化工設備概述課件

19十二月20221化工設備概述17十二月20221化工設備概述一、化工設備在化工生產中的應用2、化工設備的應用

典型煉油、化工生產裝置所需的化工設備化工設備使用與維護序號生產裝置名稱所需的主要設備1丁烯氧化脫氫生產丁二烯反應器、各種塔器、蒸發(fā)器、空氣壓縮機、混合器、廢熱鍋爐、各種泵2合成氨加熱爐、反應器、分餾塔、壓縮機、換熱設備、各種泵3乙烯催化水合生產乙醇加熱爐、反應器、壓縮機、分餾塔、洗滌塔、各種泵一、化工設備在化工生產中的應用2、化工設備的應用化工設備使用一、化工設備在化工生產中的應用2、化工設備的應用

化工設備不僅用于化工和煉油生產中，而且在輕工、醫(yī)藥、食品、冶金、能源、交通等工業(yè)部門也有著廣泛的應用?；ぴO備使用與維護一、化工設備在化工生產中的應用2、化工設備的應用化工設備使用

二、化工設備的類型按照各自設備在化工生產的作用進行分類

化工設備使用與維護反應設備換熱設備傳質設備儲存設備流體輸送設備加熱設備二、化工設備的類型化工設備使用與維護反換傳儲流加

二、化工設備的類型1、流體輸送設備

各種泵、壓縮機、鼓風機以及與其相配套的管線和閥門等等

化工設備使用與維護二、化工設備的類型1、流體輸送設備化工設備使用與維

二、化工設備的類型2、加熱設備加熱設備是將原料加熱到一定的溫度，使其汽化或為其進行反應提供足夠的能量。

化工設備使用與維護

蒸發(fā)器

廢（余）熱鍋爐二、化工設備的類型2、加熱設備化工設備使用與維護

二、化工設備的類型3、加換熱設備換熱設備是將熱量從高溫物體傳給低溫物體，以達到加熱、冷凝、冷卻的目的，并從中回收熱量，節(jié)約燃料。

化工設備使用與維護

列管式換熱器

大型集成換熱器二、化工設備的類型3、加換熱設備化工設備使用與維護

二、化工設備的類型4、傳質設備傳質設備是利用物料之間某些物理性質，如沸點、密度、溶解度等的不同，將處于混合狀態(tài)的物質（氣態(tài)或液態(tài)）中的某些組分分離出來。

化工設備使用與維護吸收塔精餾塔二、化工設備的類型4、傳質設備化工設備使用與維護吸

二、化工設備的類型5、反應設備反應設備的作用是完成一定的化學和物理反應，其中化學反應是起主導和決定作用的，物理過程是輔助的或伴生的。

化工設備使用與維護高溫反應器合成塔二、化工設備的類型5、反應設備化工設備使用與維護高

二、化工設備的類型6、儲存設備儲存設備是用來盛裝生產用的原料氣、液體、液化氣等物料的設備

化工設備使用與維護液氨儲罐高位儲罐球形儲罐二、化工設備的類型6、儲存設備化工設備使用與維護液三、化工生產對化工設備的要求1、工藝性能要求

（1）達到工藝指標（2）生產消耗低（3）生產效率高2、安全性能要求（1）、強度：指設備及其零部件抵抗外力破壞的能力。（2）、剛度：指設備及其零部件抵抗外力作用變形的能力（3）、穩(wěn)定性：指設備及其零部件在外力作用下維持原有的能力?；ぴO備使用與維護三、化工生產對化工設備的要求1、工藝性能要求化工設備使用與維三、化工生產對化工設備的要求2、安全性能要求（4）、耐蝕性：指設備抗腐蝕的能力。（5）、密封性：指設備阻止介質泄漏的能力。3、使用和經濟性能的要求化工設備除了要滿足安全可靠性之外，還需滿足經濟方面要求。（1）、盡量降低設備成本：通過節(jié)約材料、優(yōu)化加工制造工藝等（2）、操作維修方便：考慮設備在使用過程中便于拆裝、檢修、清洗等操作。化工設備使用與維護三、化工生產對化工設備的要求2、安全性能要求化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能

材料的力學性能

材料在外力（或外加能量）作用下，在變形和強度方面所表現(xiàn)出來的性能。是通過各種力學試驗得到的，如拉伸、壓縮、彎曲、沖擊、疲勞、硬度等試驗?；ぴO備使用與維護硬度強度塑性韌性彈性溫影度響剛度一、金屬材料的力學性能材料的力學性能化工設備使用與維護硬強一、金屬材料的力學性能（一）材料的彈性和剛度

1、內力：物體受到外力作用后其內部各部分之間產生了相互作用力。2、應力:單位面積上的內力，用σ表示。3、變形:物體受到外力作用后其原始尺寸或形狀發(fā)生了變化，這種變化稱為變形。4、應變：變形的量與原始尺寸的比值，用?表示化工設備使用與維護一、金屬材料的力學性能（一）材料的彈性和剛度化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能（一）材料的彈性和剛度σ=F/AA為試件的原始截面積?=?l/l?l/l為拉伸時的變形量E=σ/?材料的彈性模量，它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)生彈性形變，E值越小、材料的彈性越好，越容易發(fā)生彈性形變。化工設備使用與維護一、金屬材料的力學性能（一）材料的彈性和剛度化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能（一）材料的彈性和剛度化工設備使用與維護比例極限AA1

