，除硝2003年11月11日日星期期二內(nèi)內(nèi)科大化學(xué)學(xué)化工學(xué)院化化工教教研室酸以外，對各各種酸、堿、、鹽溶液均穩(wěn)穩(wěn)定，對氫氟氟酸特別穩(wěn)定定。聚乙烯可可做管道、管管件、閥門、、泵等，也可可以做設(shè)備村村里，還可涂涂在金屬表面面做防腐涂層層。5.2.4聚四氟乙烯，在耐腐、耐耐溫（200—250℃℃）、耐磨等等機(jī)械性能方方面是塑料中中最好的一種種，俗稱塑料料王。它廣泛泛用于耐蝕密密封圈、耐磨磨零件的制造造。5.2.5玻玻璃鋼又叫玻玻璃纖維增強(qiáng)強(qiáng)塑料。它是一種新新型的耐腐蝕蝕材料，它用用合成樹脂為為粘結(jié)劑，以以玻璃纖維為為增強(qiáng)材料，，按一定成型型方法制成。。玻璃鋼的耐耐腐蝕性能好好，強(qiáng)度高，，具有良好的的工藝性能，，在化工生產(chǎn)產(chǎn)中應(yīng)用日益益廣泛。目前前應(yīng)用在化工工防腐蝕方面面的有：環(huán)氧氧玻璃鋼、酚酚醛玻璃鋼（（耐酸性好））、呋喃玻璃璃鋼（耐腐蝕蝕性好）、聚聚酯玻璃鋼（（施工方便））等。2003年11月11日日星期期二內(nèi)內(nèi)科大化學(xué)學(xué)化工學(xué)院化化工教教研室5.2.6人造石墨也叫叫樹脂浸漬不不透性石墨，它具有較高高的化學(xué)穩(wěn)定定性和良好的的導(dǎo)熱性，熱熱膨脹系數(shù)小小，耐溫度高高；不污染介介質(zhì)，能保證證產(chǎn)品純度；；加工性能良良好和相對密密度小，并且且具有良好的的導(dǎo)熱性和導(dǎo)導(dǎo)電性。缺點(diǎn)點(diǎn)是強(qiáng)度低脆脆性大?，F(xiàn)已已制成各種類類型的耐強(qiáng)腐腐蝕性的換熱熱器、管材、、管件和用作作機(jī)械密封中中的密封環(huán)和和壓力容器用用的安全爆破破片等。如氯氯堿生產(chǎn)中所所應(yīng)用的換熱熱器和鹽酸合合成爐等。5.2.7合成橡膠，主要有丁睛睛橡膠、丁苯苯橡膠等。其其耐腐蝕性很很好，而且不不會污染介質(zhì)質(zhì)，主要用于于設(shè)備與管道道的防腐襯里里。第六節(jié)管管路連接件和和閥門6.0化工設(shè)備管路路的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)設(shè)計(jì)6.0.1標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化的意義義從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)計(jì)、制造、檢檢驗(yàn)和維修等等諸多方面來來看，標(biāo)準(zhǔn)化化是組織現(xiàn)代代化生產(chǎn)的重重要手段。實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，，有利于成批批生產(chǎn)，縮短短生產(chǎn)周期，，提高產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量，降低成成本，從而提高產(chǎn)產(chǎn)品的競爭能能力；實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，，可以增加零零部件的互換換性，有利于于設(shè)計(jì)、制造造、安裝和維維修、提高勞勞動生產(chǎn)率。標(biāo)準(zhǔn)化為組組織專業(yè)化生生產(chǎn)提供了有有利條件，有有利于合理地地利用國家資資源，節(jié)省原原材料，能夠夠有效地保障障人民的安全全與健康；采用國際性的的標(biāo)準(zhǔn)化，可可以消除貿(mào)易易障礙，提高高競爭能力。。（例）中國有關(guān)部門門已經(jīng)制定了了一系列容器器零部件的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，如封頭頭、法蘭、支支座、人孔、、手孔和視鏡鏡等。2003年11月11日日星期期二內(nèi)內(nèi)科大化學(xué)學(xué)化工學(xué)院化化工教教研室6.0.2容容器及其零部部件標(biāo)準(zhǔn)化的的基本參數(shù)壓力容器的直直徑和操作壓壓力由工藝條條件確定。在在進(jìn)行容器及及其零部件的的機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，則應(yīng)盡量量采用標(biāo)準(zhǔn)化化系列。壓力力容器及其零零部件標(biāo)準(zhǔn)化化的基本參數(shù)數(shù)是公稱直徑徑DN和公稱稱壓力PN。