第1章 化工設備材料

第1篇化工設備材料1、概述2、材料的性能3、金屬材料的分類及牌號4、碳鋼與鑄鐵5、低合金鋼及化工設備用特種鋼6、有色金屬材料7、非金屬材料8、化工設備的腐蝕與防腐措施9、化工設備材料選擇1.1概述化工生產(chǎn)的特點壓力、溫度、腐蝕、易燃、易爆設備的多樣性

為完成相應的化工過程，需要用到各種類型的化工設備，需要滿足操作、壓力、腐蝕等各方面的要求。選用材料的一般要求

1、品種2、材質3、物理性能4、加工5、經(jīng)濟1.2材料的性能力學性能、物理性能、化學性能、加工性能1.2.1力學性能

包括:強度、塑性、硬度、沖擊韌性、缺口敏感性幾個方面。材料在外力作用下抵抗外力所表現(xiàn)的行為，即在外力作用下不超過允許的變形或不被破壞的能力，叫做材料的力學性能。變形和破壞的階段： 1、彈性變形 2、塑性變形 3、斷裂1、強度

指固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性形變和斷裂的特性。

(1)屈服點ReL

材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的應力，即開始出現(xiàn)塑性變形時的應力，稱為“屈服點”，用ReL

（MPa）表示。ReL

=Ps/So工程中規(guī)定發(fā)生0.2%殘余伸長時的應力為“條件屈服點”，稱為屈服強度，以Rp0.2（MpPa）表示。Rp0.2=P0.2/So金屬材料在拉伸條件下，從開始加載到發(fā)生斷裂所能承受的最大應力值，叫做“抗拉強度”。其是壓力容器設計常用的性能指標，是試件拉斷前最大載荷下的應力，以Rm（MPa）表示。Rm=Pb/So曲強比（ReL/Rm）曲強比大，材料強度大，塑性較小；曲強比小，強度不能滿足要求。

(2)抗拉強度Rm

金屬材料在一定應力下高溫下長期工作或金屬在高溫和存在應力的情況下，產(chǎn)生的緩慢的塑性變形現(xiàn)象。

材料在高溫下抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的能力，用Rnt

（MPa）表示，常用的蠕變極限有兩種：工作溫度下引起規(guī)定變形速度；工作溫度下，在規(guī)定時間內使試件發(fā)生一定量的總變形的應力值。(3)蠕變極限Rnt表1-10Cr18Ni9Ti的蠕變極限蠕變速度蠕變極限/MPamm/(mm·h)425℃475℃520℃560℃10-61769133610-7-8819-(4)持久強度&(5)疲勞強度持久強度RDt

在給定溫度下，促使試樣或工件經(jīng)過一定時間發(fā)生斷裂的應力叫做持久強度，以RD（MPa）表示。用RDt

表示試件經(jīng)過10萬h發(fā)生斷裂的強度。疲勞強度R1

金屬材料在106～108交變載荷作用下不致引起斷裂的最大應力稱為“疲勞極限”，又稱疲勞強度，用以R-1（MPa）表示。與合金成分、表面狀態(tài)、組織結構、夾雜物的多少與分布以及應力集中情況有關。2.塑性延伸率A斷面收縮率Z化工設備材料一般要求δ5=10%-20%冷彎

室溫下對金屬材料或焊接接頭在一定內半徑進行彎曲，考察裂紋產(chǎn)生情況。

金屬材料表面上不大體積內抵抗其他更硬物體壓入表面發(fā)生變形或破裂的能力；或稱在外力作用下，材料抵抗局部變形，尤其是抵抗塑性變形、壓痕或劃痕的能力。是反映材料彈性、強度、塑性和韌性等的綜合指標。 壓入硬度：布氏硬度(HBS、HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)、維氏硬度(HV)和肖氏硬度（HS）。3.硬度HB-布氏硬度

