化工設(shè)備第章

第一篇化工設(shè)備材料

第一章化工設(shè)備材料及其選擇1.1概述1）.化工設(shè)備的使用環(huán)境：壓力：真空—低壓—中壓—高壓—超高壓溫度：低溫—中溫—高溫介質(zhì)：有毒；易燃；劇毒。11.2金屬材料的性能1.2.1力學(xué)性能——在外力作用下不產(chǎn)生超過(guò)允許的變形或不被破壞的能力。如彈性、塑性、強(qiáng)度、硬度和韌性等指標(biāo)。1.強(qiáng)度及其主要指標(biāo).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。例如：※容器爆裂；※管道破裂;※地腳螺栓拉斷;※爐管爆裂；…..——強(qiáng)度不夠！2（1）.屈服點(diǎn)屈服現(xiàn)象：金屬材料承受載荷作用，當(dāng)載荷不再增加時(shí)，仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形。屈服點(diǎn)：（s）——材料發(fā)生屈服時(shí)的應(yīng)力。單位：MPa?！恍┖辖饹](méi)有明顯的屈服點(diǎn),規(guī)定發(fā)生0.2%殘余變形時(shí)的應(yīng)力，作為“條件屈服點(diǎn)”。記作σ0.2

。3（2）.抗拉強(qiáng)度(sb)定義：金屬材料在受力過(guò)程中，

發(fā)生斷裂所達(dá)到的最大應(yīng)力值，以σb

表示，單位MPa。是壓力容器設(shè)計(jì)常用的性能指標(biāo)。屈強(qiáng)比：s/sb

屈強(qiáng)比小，表明材料具有較大的塑性?xún)?chǔ)備。4（3）.蠕變強(qiáng)度（sn）“蠕變”現(xiàn)象：高溫高壓的蒸汽管道下?lián)献冃?；高溫高壓下法蘭及螺栓蠕變變形而泄漏；鉛絲在常溫下受重力作用而變長(zhǎng)變細(xì)。

“蠕變強(qiáng)度”：材料在高溫下，抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的能力，以sn表示，單位MPa。5（4）.持久強(qiáng)度（sD）定義：在一定溫度下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間斷裂時(shí)的應(yīng)力，以sD

表示，單位MPa。----是一定溫度和一定載荷下，材料抵抗斷裂的能力。

材料抵抗斷裂的能力越大，在相同的條件下，能支持的時(shí)間越久。規(guī)定：化工設(shè)備設(shè)計(jì)壽命一般為十萬(wàn)小時(shí)，所以用試件在十萬(wàn)小時(shí)斷裂時(shí)的應(yīng)力作為持久強(qiáng)度。設(shè)備的6（5）疲勞強(qiáng)度構(gòu)件或零件受到大小和方向變化的交變載荷作用，應(yīng)力遠(yuǎn)小于屈服點(diǎn)就斷裂——疲勞?！捌跇O限”——構(gòu)件或零件在交變載荷作用下不致斷裂的最大應(yīng)力。表示符號(hào)：σ-1(MPa)。例如：