A、※公稱直徑DN①對由鋼板卷卷制的筒體和和成型封頭來來說，公稱直直徑是指它們們的內(nèi)徑；②對管子來說說，公稱直徑徑既不是它的的內(nèi)徑，也不不是外徑，而而是小于管子子外徑的一個(gè)個(gè)數(shù)值。只要要管子的公稱稱直徑一定，，它的外徑也也就確定了。。而管子的內(nèi)內(nèi)徑則根據(jù)厚厚度的不同有有多種尺寸，，它們大都接接近于管子的的公稱直徑。。2003年11月11日日星期期二內(nèi)內(nèi)科大化學(xué)學(xué)化工學(xué)院化化工教教研室③引入公稱直徑和公公稱壓力的原因：由于于鋼管或桶體體在使用時(shí)往往往需要和法法蘭、管件及及各類閥門相相連接，這就就要求這兩個(gè)個(gè)零件必須具具有可以相配配合的表面。。人們約定：：凡是能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)連接的管子子與法蘭、管管子與管件、、管子與閥門門，就規(guī)定這這兩個(gè)連接件件具有相同的的公稱直徑和公公稱壓力。例如公稱直徑為200mm的的管法蘭，指指的是聯(lián)接公公稱直徑為200mm管管子用的管法法蘭。公稱直直徑是1000mm的壓壓力容器法蘭蘭，指的是公公稱直徑為1000mm容器筒體和和封頭用的法法蘭。B、公稱壓力PN在制定零部件件標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，僅僅有公稱直徑徑這一個(gè)參數(shù)數(shù)是不夠的。。因?yàn)?，即使使是公稱直徑徑相同的筒體體、封頭或法法蘭，只要它它們的工作壓壓力不相同，，它們的其他他尺寸也就不不會一樣。所所以還需要將將壓力容器和和管子等零部部件所承受的的壓力，也分分成若于個(gè)規(guī)規(guī)定的壓力等等級。這種規(guī)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓壓力等級就是是公稱壓力。2003年11月11日日星期期二內(nèi)內(nèi)科大化學(xué)學(xué)化工學(xué)院化化工教教研室6.0.3管徑的選擇與與壁厚的確定定A.影響管徑徑大小的因素素流流體體輸送管路的的直徑根據(jù)流流量和流速確確定。

流量量由工藝條件件決定，流速速由下表選擇擇，流速過大大，管徑減少少，但流體流流過管道時(shí)的的阻力增大，，消耗的動力力增大，，故操作費(fèi)用用增加。反之之，若流速選選擇過小，雖雖然可以降低低操作費(fèi)用，，但管徑增大大會使基建投投資上升。B.管徑徑的計(jì)算與選選用管管子的內(nèi)徑：：C.管子壁厚厚的計(jì)算：當(dāng)管子輸送流流體介質(zhì)時(shí)，，通常管內(nèi)介介質(zhì)有一定的的壓力，故要要求管壁有足足夠的強(qiáng)度。。管子計(jì)算厚度度公式如下：：其中：δ—管管子計(jì)算厚度度，mm；pc----管子計(jì)計(jì)算壓力，MPa；[σ]---管子許用應(yīng)應(yīng)力，MPa；φ----修修正系數(shù)6.1管路路及其連接件件6.1.1直直管（按用途途、材質(zhì)、形形狀、連接方方式分類）管子按材質(zhì)可可分為金屬管管和非金屬管管兩大類，在在金屬管子中中尤以鋼管使使用最為廣泛泛，除特殊要要求外，化工工、石油化工工、鋼鐵、電電力等工業(yè)領(lǐng)領(lǐng)域的壓力管管道主要使用用鋼管。鋼管管可分為無縫縫鋼管和焊接接鋼管兩大類類，焊接鋼管管（簡稱焊管管）又分為直直縫管和螺旋旋焊管。無縫縫鋼管按冶煉煉方式分為熱熱軋和冷拔兩兩種。規(guī)定鋼鋼管長度6～～12m，壁壁厚為熱軋2.5－－75mm，冷冷拔0.25—14mm（無縫管管、有縫管見見P151））非金金屬屬管管襯塑塑管管（（聚聚四四氟氟乙乙烯烯、、聚聚乙乙烯烯、、聚聚丙丙烯烯、、橡橡膠膠））2003年年11月月11日日星星期期二二內(nèi)內(nèi)科科大大化化學(xué)學(xué)化化工工學(xué)學(xué)院院化化工工教教研研室室6.1.2金金屬屬管管件件在管管系系中中改改變變走走向向、、標(biāo)標(biāo)高高或或改改變變管管徑徑以以及及由由主主管管上上引引出出支支管管等等均均需需用用管管件件。。管管件件可可用用鋼鋼板板焊焊制制、、鋼鋼管管熱熱推推制制或或液液壓壓成成形形、、鑄鑄造造或或鍛鍛制制等等方方法法制制作作。。6.1.2.1管管件件的的種種類類管件件有有不不同同的的分分類類方方法法，，按按管管件件的的用用途途、、使使用用目目的的分分類類如如表表6.1.2.2管管件件連連接接處處的的形形狀狀管件件的的連連接接方方式式不不同同，，其其連連接接處處形形狀狀也也不不同同。。一一般般有有對焊焊連連接接型型、、螺螺紋紋連連接接型型、、承承插插焊焊連連接接型型以以及及法法蘭蘭連連接接型型等四四種種，，這這也也是是常常用用的的四四種種管管道道連連接接方方式式。。在在低低壓