彈性極限一、金屬材料的力學性能（一）材料的彈性和剛度化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能（二）材料的強度和塑性1、強度：固體材料在外力作用下抵抗產生塑性變形和斷裂的特性。化工設備使用與維護持久強度σD蠕變強度σn屈服強度σs(σ0.2)抗拉強度σb疲勞極限σn強度指標一、金屬材料的力學性能（二）材料的強度和塑性化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能（二）材料的強度和塑性σs越大，材料越不容易發(fā)生塑性變形。它是衡量材料強度重要指標之一σb

越大，材料越不容易斷裂。它是衡量材料強度又一重要指標化工設備使用與維護一、金屬材料的力學性能（二）材料的強度和塑性化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能（二）材料的強度和塑性2、塑性：金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。（材料能夠產生塑性變形的性質）主要有兩個塑性指標：化工設備使用與維護伸長率δ斷面收縮率Ψδ和Ψ越大，材料在斷裂前產生的塑性變形越大，材料的塑性越好一、金屬材料的力學性能（二）材料的強度和塑性化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能（三）硬度

材料抵抗他物壓入或劃痕的能力。表示金屬材料在一個小的體積范圍內抵抗彈性變形、塑性變形或破斷的能力。布氏硬度HB（一般在HB450以上就不能使用)、洛氏硬度HR(可以用于硬度很高的材料)、維氏硬度HV(比洛氏硬度更適合于測定極薄試樣的硬度)，顯微硬度?；ぴO備使用與維護一、金屬材料的力學性能（三）硬度化工設備使用與維護一、金屬材料的力學性能（四）材料的沖擊韌性

材料抵抗沖擊載荷的能力。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。承受靜載荷抗裂紋擴展的能力——缺口敏感性承受動載荷時抗裂紋的能力——沖擊韌性化工設備使用與維護一、金屬材料的力學性能（四）材料的沖擊韌性化工設備使用與維護一、金屬材料的力學性能（五）溫度對材料力學性能的影響

材料的力學性能所包括的強度、塑性、韌性、硬度四個指標中，強度和塑性占主導地位，但使用時要考慮溫度的變化?；ぴO備使用與維護T

T

一、金屬材料的力學性能（五）溫度對材料力學性能的影響化工設備二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼

（1）碳鋼的分類

化工設備使用與維護

低碳鋼按含碳量

高碳鋼

鎮(zhèn)靜鋼：Z

按脫氧方式

半鎮(zhèn)靜鋼：b

普通碳素鋼按品質

高級優(yōu)質碳素鋼中碳鋼優(yōu)質碳素鋼隨著含碳量的增加，鋼的強度硬度增加，而塑性韌性降低。鎮(zhèn)靜鋼，脫氧完全，鋼錠組織致密，質量好。優(yōu)質鋼，S、P雜質含量低，質量好。二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼（2）碳鋼的牌號

化工設備使用與維護a）普通碳素結構鋼（GB700-88）代表鋼材屈服點的字母＋屈服點的數值＋材料質量等級符號＋脫氧方法符號，常用Q235B，Q235C，Q235A·F

二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼化工設備使用與維護a二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼

（2）碳鋼的牌號

化工設備使用與維護a）普通碳素結構鋼（GB700-88）

Q

235－A

F質量等級為A，共分A、B、C、D四級屈服極限σs=235MPa脫氧方式：有Z、TZ、F、b四種，其中Z和TZ可省略。屈二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼化工設備使用與維護a二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼（2）碳鋼的牌號

化工設備使用與維護b）優(yōu)質碳素結構鋼（GB711-88）較普通碳素結構含S、P量較少，表面質量較好。常用10、15、20g、20R和20等。g—鍋爐用鋼R---壓力容器用鋼D---低溫用鋼

牌號：兩位數字＋表示脫氧方法的字母二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼化工設備使用與維護b二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼（2）碳鋼的牌號

化工設備使用與維護b）優(yōu)質碳素結構鋼（GB711-88）牌號：兩位數字＋表示脫氧方法的字母

數字——含碳量萬分數字母——只在沸騰鋼時注出低碳鋼0810152025中碳鋼30354045505560高碳鋼6065708085二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼化工設備使用與維護b二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼

化工設備使用與維護在碳素鋼的基礎上加入少量合金元素。特別：鍋爐鋼和容器鋼主要用于殼體或鍋爐承壓元件。在普通低合金結構鋼中常加入：Mn、Si、Cr、Mo、V、Cu、P等，Mn、Si、Cr、V提高強度，Cu、P提高耐蝕性二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼

化工設備使用與維護典型牌號：16Mn、16MnR、15MnV、15MnVR、

18MnMoNb、18MnMoNbR、09Mn2V等。特點：含碳量一般低于0.25%，較高的屈服強度和屈強比（ss/sb=0.65～0.95），較好的冷熱加工性能、良好的焊接性能，較低的冷脆傾向以及較好的抗大氣、海水等腐蝕能力。

二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼

（1）低合金鋼的牌號（GB/T221-2000）

平均含碳量萬分數＋合金元素符號＋平均合金元素含量百分數平均合金含量小于1.5%——不標注平均合金含量1.5～2.49%——“2”平均合金含量2.5～3.49%——“3”，依此類推壓力容器用普通低合金鋼——牌號后加“R”低溫用鋼——牌號后加“D”