頻繁開(kāi)、停車(chē)——容器內(nèi)壓力或溫度波動(dòng)；

活塞式壓縮機(jī)壓縮氣體——容器及管道內(nèi)壓力波動(dòng)；

離心泵頻繁開(kāi)停機(jī)或震動(dòng)——泵軸受力成交變式。

72.塑性及其主要指標(biāo)金屬的塑性：外力作用下產(chǎn)生塑性變形，而不破壞的性質(zhì)。因塑性不足引起材料破壞的例子：◎鍛件裂紋;◎卷板裂紋;◎焊縫熱影響區(qū)裂紋8主要指標(biāo)：(1)延伸率（δ）9（2）斷面收縮率（y）如：純鐵的延伸率為50%，20R的d5不小于25%；16MnR的d5不小于21%；1Cr18Ni9Ti的d5不小于40%。10（3）冷彎彎性能室溫下對(duì)試試板以一定定的內(nèi)半徑徑（R=0.5～3板厚）進(jìn)行彎曲，，a=1200或1800，是否出現(xiàn)裂裂紋或起層層。-----是鋼材塑性性指標(biāo)和冶冶金質(zhì)量的的綜合指標(biāo)標(biāo)。11塑性指標(biāo)的的實(shí)際意義義：便于成型加加工和焊接接。如彎卷卷、鍛壓、、冷沖、焊焊接等；使構(gòu)件在承承載后由于于變形而避避免發(fā)生斷斷裂。———壓力力容容器器及及其其零零件件都都需需要要具具備備這這個(gè)個(gè)性性質(zhì)質(zhì)。123.硬硬度度的的概概念念金屬屬材材料料表表面面抵抵抗抗其其它它硬硬物物壓壓入入的的能能力力。。硬度度高高材材料料強(qiáng)強(qiáng)度度也也高高，，耐耐磨磨性性較較好好；—綜合合性性能能指指標(biāo)標(biāo)。布氏氏硬硬度度試試驗(yàn)驗(yàn)示示意意圖圖13常用用硬硬度度指指標(biāo)標(biāo)：：布氏氏硬硬度度（（HBS);洛氏氏硬硬度度（（HRA、、HRB、、HRC);維氏氏硬硬度度（（HV)等。。硬度度和和強(qiáng)強(qiáng)度度間間有有一一定定關(guān)關(guān)系系：：如：：低低碳碳鋼鋼sb≈36HBS;用硬硬度度計(jì)計(jì)測(cè)測(cè)量量??！144.沖沖擊擊韌韌性性及及指指標(biāo)標(biāo)（（Ak）材料料在在外外加加動(dòng)動(dòng)載載荷荷作作用用下下的的一一種種吸吸收收機(jī)機(jī)械械能能，，迅迅速速塑塑性性變變形形，，抵抵抗抗斷斷裂裂的的能能力力。。沖擊擊韌韌性性與與塑塑性性區(qū)區(qū)別別何何在在？？材料的的沖擊擊韌性性高，，其塑塑性也也高；；反之之，材材料塑塑性高高，其其沖擊擊韌性性不一一定高高。——靜靜載荷荷下能能夠緩緩慢塑塑性變變形的的材料料，在在動(dòng)載載荷下下不一一定能能迅速速塑性性變形形。——本本質(zhì)區(qū)區(qū)別在在于材料在在動(dòng)載載荷作作用下下是否否能夠夠迅速發(fā)發(fā)生塑塑性變變形，吸收收沖擊擊能量量。155缺口敏敏感性性——在帶有有一定定應(yīng)力力集中中的缺口條件下下，材材料抵抵抗裂裂紋擴(kuò)擴(kuò)展的的能力力。韌性范范疇——靜載荷荷下抵抵抗裂裂紋擴(kuò)擴(kuò)展的的性能能。沖擊韌韌性？？——是動(dòng)載載荷作作用下下抵抗抗裂紋紋擴(kuò)展展的能能力。。161.2.2物理性性能——密度，，熔點(diǎn)點(diǎn)，線(xiàn)線(xiàn)膨脹脹系數(shù)數(shù)，導(dǎo)導(dǎo)熱系系數(shù)，，比熱熱容，，電阻阻率，，磁導(dǎo)導(dǎo)率，，彈性性模量量，泊泊松比比等。。化工設(shè)設(shè)備設(shè)設(shè)計(jì)與與制造造主要要考慮慮的物物理性性能：1.線(xiàn)膨脹脹系數(shù)數(shù)異種鋼鋼焊接接——收縮率率不同同，引引起變變形或或損壞壞；復(fù)合鋼鋼板（（如不不銹鋼鋼與碳碳鋼)———熱變性性不同同,容器殼殼體將將會(huì)？？設(shè)備襯襯里（（如碳碳鋼殼殼體內(nèi)內(nèi)噴涂涂鋁））——熱變性性不同同時(shí)？？固定管管板式式換熱熱器的的管子子與殼殼體——線(xiàn)膨脹脹量相相差過(guò)過(guò)大，，將會(huì)會(huì)？碳鋼表表面電電鍍一一層銅銅——升溫后后會(huì)？？172.彈性模模量E與泊松比比μ彈性模模量E：金屬屬材料料對(duì)彈彈性變變形抗抗力的的指標(biāo)標(biāo)，是衡量量材料料產(chǎn)生生彈性性變形形難易易程度度的。。隨著溫溫度升升高而而降低低。泊松比比μ：拉伸伸試件件的單單位橫橫向收收縮與與單位位縱向向伸長(zhǎng)長(zhǎng)之比比。各種鋼鋼材近近乎為為μ=0.3。181.2.3化學(xué)性能——金屬材料所所處介質(zhì)中中的化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性，即即是否會(huì)與與介質(zhì)發(fā)生生化學(xué)或電電化學(xué)反應(yīng)應(yīng)，產(chǎn)生腐腐蝕。主要考慮的的化學(xué)性能能：1.耐腐蝕性——對(duì)介質(zhì)侵蝕蝕的抵抗能能力；2.抗氧化性——在熱加工的的高溫條件件下抵抗氧氧化性介質(zhì)質(zhì)氧化的能能力。氧化性介質(zhì)質(zhì)如水蒸氣、CO2、SO2等。熱加工——如熱卷，鍛鍛造，焊接接，熱處理理，熱沖壓壓，鑄造等等等。191.2.4.金屬材料的的工藝性能能可焊性能—母材及焊焊劑熔融狀狀態(tài)的流動(dòng)動(dòng)性、凝固固收縮率、、熱塑性等等；鑄造性能—流動(dòng)性、、凝固收縮縮率等；可鍛性能—抗熱裂性性、抗氧化化性、熱塑塑性等；切削加工性性能熱處理性能能201.3金金屬材料的的分類(lèi)及牌牌號(hào)1.3.1分分類(lèi)1.