一般用于材料較軟的時候，如有色金屬、熱處理之前或退火后的鋼鐵。布式硬度(HB)是以一定大小的試驗載荷，將一定直徑的淬硬鋼球或硬質合金球壓入被測金屬表面，保持規(guī)定時間，然后卸荷，測量被測表面壓痕直徑。布式硬度值是載荷除以壓痕球形表面積所得的商。一般為：以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HB)，單位為公斤力/mm2(N/mm2)。洛氏硬度

以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。以0.002毫米作為一個硬度單位。當HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。

HRA：60kg載荷鉆石錐硬度極高的材料HRB：100kg載荷直徑1.58mm淬硬鋼球硬度較低的材料HRC：150kg載荷鉆石錐硬度很高的材料維氏硬度原

4、沖擊韌性

材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力，標準試樣的沖擊吸收功KV2表示。沖擊韌度用ak表示。沖擊試驗標準試樣5、缺口敏感性

在帶有一定應力集中的缺口條件下，材料抵抗裂紋擴展的能力，屬于材料韌性的范疇（靜載荷）。通過試驗方法獲得，一般在油壓機上進行彎曲試驗，測定材料的缺口敏感性。實驗條件：與平面垂直、60?缺口、支點40mm、油壓實驗，求載荷F與撓度f的關系曲線。1.2.2物理性能

密度ρr、熔點tm、比熱容c、熱導率λ、線膨脹系數(shù)al、電導率ρ、磁導率μ、彈性模量E與泊松比μ等。1.線膨脹系數(shù)al

金屬及合金受熱時，體積一般都要膨脹，此特性稱為熱膨脹性，應用線膨脹系數(shù)來定量，以al表示。2.彈性模量E與泊桑比μ在彈性范圍內，應力與應變成正比：比例系數(shù)E稱為彈性模量。彈性模數(shù)是金屬材料對彈性變形抗力的指標，是衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的，材料的彈性模數(shù)越大．使它產(chǎn)生一定量的彈性變形的應力也越大。對同一種材料，彈性模數(shù)隨溫度的升高而降低。泊桑比是拉伸試驗中試件單位橫向收縮與單位縱向伸長之比。對于各種鋼材它近乎為一個常數(shù)，即0.3。

1.2.3化學性能1、耐腐蝕性 金屬和合金對周圍介質侵蝕的抵抗能力見表1-5。2、抗氧化性 高溫氧化，降低表面硬度和抗疲勞強度選耐熱材料1.2.4、加工工藝性能區(qū)分為冷加工與熱加工1、可鑄性：收縮與偏析2、可鍛性3、焊接性4、可切削加工性5、熱處理性能1.3金屬材料的分類及牌號1.3.1分類工業(yè)上將金屬材料一般分為黑色金屬與有色金屬兩大類。1、黑色金屬（1）生鐵

煉鋼生鐵、鑄造生鐵（鑄鐵）、合金生鐵。（2）鋼

a.品質：普通、優(yōu)質、高優(yōu)、特優(yōu) b.化學成分：碳素、合金 c.成型方法：鍛、鑄、軋、拉 d.金相組織：退伙、正火、無相變e.用途：建筑、結構、工具、特殊、專業(yè)f.綜合：普通、優(yōu)質g.冶煉方法：按爐種分、按脫氧和澆鑄分（圖1-5，沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼）2.有色金屬

有色金屬按其性質、用途、產(chǎn)量及其在地殼中的儲量狀況一般分為有色輕金屬、有色重金屬、貴金屬、稀有金屬和半金屬五大類。

按合金成分分類

銅及其合金：純銅（紫銅）、銅鋅合金（黃銅）、銅錫合金（錫青銅）、無錫青銅（鋁青銅）。

輕金屬及其合金：鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、鎂及鎂合金。

其他有色金屬合金：鉛、錫及其合金、鋅及其合金、鎳、鈷及其合金。1.3.2鋼鐵牌號及表示方法1.牌號表示原則 根據(jù)國標GB/T221-2000的規(guī)定，牌號中化學元素用化學符號或漢字表示，產(chǎn)品用途、冶煉和澆注方法采用漢字或拼音字母并用的原則，例如：Q235-A·F