化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼（2）高合金鋼的牌號（GB/T221-2000）

指不銹鋼、耐熱鋼和高溫合金

化工設備使用與維護不銹鋼牌號表示方法平均含碳量質量分數的千分數＋合金元素符號＋平均合金元素含量百分數平均含碳量小于千分之一——“0”平均含碳量小于萬分之三——“00”二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料舉例鋼號表示法

優(yōu)質碳素鋼——化工設備使用與維護沸騰鋼含碳量為0.08%；容器鋼含碳量為0.2%普通碳素鋼—Q235-A,F沸騰鋼類別為A鋼材屈服點(MPa)屈服點屈字的拼音首位字母08F

20R

二、化工設備常用的金屬材料舉例鋼號表示法化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料

低合金鋼——16MnR16——含碳量0.16%；

Mn——合金元素；

R——容器鋼。特殊性能鋼——1Cr18Ni91——含碳量0.1%（千分數）；

Cr,Ni——主要合金元素；

18——含鉻量18%；

9——含鎳量9%?；ぴO備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料低合金鋼——化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵化工設備使用與維護含碳量2.11%以上，大多碳以石墨形式存在，并含有較多S、P、Si、Mn等雜質。是脆性材料，抗拉強度較低，但有良好鑄造性、耐磨性、減振性及切削加工性。在一些介質如濃硫酸、醋酸、鹽溶液、有機溶劑等中耐腐蝕性能好。按鑄鐵中石墨的不同形態(tài)鑄鐵可分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和特殊性能鑄鐵等。二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵化工設備使用與維護含碳量2二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵（1）灰鑄鐵化工設備使用與維護1.牌號：HT+抗拉強度b表示如HT100，其中100表示b≮100MPa。常用灰鑄鐵牌號有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350。2.力學性能：強度低，硬度高，塑性很差。3.工藝性能：優(yōu)良的鑄造性，切削性好，能焊接。二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵化工設備使用與維護1.牌號二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵（2）球墨鑄鐵化工設備使用與維護1.牌號：用QT＋抗拉強度值＋延伸率表示如QT400-18，其中400表示b＝400MPa，18表示s=18%常用的QT400-17、QT420-10、QT500-5、QT600-2、QT700-2、QT800-2等。2.力學性能：在強度、塑性和韌性方面大大超過灰鑄鐵，甚至接近鋼材。二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵化工設備使用與維護1.牌號二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵（3）可鍛鑄鐵化工設備使用與維護1.牌號

“KT”—“可鍛鑄鐵”、“KTH”—鐵素體可鍛鑄鐵，“KTZ”——珠光體可鍛鑄鐵。后面的數字分別表示最低抗拉強度（MPa）和最低延伸率。如：KTH350-10表示b=350MPa，s=10的鐵素體可鍛鑄鐵。2.性能：強度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵，低于球墨鑄鐵。3.注意：可鍛鑄鐵不能進行壓力加工！4.應用：管件、彎頭、三通、低壓閥門等。二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵化工設備使用與維護1.牌號三、非金屬材料既可用作結構材料，又能作設備的保護襯里、涂層，還可做設備的密封材料、保溫材料和耐火材料。非金屬材料分為無機非金屬材料（陶瓷、搪瓷、巖石、玻璃等）及有機非金屬材料（塑料、涂料、橡膠等）及近20～30年來發(fā)展的復合材料（玻璃鋼、不透性石墨等）。化工設備使用與維護三、非金屬材料既可用作結構材料，又能作設備的保護襯里、涂層，三、非金屬材料化工設備使用與維護聚氯乙稀塑料耐酸酚醛塑料聚乙烯塑料聚四氟乙烯塑料玻璃鋼涂料有機非金屬材料無機非金屬材料化工陶瓷化工搪瓷磚板襯里耐熱玻璃不透性石墨三、非金屬材料化工設備使用與維護有機非金屬材料無機非金屬材料三、非金屬材料1.化工陶瓷特點：1）良好的耐腐蝕性能；

2）足夠的不透性、耐熱性；

3）一定的機械強度；

4）性脆易裂，導熱性差。用場：化工陶瓷設備及管道，管件等。

化工設備使用與維護三、非金屬材料1.化工陶瓷化工設備使用與維護三、非金屬材料2.化工搪瓷含高硅的瓷釉經900℃煅燒，密著在金屬胎表面而成。特點：1）優(yōu)良的耐腐蝕性能；2）優(yōu)良的電絕緣性能；3）易碎裂。用場：搪瓷設備，如反應釜、儲罐、換熱器、塔、閥門等?；ぴO備使用與維護三、非金屬材料2.化工搪瓷化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料高分子合成樹脂+