黑色金屬——1）生鐵2）鋼鋼碳素鋼合金鋼低碳鋼中碳鋼高碳鋼低合金鋼中合金鋼高合金鋼鋼普通鋼優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼按化學(xué)成分：：按質(zhì)量分：21鋼沸騰鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼鋼建筑鋼結(jié)構(gòu)鋼彈簧鋼軸承鋼工具鋼特殊性能鋼按冶煉方法分分：按用途分：222.有色金屬銅及其合金：純（紫）銅黃銅（銅鋅合金）錫青銅（銅錫合金）鋁青銅（無(wú)錫青銅）輕金屬及其合金鋁及鋁合金鈦及鈦合金鎂及鎂合金231.3.2鋼鐵牌號(hào)及表表示方法1.牌號(hào)的表示原原則依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)GB221-2000,牌號(hào)中化學(xué)元素——化學(xué)符號(hào)或漢漢字表示；產(chǎn)品用途、冶冶煉和澆鑄方方法——漢字或漢語(yǔ)拼拼音字母表示示。例如：沸騰鋼鋼——F或沸灰口鑄鐵——HT或灰鐵鑄鋼——ZG鍋爐鋼——g或鍋容器鋼——R或容242.鋼號(hào)表示法例：優(yōu)質(zhì)碳素素鋼——08F20R沸騰鋼含碳碳量量為為0.08%；容器器鋼鋼含碳碳量量為為0.2%普通通碳碳素素鋼鋼——Q235-A,F沸騰鋼類(lèi)別為A鋼材屈服服點(diǎn)(MPa)屈服點(diǎn)屈屈字的拼拼音首位位字母25低合金鋼鋼——16MnR16———含碳量0.16%；Mn———合金元素素；R———容器鋼。。特殊性能能鋼——1Cr18Ni91——含碳量0.1%（千分?jǐn)?shù)數(shù)）；Cr,Ni———主要合金金元素；；18———含鉻量18%；9———含鎳量9%。261.4碳鋼與鑄鑄鐵鋼鐵的組組成=95%以以上鐵+（0.05～～4%））碳+1%雜質(zhì)——鐵碳合金金含碳量0.02~2%為鋼；含碳量＞＞2%為鑄鐵；；含碳量＜＜0.02%為工業(yè)純純鐵；含碳量＞＞4.3%無(wú)實(shí)用價(jià)價(jià)值。鐵碳合金金！271.4.1鐵碳合金金的組織織結(jié)構(gòu)1.金屬的組組織與結(jié)結(jié)構(gòu)在1500倍顯微鏡鏡下觀(guān)察察到的顯顯微組織織，即金金屬的金金相組織織。金相組織織結(jié)構(gòu)直直接影響響金屬材材料的性性質(zhì)。如，鑄鐵鐵中的石石墨形式式不同，，其性質(zhì)質(zhì)也不同同。細(xì)片狀石石墨：次次之粗片狀石石墨：差差球狀石墨墨：強(qiáng)度度最好28純鐵在不不同溫度度下的晶晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)：29302.純鐵的的同素素異構(gòu)構(gòu)轉(zhuǎn)變變：γ-Feαα-Fe910℃（面心心立方方晶格格）（體心心立方方晶格格）固態(tài)下下鐵原原子重重新排排列313.鐵與碳碳的相相互關(guān)關(guān)系和和碳鋼鋼的基基本組組織鐵碳關(guān)關(guān)系：：固溶態(tài)態(tài)，化化合態(tài)態(tài)，混混合態(tài)態(tài)固溶：：元素素于固固態(tài)下下相互互溶解解，保保持溶溶劑晶晶格原原來(lái)形形式。。（1）鐵素素體（（F）體心立立方晶晶格（（α-Fe）+C鐵素體體（固溶溶體））塑性好好，強(qiáng)強(qiáng)度低低。32（2）奧氏氏體（（A）面心立立方晶晶格+C奧氏體體（固溶溶體））—韌性好好，強(qiáng)強(qiáng)度高高。33——鐵碳關(guān)關(guān)系之之二：化合態(tài)態(tài)C+Fe→Fe3CFe3C稱(chēng)為滲碳體體。性能特特點(diǎn):.硬，，脆；.在一一定條條件下下可以以分解解（3）滲碳碳體（（C）游離石石墨+鐵。。滲碳碳體體的的作作用用：少少量量滲滲碳碳體體散散布布在在鐵鐵素素鐵鐵中中（（總總含含c量﹤2%））成為為碳素素鋼鋼。提提高高了了強(qiáng)強(qiáng)度度和和硬硬度度，，可可軋軋制制成成鋼鋼材材。。34鐵碳碳合合金金中中含含碳碳量量﹥﹥2%時(shí)時(shí)，，部部分分碳碳以以石石墨墨形形式式存存在在于于其其中中，，即即所所謂謂鑄鐵鐵。組織織結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)特特點(diǎn)點(diǎn)————性能能特特點(diǎn)點(diǎn)：：石墨墨性性軟軟、、強(qiáng)強(qiáng)度度極極低低，，相相當(dāng)當(dāng)于于鑄鑄鐵鐵中中存存在在許許多多孔孔洞洞。。鐵碳碳關(guān)關(guān)系系之之三三————游離離態(tài)態(tài)351.4.2鐵鐵碳碳合合金金狀狀態(tài)態(tài)圖圖略361.4.3碳鋼鋼1.碳鋼鋼中中雜雜質(zhì)質(zhì)對(duì)對(duì)其其性性能能的的影影響響1））.錳(Mn)來(lái)源源————在在冶冶煉煉過(guò)過(guò)程程中中加加入入錳錳鐵鐵。。作用——鋼材材中錳含量高高于0.8%時(shí)，即為合合金元素存在在——提高強(qiáng)強(qiáng)度。是有益元素。2）.硫(S)來(lái)源——礦石石和焦炭。存在形式：FeS。作用——FeS的熔點(diǎn)低于鋼鋼材熱加工開(kāi)開(kāi)始溫度，它過(guò)早熔化，，導(dǎo)致工件開(kāi)開(kāi)裂，稱(chēng)為熱脆性。