Q345R。 表1-6鋼材產(chǎn)品用途、特性和工藝方法表示符號（1）碳素結構鋼和低合金鋼

四部分組成：前綴符號+強度值+脫氧方式+產(chǎn)品用途、特性和工藝方法（2）合金結構鋼和合金彈簧鋼

四部分組成：平均含碳量+合金元素含量+冶金質量+產(chǎn)品用途、特性和工藝方法（3）不銹鋼和耐熱鋼

兩部分組成：碳含量+合金元素含量 碳含量：萬分之含量、十萬分之含量 合金元素含量：百分之含量 06Cr19Ni10—≤0.08%，16.00~19.00%，8.00~11.00%； 20Cr125Ni20—≤0.25%,24.00~26.00%,19.00~22.02.鋼號表示法 根據(jù)GB700-88，普通碳素結構鋼的牌號由代表鋼材屈服點的字母、屈服點的數(shù)值、材料質量等級符號、脫氧方式符號等四部分組成。 表1-7碳素鋼和低合金鋼牌號示例 表1-8碳素鋼和低合金鋼牌號新舊對照表 表1-9高合金鋼的牌號新舊對照表 表1-10鑄鐵、鑄鋼牌號表示法1.4碳鋼與鑄鐵

鋼和鑄鐵又稱“鐵碳合金”，由95％以上鐵和0.05％～4％碳及1％左右雜質元素所組成合金

一般含碳量0.02％～2％稱為鋼；

大于2％稱為鑄鐵；

當含碳量小于0.02％時稱純鐵(工業(yè)純鐵)；

含碳量大于4.3％的鑄鐵極脆1.4.1鐵碳合金的組織結構1、金屬的組織與結構 在金相顯微鏡下看到的金屬的晶粒，簡稱組織。

電子顯微鏡觀察到金屬原子各種規(guī)則排列，稱為金屬的晶體結構，簡稱結構。

球墨鑄鐵強度最高；細片狀石墨次之；粗片狀石墨最差。

鑄鐵一般碳以石墨形式存在，有不同的組織形貌。不同溫度下純鐵的面心立方晶格與體心立方晶格。純鐵的晶體結構γ-Fea-Fe2、純鐵的同素異構轉變體心立方晶格的純鐵稱a-Fe，面心立方晶格的鐵稱為γ-Fe。

a-Fe加熱可變?yōu)棣?Fe，γ-Fe冷卻可變?yōu)閍-Fe。在固態(tài)下晶體構造隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱“同素異構轉變”。純鐵的同素異構轉變是在910℃恒溫下完成的。在固態(tài)下重新排列、結晶過程，是鋼進行熱處理的依據(jù)。3.鐵與碳的相互關系和碳鋼的基本組織 碳在鐵中的存在形式有固溶體、化合物和混合物三種。這三種不同的存在形式，形成不同的碳鋼組織。

碳溶解在a-Fe中形成固溶體稱鐵素體。 a-Fe原子間隙小，溶碳能力低（室溫下0.006％），強度和硬度低，但塑性和韌性很好。 低碳鋼是含鐵素體的鋼，具有軟而韌的性能。（1）鐵素體（F）

鐵素體晶胞示意圖（2）奧氏體（A）

碳溶解在γ-Fe鐵中形成固溶體稱奧氏體。

γ-Fe原子間隙較大，碳的溶解度比a-Fe中大得多，如在723℃時可溶解0.8％，在1147℃時可達最大值2.06％。

奧氏體組織是在a-Fe發(fā)生同素異構轉變時產(chǎn)生的。由于奧氏體有較大的溶解度，故塑性、韌性較好，且無磁性。

奧氏體晶胞示意圖（3）滲碳體（C）

滲碳體是鐵與碳形成的具有復雜斜方結構的間隙化合物，含碳量為6.69%，硬度很高（784HBW），塑性和韌性幾乎為零。主要作為鐵碳合金中的強化相存在。 顯微鏡下觀察，滲碳體呈銀白色光澤，并在一定條件下可以分解出石墨。