填料——提高力學性能；

增塑劑——降低硬度和脆性；

穩(wěn)定劑——延緩老化；

固化劑——加快固化速度。特點：1）良好的耐腐蝕性能；

2）一定的機械強度；

3）密度不大；

4）價格較低。化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料常用工程塑料：硬聚氯乙烯塑料聚乙烯塑料耐酸酚醛塑料聚四氟乙烯塑料玻璃鋼化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料（1）硬聚氯乙烯（PVC）塑料使用溫度為-10～+55℃。當溫度在60～90℃時，強度顯著下降。（2）聚乙烯（PE）塑料在室溫下，除硝酸外，對各種酸、堿鹽溶液均穩(wěn)定，對氫氟酸特別穩(wěn)定。（3）耐酸酚醛塑料（PF）使用溫度為-30℃～+130℃。這種塑料性質較脆、沖擊韌性較低?；ぴO備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料（4）聚四氟乙烯（PTFE）塑料

耐強腐蝕性介質腐蝕。甚至超過貴重金屬金和銀，有塑料王之稱。常用作耐腐蝕、耐高溫密封元件及高溫管道。有良好的自潤滑性，還可以用作無油潤滑壓縮機的活塞環(huán)。有突出的耐熱和耐寒性，使用溫度范圍為-200℃～250℃。化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料（5）玻璃鋼又稱玻璃纖維增強塑料。用合成樹脂為粘結劑，以玻璃纖維為增強材料，按一定成型方法制成。具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，強度高和良好的工藝性能，是一種新型非金屬材料。樹脂不同而差異很大。環(huán)氧玻璃鋼（常用）、酚醛玻璃鋼（耐酸性好）、呋喃玻璃鋼（耐腐蝕性好）、聚酯玻璃鋼（施工方便）等?；ぴO備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料化工設備使用與維護一、腐蝕的概念及類型

腐蝕的定義50年代，腐蝕的定義僅指金屬的腐蝕：

“在周圍介質作用下，由于化學反應、電化學反應或物理溶解而產生的金屬破壞?！?/p>

50年代后，隨著非金屬材料的發(fā)展，腐蝕定義擴大到所有的材料:

－“由于材料和它所處的環(huán)境發(fā)生反應使材料和材料的性質發(fā)生惡化的現(xiàn)象”－“腐蝕是由于物質與周圍環(huán)境的作用而產生的破壞”化工設備使用與維護一、腐蝕的概念及類型腐蝕的定義化工設備使用與維護一、腐蝕的概念及類型

（一）按腐蝕的機理分類1、化學腐蝕化學腐蝕：是指金屬與非電解質直接發(fā)生化學作用而引起的破壞。特點：金屬原子與介質兩相的界面上直接交換電子，發(fā)生直接的化學反應。化學介質是不電離不導電的干氣體和非電介質溶液。無電流，鈍壓膜，例如：鋼脫碳、氫脆化工設備使用與維護一、腐蝕的概念及類型（一）按腐蝕的機理分類化工設備使用與維一、腐蝕的概念及類型

（一）按腐蝕的機理分類2、電化學腐蝕電化學腐蝕：是金屬與電解質溶液發(fā)生電化學作用而引起的破壞。特點：電化學與化學腐蝕不同之處在于前者形成了原電池反應?；ぴO備使用與維護金屬離子失去電子氧化反應金屬原子金屬腐蝕的本質：M–ne→Mn+一、腐蝕的概念及類型（一）按腐蝕的機理分類化工設備使用與維一、腐蝕的概念及類型

化學腐蝕與電化學腐蝕的比較化工設備使用與維護化學腐蝕電化學腐蝕條件現(xiàn)象本質聯(lián)系金屬跟非金屬單質或非電解質液體直接接觸不純金屬或合金與電解質溶液接觸無電流產生有微弱電流產生金屬被氧化較活潑金屬被氧化兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍一、腐蝕的概念及類型化學腐蝕與電化學腐蝕的比較化工設備使用一、腐蝕的概念及類型

（二）按腐蝕破壞的特征分類1、均勻腐蝕根據金屬的腐蝕形態(tài)，腐蝕可分為:全面腐蝕和局部腐蝕均勻腐蝕:

均勻的全面腐蝕和不均勻的全面腐蝕，也稱為全面腐蝕非均勻腐蝕（局部腐蝕）：根據局部腐蝕的形態(tài)、位置、機理，可分為多種類型主要的局部腐蝕：點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、電偶腐蝕、選擇性腐蝕、應力腐蝕、磨損腐蝕、腐蝕疲勞?；ぴO備使用與維護一、腐蝕的概念及類型（二）按腐蝕破壞的特征分類化工設備使用一、腐蝕的概念及類型

（二）按腐蝕破壞的特征分類1、均勻腐蝕均勻（全面腐蝕）（定義）：暴露于腐蝕環(huán)境中，在整個金屬表面上進行的腐蝕稱為全面腐蝕。各部位腐蝕速率接近，金屬的表面比較均勻地減薄，金屬表面無明顯的腐蝕形態(tài)差別。同時允許具有一定程度的不均勻性。非均勻（局部腐蝕）（定義）：在腐蝕環(huán)境中，金屬表面某些區(qū)域發(fā)生的腐蝕稱局部腐蝕。腐蝕發(fā)生在金屬的某一特定部位，陽極區(qū)和陰極區(qū)明顯分開，可以用肉眼或微觀觀察加以區(qū)分，次生腐蝕產物又可在陰、陽極交界的第三地點形成。。化工設備使用與維護一、腐蝕的概念及類型（二）按腐蝕破壞的特征分類化工設備使用一、腐蝕的概念及類型