有害元素！373).磷(P)來(lái)源——礦石。作用——溶于鐵鐵素體體，使使鋼材材常溫溫下脆脆性增增加，，塑性性、韌韌性下下降，，即所所謂““冷脆性性”。有害元元素??！4）.氫(H)來(lái)源——鋼由高高溫奧奧氏體體冷至至常溫溫時(shí)，，氫的的溶解解度降降低，，來(lái)不不及到到鋼的的表面面逸出出而積積聚，，并產(chǎn)產(chǎn)生高高壓力力，在在鋼材材內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生““白點(diǎn)”?！鞍c(diǎn)點(diǎn)”———裂裂紋源源有害元元素??！382.碳鋼的的分類(lèi)類(lèi)、牌牌號(hào)（1））.普通碳碳鋼含P、S等有害雜雜質(zhì)較較多（S≤0.055%P≤0.045%)常用有有：Q215-A,Q235-A,Q235-A.F#Q235-B,#Q235-C,Q275(參見(jiàn)表表1-6））式中Q—普通碳碳鋼，，“屈屈服””的拼拼音首首位字字母。。235———材料屈屈服點(diǎn)點(diǎn)（MPa)A,B,C,D———鋼材質(zhì)質(zhì)量等等級(jí)，，越后后越高高。F———沸騰鋼鋼#—GB150-98規(guī)定使使用材材料39（2））.優(yōu)質(zhì)碳碳素鋼鋼特點(diǎn)：：含硫、磷等雜雜質(zhì)較較少，均≤0.04%，，雜質(zhì)少少，組組織均均勻，，表面面質(zhì)量量好。。常用有有：08,10,15,20,20g,20R,30Mn,40Mn等。式中數(shù)數(shù)字字--含c量的萬(wàn)萬(wàn)分?jǐn)?shù)數(shù);g--鍋爐鋼鋼；R--容器鋼鋼；Mn---含錳元元素約約1%。（3））.高級(jí)優(yōu)優(yōu)質(zhì)鋼鋼磷硫雜雜質(zhì)極極少P,s含量≤≤0.03%。。表示法法：如如20AGB150-98規(guī)規(guī)定使使用材材料！！401.4.4.鋼的熱熱處理理熱處理理工藝藝實(shí)例例：※縫紉紉用鋼鋼針在在火上上燒，，再慢慢慢冷冷下來(lái)來(lái)后變變軟；；※建筑筑用鐵鐵線(xiàn)用用火燒燒軟；；※泵軸軸調(diào)質(zhì)質(zhì)—內(nèi)內(nèi)韌外外硬；；※扁鏟鏟淬火火—提提高硬硬度和和韌性性；；※容器器焊后后退火火—消消除內(nèi)內(nèi)應(yīng)力力；……熱處理理工藝藝曲線(xiàn)線(xiàn)：金屬材材料中中的金金相組組織發(fā)發(fā)生變變化??！41（1））常用用熱處處理工工藝緩慢加加熱，，保溫溫一定定時(shí)間間后※隨隨爐冷卻卻（曲曲線(xiàn)1）--退火；※空空氣中中冷卻卻（曲曲線(xiàn)2）--正火；；作用：：①降降低硬硬度，，增加加塑性性，改改善機(jī)機(jī)械性性能；；②使組組織均均勻化化，消消除內(nèi)內(nèi)應(yīng)力力。【注】】加熱熱溫度度為臨臨界點(diǎn)點(diǎn)（鋼鋼的內(nèi)內(nèi)部組組織發(fā)發(fā)生轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的的溫度度)以以上30～50℃。容器焊焊縫處處產(chǎn)生生內(nèi)應(yīng)應(yīng)力嗎嗎？42緩慢加加熱，，保溫溫一定定時(shí)間間淬火劑劑中冷卻卻（曲曲線(xiàn)3）；；淬火劑劑:水，鹽鹽水---用于于碳碳鋼；；油---用用于于合合金金鋼鋼。。作用用：：提提高高硬硬度度、、強(qiáng)強(qiáng)度度和和耐耐磨磨性性。。淬火火43淬火火后后再再進(jìn)進(jìn)行行一一次次較較低低溫溫度度的的加加熱熱與與冷冷卻卻。。作用用：：消消除除內(nèi)內(nèi)應(yīng)應(yīng)力力，，穩(wěn)穩(wěn)定定組組織織，，滿(mǎn)滿(mǎn)足足技技術(shù)術(shù)要要求求。?；鼗鸹鹩钟址址譃闉椋海旱蜏販鼗鼗鼗鸹穑ǎ?50～～250℃℃））；；中溫溫回回火火（（300～～450℃℃））；；高溫溫回回火火（（500～～680℃℃））。。※淬淬火火+高高溫溫回回火火稱(chēng)稱(chēng)為為調(diào)質(zhì)質(zhì)處處理理。。效果果：強(qiáng)度、、塑性、、韌性均均提高。。回火44（2）化化學(xué)熱處處理--將零零件放在在化學(xué)介介質(zhì)中進(jìn)進(jìn)行加熱-保保溫-冷冷卻的過(guò)程。。使零件表表面改性性。方式：滲滲碳，滲滲氮，滲滲鉻，氰氰化等。。451.4.5.鑄鐵鐵+(2.5～4.0%)碳+Si、Mn、P、S等雜質(zhì)鑄鐵1）灰鑄鐵如HT150-330,HT200-400HT---灰鑄鐵第一個(gè)數(shù)數(shù)字---抗拉拉強(qiáng)度（（MPa)第二個(gè)數(shù)數(shù)字---抗彎彎強(qiáng)度（（MPa)特點(diǎn)：斷斷口呈灰灰色，石石墨呈片片狀；質(zhì)脆，耐耐磨，抗抗壓不抗抗拉，可可鑄性好好，易切切削；吸音減振振，某些些介質(zhì)中中耐腐蝕蝕性好。。用來(lái)制作作機(jī)床的的床身，，壓縮機(jī)機(jī)機(jī)身如如何？462）球墨鑄鐵鐵如QT450-10.QT---球墨鑄鐵鐵450---抗拉強(qiáng)度度（MPa)10----延伸率（（%）特點(diǎn)：碳碳以球狀狀石墨存存在，可可鑄性好好，易切切削；強(qiáng)度高，，較好的的塑性和和韌性?？芍谱髦刂匾S類(lèi)類(lèi)！47性能指標(biāo)材料