（二）按腐蝕破壞的特征分類2、縫隙腐蝕

電解質溶液存在，在金屬與金屬及金屬和非金屬之間構成狹窄的縫隙內，介質的遷移受到阻滯時而產生的一種局部腐蝕形態(tài)?？p隙腐蝕將減小部件的有效幾何尺寸，降低吻合程度。縫內腐蝕產物的體積增大，形成局部應力，并使裝配困難?；ぴO備使用與維護一、腐蝕的概念及類型（二）按腐蝕破壞的特征分類化工設備使用一、腐蝕的概念及類型

（二）按腐蝕破壞的特征分類2、縫隙腐蝕

縫隙的形成在工程結構中，一般需要將不同的結構件相互連接，縫隙是不可避免的，例如：不同結構件之間的連接，如金屬和金屬之間的鉚接、搭焊、螺紋連接，以及各種法蘭盤之間的襯墊等金屬和非金屬之間的接觸。

在金屬表面的沉積物、附著物、涂膜等，如灰塵、沙粒、沉積的腐蝕產物?；ぴO備使用與維護一、腐蝕的概念及類型（二）按腐蝕破壞的特征分類化工設備使用一、腐蝕的概念及類型

（二）按腐蝕破壞的特征分類3、晶間腐蝕

晶間腐蝕:金屬材料在腐蝕介質中，沿著或緊挨著晶粒邊界發(fā)生的腐蝕。特點：晶間腐蝕是一種危害性很大的局部腐蝕，宏觀上可能沒有任何明顯的變化，但材料的強度顯著下降，經常導致設備的突然破壞。化工設備使用與維護一、腐蝕的概念及類型（二）按腐蝕破壞的特征分類化工設備使用一、腐蝕的概念及類型

（二）按腐蝕破壞的特征分類4、應力腐蝕

化工設備使用與維護應力腐蝕的裂紋擴展金屬在腐蝕介質和拉應力的共同作用下產生的一種破壞形式。腐蝕與拉應力起互相促進的作用。腐蝕性介質金屬本身原始裂紋裂紋尖端保護膜裂紋將擴展的區(qū)域應力方向裂紋尖端裂紋將擴展的區(qū)域一、腐蝕的概念及類型（二）按腐蝕破壞的特征分類化工設備使用二、常用的防腐措施1、降低介質的腐蝕性

去除腐蝕介質中的氧，控制土壤及大氣的組成、濕度、溫度，加入緩蝕劑。降低環(huán)境的腐蝕性，如除去大氣中的SO2，在水溶液中除O2，改變溶液的pH值，在環(huán)境中加入緩蝕劑等；2、采用耐腐蝕材料

研制新耐蝕材料和改善材料的組織、狀態(tài)熱處理及表面處理改善材料的組織及表面狀態(tài)采用金屬和非金屬涂層、改變材料的表面結構，使材料表面具有耐蝕的特性；采用襯里、防銹油、防銹紙等，將材料與腐蝕介質隔開。化工設備使用與維護二、常用的防腐措施1、降低介質的腐蝕性化工設備使用與維護19十二月202258化工設備概述17十二月20221化工設備概述一、化工設備在化工生產中的應用2、化工設備的應用

典型煉油、化工生產裝置所需的化工設備化工設備使用與維護序號生產裝置名稱所需的主要設備1丁烯氧化脫氫生產丁二烯反應器、各種塔器、蒸發(fā)器、空氣壓縮機、混合器、廢熱鍋爐、各種泵2合成氨加熱爐、反應器、分餾塔、壓縮機、換熱設備、各種泵3乙烯催化水合生產乙醇加熱爐、反應器、壓縮機、分餾塔、洗滌塔、各種泵一、化工設備在化工生產中的應用2、化工設備的應用化工設備使用一、化工設備在化工生產中的應用2、化工設備的應用

化工設備不僅用于化工和煉油生產中，而且在輕工、醫(yī)藥、食品、冶金、能源、交通等工業(yè)部門也有著廣泛的應用?；ぴO備使用與維護一、化工設備在化工生產中的應用2、化工設備的應用化工設備使用

二、化工設備的類型按照各自設備在化工生產的作用進行分類

化工設備使用與維護反應設備換熱設備傳質設備儲存設備流體輸送設備加熱設備二、化工設備的類型化工設備使用與維護反換傳儲流加

二、化工設備的類型1、流體輸送設備

各種泵、壓縮機、鼓風機以及與其相配套的管線和閥門等等

化工設備使用與維護二、化工設備的類型1、流體輸送設備化工設備使用與維

二、化工設備的類型2、加熱設備加熱設備是將原料加熱到一定的溫度，使其汽化或為其進行反應提供足夠的能量。

化工設備使用與維護

蒸發(fā)器

廢（余）熱鍋爐二、化工設備的類型2、加熱設備化工設備使用與維護

二、化工設備的類型3、加換熱設備換熱設備是將熱量從高溫物體傳給低溫物體，以達到加熱、冷凝、冷卻的目的，并從中回收熱量，節(jié)約燃料。

化工設備使用與維護

列管式換熱器

大型集成換熱器二、化工設備的類型3、加換熱設備化工設備使用與維護

二、化工設備的類型4、傳質設備傳質設備是利用物料之間某些物理性質，如沸點、密度、溶解度等的不同，將處于混合狀態(tài)的物質（氣態(tài)或液態(tài)）中的某些組分分離出來。

化工設備使用與維護吸收塔精餾塔二、化工設備的類型4、傳質設備化工設備使用與維護吸

二、化工設備的類型5、反應設備反應設備的作用是完成一定的化學和物理反應，其中化學反應是起主導和決定作用的，物理過程是輔助的或伴生的。

化工設備使用與維護高溫反應器合成塔二、化工設備的類型5、反應設備化工設備使用與維護高

二、化工設備的類型6、儲存設備儲存設備是用來盛裝生產用的原料氣、液體、液化氣等物料的設備

化工設備使用與維護液氨儲罐高位儲罐球形儲罐二、化工設備的類型6、儲存設備化工設備使用與維護液三、化工生產對化工設備的要求1、工藝性能要求

（1）達到工藝指標（2）生產消耗低（3）生產效率高2、安全性能要求（1）、強度：指設備及其零部件抵抗外力破壞的能力。（2）、剛度：指設備及其零部件抵抗外力作用變形的能力（3）、穩(wěn)定性：指設備及其零部件在外力作用下維持原有的能力?；ぴO備使用與維護三、化工生產對化工設備的要求1、工藝性能要求化工設備使用與維三、化工生產對化工設備的要求2、安全性能要求（4）、耐蝕性：指設備抗腐蝕的能力。（5）、密封性：指設備阻止介質泄漏的能力。3、使用和經濟性能的要求化工設備除了要滿足安全可靠性之外，還需滿足經濟方面要求。（1）、盡量降低設備成本：通過節(jié)約材料、優(yōu)化加工制造工藝等（2）、操作維修方便：考慮設備在使用過程中便于拆裝、檢修、清洗等操作?；ぴO備使用與維護三、化工生產對化工設備的要求2、安全性能要求化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能

材料的力學性能

材料在外力（或外加能量）作用下，在變形和強度方面所表現(xiàn)出來的性能。是通過各種力學試驗得到的，如拉伸、壓縮、彎曲、沖擊、疲勞、硬度等試驗。化工設備使用與維護硬度強度塑性韌性彈性溫影度響剛度一、金屬材料的力學性能材料的力學性能化工設備使用與維護硬強一、金屬材料的力學性能（一）材料的彈性和剛度

1、內力：物體受到外力作用后其內部各部分之間產生了相互作用力。2、應力:單位面積上的內力，用σ表示。3、變形:物體受到外力作用后其原始尺寸或形狀發(fā)生了變化，這種變化稱為變形。4、應變：變形的量與原始尺寸的比值，用?表示化工設備使用與維護一、金屬材料的力學性能（一）材料的彈性和剛度化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能（一）材料的彈性和剛度σ=F/AA為試件的原始截面積?=?l/l?l/l為拉伸時的變形量E=σ/?材料的彈性模量，它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)生彈性形變，E值越小、材料的彈性越好，越容易發(fā)生彈性形變?；ぴO備使用與維護一、金屬材料的力學性能（一）材料的彈性和剛度化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能（一）材料的彈性和剛度化工設備使用與維護比例極限AA1

彈性極限一、金屬材料的力學性能（一）材料的彈性和剛度化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能（二）材料的強度和塑性1、強度：固體材料在外力作用下抵抗產生塑性變形和斷裂的特性?；ぴO備使用與維護持久強度σD蠕變強度σn屈服強度σs(σ0.2)抗拉強度σb疲勞極限σn強度指標一、金屬材料的力學性能（二）材料的強度和塑性化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能（二）材料的強度和塑性σs越大，材料越不容易發(fā)生塑性變形。它是衡量材料強度重要指標之一σb

越大，材料越不容易斷裂。它是衡量材料強度又一重要指標化工設備使用與維護一、金屬材料的力學性能（二）材料的強度和塑性化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能（二）材料的強度和塑性2、塑性：金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。（材料能夠產生塑性變形的性質）主要有兩個塑性指標：化工設備使用與維護伸長率δ斷面收縮率Ψδ和Ψ越大，材料在斷裂前產生的塑性變形越大，材料的塑性越好一、金屬材料的力學性能（二）材料的強度和塑性化工設備使用與維一、金屬材料的力學性能（三）硬度

材料抵抗他物壓入或劃痕的能力。表示金屬材料在一個小的體積范圍內抵抗彈性變形、塑性變形或破斷的能力。布氏硬度HB（一般在HB450以上就不能使用)、洛氏硬度HR(可以用于硬度很高的材料)、維氏硬度HV(比洛氏硬度更適合于測定極薄試樣的硬度)，顯微硬度?；ぴO備使用與維護一、金屬材料的力學性能（三）硬度化工設備使用與維護一、金屬材料的力學性能（四）材料的沖擊韌性

材料抵抗沖擊載荷的能力。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。承受靜載荷抗裂紋擴展的能力——缺口敏感性承受動載荷時抗裂紋的能力——沖擊韌性化工設備使用與維護一、金屬材料的力學性能（四）材料的沖擊韌性化工設備使用與維護一、金屬材料的力學性能（五）溫度對材料力學性能的影響