sb(MPa)

ss(MPa)

d(%)

ak(N.m/cm2)

HBS(MPa)45(正火）6103601650≤24.1球墨鑄鐵400～900250～6002～1815～3013～36灰鑄鐵150～400——————14～2745號(hào)鋼鋼、球墨墨鑄鐵、、灰鑄鐵鐵的機(jī)械械性能比比較483）高硅硅鑄鐵如：STSi15R,STSi11Cu2CrR,STSi17R…式中ST---高硅耐蝕蝕鑄鐵，，Si15---含硅15%左右右，Cu2---含銅2%左右R---混合稀土土元素（（≤0.1%））。特點(diǎn)：※※耐腐蝕蝕性好（（見(jiàn)書(shū)表表1-15）；※質(zhì)硬、、脆，較較難機(jī)加加工，一一般采用用鑄造；；※導(dǎo)熱性性能差，，膨脹系系數(shù)大，，受熱易易裂。用途：制制造耐腐腐蝕泵、、閥門(mén)、、旋塞、、冷卻排排管、輔輔助陽(yáng)極極、管道道配件等等。491.5低合金鋼鋼及特殊殊性能鋼鋼1.5.1合金元素素對(duì)鋼的的影響——為改善鋼鋼材性能能特意加加入合金金元素，，以改變變鋼材性性質(zhì)。例例如：鉻：耐腐蝕抗抗氧化；；提高了強(qiáng)強(qiáng)度硬度度和耐磨磨性；使鋼材的的韌性和和塑性降降低。錳：提高強(qiáng)度度和低溫溫沖擊韌韌性。鎳：提高淬透透性，保保持良好好塑性和和韌性；；提高耐腐腐蝕性和和低溫沖沖擊韌性性；提高熱強(qiáng)強(qiáng)性能。硅：提高強(qiáng)度度、高溫溫疲勞強(qiáng)強(qiáng)度、耐耐熱性、、耐H2S腐蝕；降低了塑塑性和沖沖擊韌性性。501.成分特點(diǎn)點(diǎn)：※由碳素素鋼+Si、Mn、Cu、Ti、V、Nb等元素組組成；※含碳量量均較低低，≤0.2%；※合金元元素總含含量＜5%。2.相對(duì)于碳碳素鋼，，其性能特點(diǎn)點(diǎn)：※強(qiáng)度提高高；※耐腐蝕蝕性能提提高；※低溫性性能提高高。1.5.2低合金鋼鋼51碳素鋼與與低合金金鋼比較較類(lèi)別品種sb

(MPa)ss(MPa)

σS/σb使用溫度（℃）碳素鋼Q235-A204004002402500.60.630～350-19～475低合金鋼16Mn15MnV5205403604000.690.74-40～475-45～450523.常用材料料：板，，管，圓圓鋼等型型材。4.用途：廣泛用于于造船，，壓力容容器，橋橋梁，高高壓鍋爐爐，汽車(chē)車(chē)，礦山山機(jī)械，，農(nóng)業(yè)機(jī)機(jī)械等。。5.常用材料料：16MnR，15MnVR,18MnMoNbR,16MnDR,15CrMoR,14Cr1MoR….531.5.3鍋爐鋼和和容器鋼鋼1.工作環(huán)境境：鍋爐：中中溫或高高溫；中中壓或高高壓。容器：壓壓力；溫溫度；介介質(zhì)腐蝕蝕；操作作特點(diǎn)。。2.對(duì)材質(zhì)要求求：1）較高的強(qiáng)強(qiáng)度；2）良好的塑塑性、韌性性和冷彎性性能；3）較低的缺缺口敏感性性；4）良好的焊焊接性能和和其他工藝藝性能；5）良好的冶冶金質(zhì)量。。543.常用的材料料：鍋爐鋼——20g；12Mng,16Mng,15MnVg,18MnMoNbg。容器鋼——（GB150-1998《鋼制壓力容容器》推薦）Q235-B，Q235-C;20R;16MnR，15MnVR，15MnVNbR，18MnMoNbR。4.標(biāo)準(zhǔn)：《壓力容器用用鋼板》GB6654-1996《壓力容器用用碳素鋼和和低合金厚厚鋼板》YB/T40-87551.5.4不銹耐酸鋼鋼不銹---耐大大氣腐蝕；；耐酸---耐酸酸及強(qiáng)腐蝕蝕性介質(zhì)的的腐蝕。常用品種：：1）鉻不銹銹鋼---如1Cr13,2Cr13,0Cr13等。第一個(gè)數(shù)字字---含含碳量的千分?jǐn)?shù)[見(jiàn)表1-5(1-4）]；Cr13---含鉻13%?！蚪M織成分分：鉻固溶溶于鐵素體體的晶格中中形成固溶溶體。56◎“不銹”的的原因：在氧化性介介質(zhì)中，鉻鉻能生成一一層穩(wěn)定而而致密的氧化膜，對(duì)鋼材起起保護(hù)作用用?！蛐阅芴攸c(diǎn)點(diǎn)：碳的作用---與鉻生成碳碳化鉻(Cr23C6)，消耗大量的的鉻。為保保證耐腐蝕蝕性能，不不銹鋼中碳含量越低低越好。57鉻的作用：：——能提高耐腐腐蝕性能。實(shí)際鉻不不銹鋼的平平均含鉻量量≥13%。——能提高鋼的的淬透性，，顯著提高高鋼的強(qiáng)度度、硬度和和耐磨性，，而塑性、、韌性降低低。用作受載荷荷大的耐蝕蝕零件，如如軸類(lèi)，活活塞桿、螺螺栓、浮閥閥等。582）鉻鎳不銹鋼鋼常用鉻鎳不不銹鋼型號(hào)號(hào):0Cr18Ni90Cr18Ni10Ti式中0---含碳量的千分?jǐn)?shù)；（見(jiàn)表1-5）Cr18---含鉻量18%左右；；Ni9---含鎳量9%左右。通常以鉻鎳鎳平均含量量“18-8”標(biāo)志志這種鋼。。組織特征：C、Cr、Ni固溶于奧氏氏體晶格中中，是單一的奧氏氏體組織。59性能特點(diǎn):①耐腐蝕性好好※Cr含量≥13%，表面面形成氧化膜；※組織為單一的奧氏氏體，在電解液液中不能形形成微電池池，避免了了電化學(xué)腐腐蝕。②力學(xué)性能優(yōu)優(yōu)異。[見(jiàn)P298附錄五]③在400～850℃期間，，碳生成碳碳化鉻在晶晶界析出，，使晶界附附近貧鉻（（鉻含量低低于12%）導(dǎo)致晶間腐蝕。！不能反復(fù)施施焊，否則則必須進(jìn)行行熱處理。④不耐氯離子子腐蝕。601.5.5耐熱鋼高溫環(huán)境---原油油加熱、裂裂解、催化化等。如轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化爐爐管管，工作溫度為為650～800℃。碳鋼使用溫溫度一般在在400℃℃以下。如20鋼500℃℃時(shí)屈服點(diǎn)點(diǎn)只有50MPa,變得很軟，，鋼中的Fe3C分解出石墨墨碳（石墨化過(guò)程程）；同時(shí)鋼鋼表面生成成氧化皮，，層層剝落落。——碳鋼在高溫溫下強(qiáng)度和和抗氧化性性均下降。61高溫設(shè)備對(duì)對(duì)材料的要要求：①化學(xué)穩(wěn)定性性?！挚箍垢邷貧怏w體（O2、H2S、SO2等)腐蝕的的能力。鋼鋼的表面能能生成致密密的氧化膜。抗氧化鋼——抗高溫溫氧化，強(qiáng)強(qiáng)度不高。。Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr25Ni12等。②熱強(qiáng)性性?！垢邷厝淙渥兡芰Α?。熱強(qiáng)鋼鋼——抗抗蠕變變，有有一定定抗氧氧化能能力。。12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20等。