材料的力學性能所包括的強度、塑性、韌性、硬度四個指標中，強度和塑性占主導地位，但使用時要考慮溫度的變化?；ぴO備使用與維護T

T

一、金屬材料的力學性能（五）溫度對材料力學性能的影響化工設備二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼

（1）碳鋼的分類

化工設備使用與維護

低碳鋼按含碳量

高碳鋼

鎮(zhèn)靜鋼：Z

按脫氧方式

半鎮(zhèn)靜鋼：b

普通碳素鋼按品質

高級優(yōu)質碳素鋼中碳鋼優(yōu)質碳素鋼隨著含碳量的增加，鋼的強度硬度增加，而塑性韌性降低。鎮(zhèn)靜鋼，脫氧完全，鋼錠組織致密，質量好。優(yōu)質鋼，S、P雜質含量低，質量好。二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼（2）碳鋼的牌號

化工設備使用與維護a）普通碳素結構鋼（GB700-88）代表鋼材屈服點的字母＋屈服點的數值＋材料質量等級符號＋脫氧方法符號，常用Q235B，Q235C，Q235A·F

二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼化工設備使用與維護a二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼

（2）碳鋼的牌號

化工設備使用與維護a）普通碳素結構鋼（GB700-88）

Q

235－A

F質量等級為A，共分A、B、C、D四級屈服極限σs=235MPa脫氧方式：有Z、TZ、F、b四種，其中Z和TZ可省略。屈二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼化工設備使用與維護a二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼（2）碳鋼的牌號

化工設備使用與維護b）優(yōu)質碳素結構鋼（GB711-88）較普通碳素結構含S、P量較少，表面質量較好。常用10、15、20g、20R和20等。g—鍋爐用鋼R---壓力容器用鋼D---低溫用鋼

牌號：兩位數字＋表示脫氧方法的字母二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼化工設備使用與維護b二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼（2）碳鋼的牌號

化工設備使用與維護b）優(yōu)質碳素結構鋼（GB711-88）牌號：兩位數字＋表示脫氧方法的字母

數字——含碳量萬分數字母——只在沸騰鋼時注出低碳鋼0810152025中碳鋼30354045505560高碳鋼6065708085二、化工設備常用的金屬材料1、碳鋼化工設備使用與維護b二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼

化工設備使用與維護在碳素鋼的基礎上加入少量合金元素。特別：鍋爐鋼和容器鋼主要用于殼體或鍋爐承壓元件。在普通低合金結構鋼中常加入：Mn、Si、Cr、Mo、V、Cu、P等，Mn、Si、Cr、V提高強度，Cu、P提高耐蝕性二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼

化工設備使用與維護典型牌號：16Mn、16MnR、15MnV、15MnVR、

18MnMoNb、18MnMoNbR、09Mn2V等。特點：含碳量一般低于0.25%，較高的屈服強度和屈強比（ss/sb=0.65～0.95），較好的冷熱加工性能、良好的焊接性能，較低的冷脆傾向以及較好的抗大氣、海水等腐蝕能力。

二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼

（1）低合金鋼的牌號（GB/T221-2000）

平均含碳量萬分數＋合金元素符號＋平均合金元素含量百分數平均合金含量小于1.5%——不標注平均合金含量1.5～2.49%——“2”平均合金含量2.5～3.49%——“3”，依此類推壓力容器用普通低合金鋼——牌號后加“R”低溫用鋼——牌號后加“D”

化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼（2）高合金鋼的牌號（GB/T221-2000）

指不銹鋼、耐熱鋼和高溫合金

化工設備使用與維護不銹鋼牌號表示方法平均含碳量質量分數的千分數＋合金元素符號＋平均合金元素含量百分數平均含碳量小于千分之一——“0”平均含碳量小于萬分之三——“00”二、化工設備常用的金屬材料2、合金鋼化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料舉例鋼號表示法

優(yōu)質碳素鋼——化工設備使用與維護沸騰鋼含碳量為0.08%；容器鋼含碳量為0.2%普通碳素鋼—Q235-A,F沸騰鋼類別為A鋼材屈服點(MPa)屈服點屈字的拼音首位字母08F

20R

二、化工設備常用的金屬材料舉例鋼號表示法化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料

低合金鋼——16MnR16——含碳量0.16%；

Mn——合金元素；

R——容器鋼。特殊性能鋼——1Cr18Ni91——含碳量0.1%（千分數）；

Cr,Ni——主要合金元素；

18——含鉻量18%；

9——含鎳量9%?；ぴO備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料低合金鋼——化工設備使用與維護二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵化工設備使用與維護含碳量2.11%以上，大多碳以石墨形式存在，并含有較多S、P、Si、Mn等雜質。是脆性材料，抗拉強度較低，但有良好鑄造性、耐磨性、減振性及切削加工性。在一些介質如濃硫酸、醋酸、鹽溶液、有機溶劑等中耐腐蝕性能好。按鑄鐵中石墨的不同形態(tài)鑄鐵可分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和特殊性能鑄鐵等。二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵化工設備使用與維護含碳量2二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵（1）灰鑄鐵化工設備使用與維護1.牌號：HT+抗拉強度b表示如HT100，其中100表示b≮100MPa。常用灰鑄鐵牌號有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350。2.力學性能：強度低，硬度高，塑性很差。3.工藝性能：優(yōu)良的鑄造性，切削性好，能焊接。二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵化工設備使用與維護1.牌號二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵（2）球墨鑄鐵化工設備使用與維護1.牌號：用QT＋抗拉強度值＋延伸率表示如QT400-18，其中400表示b＝400MPa，18表示s=18%常用的QT400-17、QT420-10、QT500-5、QT600-2、QT700-2、QT800-2等。2.力學性能：在強度、塑性和韌性方面大大超過灰鑄鐵，甚至接近鋼材。二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵化工設備使用與維護1.牌號二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵（3）可鍛鑄鐵化工設備使用與維護1.牌號

“KT”—“可鍛鑄鐵”、“KTH”—鐵素體可鍛鑄鐵，“KTZ”——珠光體可鍛鑄鐵。后面的數字分別表示最低抗拉強度（MPa）和最低延伸率。如：KTH350-10表示b=350MPa，s=10的鐵素體可鍛鑄鐵。2.性能：強度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵，低于球墨鑄鐵。3.注意：可鍛鑄鐵不能進行壓力加工！4.應用：管件、彎頭、三通、低壓閥門等。二、化工設備常用的金屬材料3、鑄鐵化工設備使用與維護1.牌號三、非金屬材料既可用作結構材料，又能作設備的保護襯里、涂層，還可做設備的密封材料、保溫材料和耐火材料。非金屬材料分為無機非金屬材料（陶瓷、搪瓷、巖石、玻璃等）及有機非金屬材料（塑料、涂料、橡膠等）及近20～30年來發(fā)展的復合材料（玻璃鋼、不透性石墨等）。化工設備使用與維護三、非金屬材料既可用作結構材料，又能作設備的保護襯里、涂層，三、非金屬材料化工設備使用與維護聚氯乙稀塑料耐酸酚醛塑料聚乙烯塑料聚四氟乙烯塑料玻璃鋼涂料有機非金屬材料無機非金屬材料化工陶瓷化工搪瓷磚板襯里耐熱玻璃不透性石墨三、非金屬材料化工設備使用與維護有機非金屬材料無機非金屬材料三、非金屬材料1.化工陶瓷特點：1）良好的耐腐蝕性能；

2）足夠的不透性、耐熱性；

3）一定的機械強度；

4）性脆易裂，導熱性差。用場：化工陶瓷設備及管道，管件等。

化工設備使用與維護三、非金屬材料1.化工陶瓷化工設備使用與維護三、非金屬材料2.化工搪瓷含高硅的瓷釉經900℃煅燒，密著在金屬胎表面而成。特點：1）優(yōu)良的耐腐蝕性能；2）優(yōu)良的電絕緣性能；3）易碎裂。用場：搪瓷設備，如反應釜、儲罐、換熱器、塔、閥門等。化工設備使用與維護三、非金屬材料2.化工搪瓷化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料高分子合成樹脂+

填料——提高力學性能；

增塑劑——降低硬度和脆性；

穩(wěn)定劑——延緩老化；

固化劑——加快固化速度。特點：1）良好的耐腐蝕性能；

2）一定的機械強度；

3）密度不大；

4）價格較低?；ぴO備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料常用工程塑料：硬聚氯乙烯塑料聚乙烯塑料耐酸酚醛塑料聚四氟乙烯塑料玻璃鋼化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料（1）硬聚氯乙烯（PVC）塑料使用溫度為-10～+55℃。當溫度在60～90℃時，強度顯著下降。（2）聚乙烯（PE）塑料在室溫下，除硝酸外，對各種酸、堿鹽溶液均穩(wěn)定，對氫氟酸特別穩(wěn)定。（3）耐酸酚醛塑料（PF）使用溫度為-30℃～+130℃。這種塑料性質較脆、沖擊韌性較低?；ぴO備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料（4）聚四氟乙烯（PTFE）塑料

耐強腐蝕性介質腐蝕。甚至超過貴重金屬金和銀，有塑料王之稱。常用作耐腐蝕、耐高溫密封元件及高溫管道。有良好的自潤滑性，還可以用作無油潤滑壓縮機的活塞環(huán)。有突出的耐熱和耐寒性，使用溫度范圍為-200℃～250℃?；ぴO備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料化工設備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料（5）玻璃鋼又稱玻璃纖維增強塑料。用合成樹脂為粘結劑，以玻璃纖維為增強材料，按一定成型方法制成。具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，強度高和良好的工藝性能，是一種新型非金屬材料。樹脂不同而差異很大。環(huán)氧玻璃鋼（常用）、酚醛玻璃鋼（耐酸性好）、呋喃玻璃鋼（耐腐蝕性好）、聚酯玻璃鋼（施工方便）等?；ぴO備使用與維護三、非金屬材料3.工程塑料化工設備使用與維護一、腐蝕的概念及類型

腐蝕的定義50年代，腐蝕的定義僅指金屬的腐蝕：

“在周圍介質作用下，由于化學反應、電化學反應或物理溶解而產生的金屬破壞。”

50年代后，隨著非金屬材料的發(fā)展，腐蝕定義擴大到所有的材料:

－“由于材料和它所處的環(huán)境發(fā)生反應使材料和材料的性質發(fā)生惡化的現(xiàn)象”－“腐蝕是由于物質與周圍環(huán)境的作用而產生的破壞”化工