62元素Cr——提高抗氧化化性，強(qiáng)強(qiáng)化并并穩(wěn)定定金相相組織織。Mo——提高高溫強(qiáng)強(qiáng)度，強(qiáng)化化并穩(wěn)穩(wěn)定金金相組組織，，提高高再結(jié)結(jié)晶溫溫度。。Ni——形成奧氏體體組織織，提高高高溫溫強(qiáng)度度和耐耐腐蝕蝕性。。Ti——穩(wěn)定金金相組組織，，不銹銹鋼中中能減少鉻鉻與碳碳的化化合。。Al,Si—提高高溫抗抗氧化化性，本身身生成成致密密的氧氧化膜膜。各元素素的作作用：：631.5.6低溫用用鋼低溫環(huán)環(huán)境———天天然氣氣液化化、空空氣分分離、、潤(rùn)滑滑油脫脫脂、、輕烴烴回收收等。。普通碳碳鋼在在低溫溫下（（-20℃以以下）變脆脆，沖沖擊韌韌性顯顯著下下降。。低溫用用鋼的的組織織成分分特點(diǎn)點(diǎn)：※一般低低溫（（-40~-20℃)鋼——含含碳量很很低的的鐵素素體組織，，再加加入適適量的的Mn、、Al、Ti、、Nb、Cu、、V、、N等元素素。如16MnDR,09MnNiDR等?！罾洌?40℃以下)用鋼——含碳量低的的奧氏體體組織。如如15Mn26Al4。641.5.7鋼材的品品種和規(guī)規(guī)格1）鋼板板[P320附錄十]2）鋼管管[P306附錄七]※無(wú)縫鋼管管表示法：：如f219×10其中219-鋼管的外徑徑,mm；10-鋼管名義義壁厚,mm?！锌p鋼管管由板卷焊焊接而成成。用于于水管，，蒸汽管管等。如1吋吋,1/4吋,3/4吋等.653）型鋼鋼圓鋼方鋼扁鋼等邊角鋼鋼不等邊角角鋼工字鋼槽鋼664）鑄鋼鋼和鍛鋼鋼鋼水鑄造造成型---鑄鑄鋼。如：ZG200-400式中200-屈屈服點(diǎn)400-抗拉強(qiáng)強(qiáng)度。精密鑄造造！鋼坯鍛壓壓成型---鍛鍛鋼671.6有色金屬屬材料1.6.1鋁及其合合金1.特性：1）密度小小，體輕輕；2）導(dǎo)電、、導(dǎo)熱性性好。不不產(chǎn)生火火花；3）塑性高高，強(qiáng)度度低；4）易冷加加工，可可焊，可可鑄；5）耐低溫溫；6）一定的的耐腐蝕蝕性；7）不污染染食物。。681）純鋁：：高純鋁鋁——L01，L02（濃硝酸酸設(shè)備））；工業(yè)純鋁鋁—L1，L2，L4（換熱器器，塔，，儲(chǔ)罐，，深冷設(shè)設(shè)備等））。2）鑄造鋁鋁——ZL（泵，閥閥門(mén)，離離心機(jī)等等）。3）防銹鋁鋁——LF（深冷設(shè)設(shè)備，分分離塔等等）。2.常用鋁材材：691.6.2銅及其合合金1.純銅（紫紫銅）特性：1）塑性好好，導(dǎo)電電性好，，導(dǎo)熱好好；2）低溫下下保持較較高塑性性和沖擊擊韌性；；3）耐低濃濃度酸。。用場(chǎng)：深深冷裝置置；密封封墊片。。常用材料料：T2，T3，T4，TUP（用磷脫脫氧的無(wú)無(wú)氧純銅銅）。702.黃銅——銅與鋅的的合金。。特性：鑄鑄造性能能好；較較高的力力學(xué)性能能；易切切削加工工；可焊焊接；耐耐蝕性較較好；有有應(yīng)力腐腐蝕開(kāi)裂裂傾向。?；こＳ糜貌牧希海篐80,H68,H62等。銅含量%代號(hào)713.青銅常用材料料：錫青青銅（銅銅錫合金金）——鑄造青銅銅用場(chǎng)較較多。特點(diǎn)：良良好的耐耐腐蝕性性，耐磨磨性。用場(chǎng)：：泵殼殼，軸軸承，，渦輪輪，閥閥門(mén)等等。721.6.3鈦及其其合金金特點(diǎn)：：1）密度度不大大而強(qiáng)強(qiáng)度高高；2）耐腐腐蝕性性能近近乎或或超過(guò)過(guò)不銹銹鋼；；3）耐熱熱。用場(chǎng)：：航空空工業(yè)業(yè)，化化學(xué)工工業(yè)。。731.7非金屬屬材料料1.7.1無(wú)機(jī)非非金屬屬材料料1.化工陶陶瓷特點(diǎn)：：1）良好好的耐耐腐蝕蝕性能能；2）足夠夠的不不透性性、耐耐熱性性；3）一定定的機(jī)機(jī)械強(qiáng)強(qiáng)度；；4）性脆脆易裂裂，導(dǎo)導(dǎo)熱性性差。。用場(chǎng)：：化工工陶瓷瓷設(shè)備備及管管道，，管件件等。。742.化工搪搪瓷——含高硅硅的瓷瓷釉經(jīng)經(jīng)900℃煅燒，，密著著在金金屬胎胎表面面而成成。特點(diǎn)：：1）優(yōu)良良的耐耐腐蝕蝕性能能；2）優(yōu)良良的電電絕緣緣性能能；3）易碎碎裂。。用場(chǎng)：：搪瓷瓷設(shè)備備，如如反應(yīng)應(yīng)釜、、儲(chǔ)罐罐、換換熱器器、塔塔、閥閥門(mén)等等。751.7.2有機(jī)非非金屬屬材料料1.工程塑塑料高分子子合成成樹(shù)脂脂+填料——提高力力學(xué)性性能；；增塑劑劑——降低硬硬度和和脆性性；穩(wěn)定劑劑——延緩老老化；；固化劑劑——加快固固化速速度。。特點(diǎn)：：1）良好好的耐耐腐蝕蝕性能能；2）一定定的機(jī)機(jī)械強(qiáng)強(qiáng)度；；3）密度度不大大；4）價(jià)格格較低低。76常用材材料：：硬聚氯氯乙烯烯塑料料聚乙烯烯塑料料耐酸酚酚醛塑塑料聚四氟氟乙烯烯塑料料玻璃鋼鋼2.涂料——高分子子膠體體的混混合物物溶液液。用途：：設(shè)備備防腐腐常用涂涂料：：防銹漆漆；底漆；；大漆；；環(huán)氧樹(shù)樹(shù)脂漆漆；酚醛樹(shù)樹(shù)脂漆漆。等等。773.不透性性石墨墨——各種樹(shù)樹(shù)脂侵侵汲石石墨，，消除除孔隙隙而成成。特點(diǎn)：：1）較高高的化化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性性和良良好的的導(dǎo)熱熱性，，熱膨膨脹系系數(shù)小小，耐耐溫度度急變變性好好；2）不污污染介介質(zhì)；；3）加工工性能能好，，相對(duì)對(duì)密度度小；；4）力學(xué)學(xué)性能能較低低，性性脆。。用場(chǎng)：：腐蝕蝕性強(qiáng)強(qiáng)的換換熱器器；泵泵，管管道，，機(jī)械械密封封環(huán)，，爆破破片等等。781.8化工設(shè)設(shè)備的的腐蝕蝕及防防腐措措施1.8.1金屬的的腐蝕蝕1.金屬腐腐蝕的的評(píng)定定方法法：1）質(zhì)量量變化化評(píng)定定法——試驗(yàn)測(cè)測(cè)定，，單位位表面面、單單位時(shí)時(shí)間腐腐蝕引引起的的質(zhì)量量變化化量。。2）腐蝕蝕深度度評(píng)定定法——用每年年金屬屬厚度度的減減少量量表示示腐蝕蝕速度度。792.化學(xué)腐腐蝕——金屬遇遇到干干燥氣氣體或或非電電解質(zhì)質(zhì)溶液液發(fā)生生的腐腐蝕。。特點(diǎn)：：1）腐蝕蝕產(chǎn)物物在金金屬表表面；；2）腐蝕蝕過(guò)程程中無(wú)無(wú)電流流產(chǎn)生生。腐蝕產(chǎn)物特特性：1）致密而穩(wěn)穩(wěn)定，與金金屬結(jié)合牢牢固——鈍化膜——鈍化作用；2）不穩(wěn)定，，與金屬結(jié)結(jié)合不牢固固——脫落——活化作用。80（1）金屬的高高溫氧化及及脫碳——金屬在在高溫下的的氣體腐蝕蝕。解決方法：：冶煉時(shí)加加入鉻，硅硅或鋁——不起皮鋼81脫碳反應(yīng)：：Fe3C+O2=3Fe+CO2Fe3C+CO2=3Fe+COFe3C+H2O=3Fe+CO+H2溫度＞700℃時(shí)——脫碳作用。。力學(xué)性能下下降。82（2）氫腐蝕鐵碳合金發(fā)發(fā)生氫腐蝕蝕的開(kāi)始溫溫度和壓力力：壓力/MPa溫度/℃壓力/MPa溫度/℃3~10300~28030~40220~21010~20270~24040~60210~20020~30230~22060~80200~190第一階段：：氫脆——以原子狀態(tài)態(tài)侵入鋼材材內(nèi)部，聚聚集，使鋼鋼變脆。與與氫在鋼中中的溶解度度成正比。。83第二階段：：氫侵蝕——發(fā)生化學(xué)反反應(yīng)：Fe3C+2H2=3Fe+CH4危害：1）甲烷在晶晶界聚集，，成為裂紋紋源；2）甲甲烷烷在在鋼鋼材材表表面面鼓鼓泡泡，，降降低低力力學(xué)學(xué)性性能能；；3）滲滲碳碳體體還還原原為為鐵鐵素素體體，，體體積積減減小小，，產(chǎn)產(chǎn)生生組組織織應(yīng)應(yīng)力力，，促促進(jìn)進(jìn)裂裂紋紋擴(kuò)擴(kuò)展展。。又又提提供供氫氫和和甲甲烷烷聚聚集集條條件件，，加加重重氫氫侵侵蝕蝕———鋼材材組組織織成成為為網(wǎng)網(wǎng)格格。。843.電化化學(xué)學(xué)腐腐蝕蝕———金屬屬與與電電解解液液接接觸觸發(fā)發(fā)生生電電化化學(xué)學(xué)反反映映。。三個(gè)個(gè)環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)：：85發(fā)生生電電化化學(xué)學(xué)腐腐蝕蝕必必備備條條件件：：1）同同一一金金屬屬中中有有不不同同電電位位的的組組織織成成分分或或存存在在不不同同電電位位的的金金屬屬；；2）陽(yáng)陽(yáng)極極和和陰陰極極互互相相連連接接；；3）陽(yáng)極和陰極極同處在連通通的電解液中中。861.8.2晶間腐蝕和應(yīng)應(yīng)力腐蝕——均屬于電化學(xué)學(xué)腐蝕。1.晶間腐蝕腐蝕性介質(zhì)沿沿晶粒間滲入入金屬深處，，腐蝕破壞金金屬晶粒間的的結(jié)合力，使使之強(qiáng)度和塑塑性完全喪失失?！啊皟?nèi)部瓦瓦解””作用用。不銹鋼鋼有晶晶間腐腐蝕可可能：：在450~850℃℃之間，，生成成(Cr·Fe)23C6，沿晶界界析出出，晶晶界