碳和鐵形成一種化合物（Fe3C）稱滲碳體。熔點約1600℃，硬度高，塑性幾乎等于零。

含碳量大于2％時，部分碳以石墨形式存在，稱鑄鐵?？估瓘姸群退苄远急忍间摰?。但鑄鐵具有一定消震能力。（4）珠光體（P）

珠光體是鐵素體和滲碳體組成的共析體（機械混合物）。珠光體的平均含碳量為0.77%，在727℃以下溫度范圍內存在。 力學性能介于鐵素體和滲碳體之間，即綜合性能良好。 顯微鏡觀察，珠光體呈層片狀特征，表面具有珍珠光澤，因此得名。（5）萊氏體（L）

萊氏體是由奧氏體和滲碳體組成的共晶體。鐵碳合金中含碳量為4.3%的液體冷卻到1148℃時發(fā)生共晶轉變，生成高溫萊氏體（Ld）。合金繼續(xù)冷卻到727℃時，其中的奧氏體轉變?yōu)橹楣怏w，故室溫時由珠光體和滲碳體組成，叫低溫萊氏體（L’d）。統(tǒng)稱萊氏體。 萊氏體中由于大量滲碳體存在，其性能與滲碳體相似，即硬度高，塑性差。（6）馬氏體（M）

鋼和鐵從高溫急冷下來的組織，是碳原子在a-Fe中過飽和的固溶體。 具有很高的硬度，但很脆，延伸性低，幾乎不能承受沖擊載荷。代號C的存在方式對性能的影響鐵素體奧氏體滲碳體珠光體來氏體馬氏體1.4.2鐵碳合金狀態(tài)圖含碳量對鋼材性能的影響

有意加入和雜質元素（1）錳脫氧劑。有益元素。MnS(1600℃)，部分消除硫的有害作用。錳具有很好的脫氧能力，與FeO成為MnO進入爐渣，從而改善鋼的品質，特別是降低脆性，提高強度和硬度。在0.5%～0.8%以下時，看成是常存雜質。優(yōu)質碳素結構鋼中，正常含錳量是0.5%～0.8%；高錳結構鋼可達0.7%～1.2%。（2）硅脫氧劑。有益的元素。硅與FeO能結成密度較小的硅酸鹽爐渣而被除去。硅在鋼中溶于鐵素體內使強度、硬度增加，塑性、韌性降低。鎮(zhèn)靜鋼中的含硅量常在0.1%～0.37%，沸騰鋼中只含有0.03%～0.07%。由于鋼中硅含量一般不超過0.5%，對鋼性能影響不大。1.4.3碳鋼中元素對其性能的影響（3）硫有害元素。FeS和Fe形成低熔點(985℃)化合物。鋼材熱加工1150～1200℃，過早熔化而導致工件開裂，稱“熱脆”。高級優(yōu)質鋼：S＜0.02%～0.03%；優(yōu)質鋼：S＜0.03%～0.045%；普通鋼：S＜0.055%～0.07%以下。

（4）磷有害元素。雖能使強度、硬度增高，但塑性、沖擊韌性顯著降低。特別是在低溫時，使鋼材顯著變脆，稱“冷脆”。使冷加工及焊接性變壞，高級優(yōu)質鋼：P＜0.025%；優(yōu)質鋼：P＜0.04%；普通鋼：P＜0.085%。（5）氧有害元素。在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進行脫氧，但不可能除盡。FeO、MnO、SiO2、Al2O3，使強度、塑性降低。尤其是對疲勞強度、沖擊韌性等有嚴重影響。（6）氮長時間放置或在200～250℃加熱，氮以氮化物形式的析出，硬度、強度提高，塑性下降，發(fā)生時效。鋼液中加入Al、Ti或V進行固氮處理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除時效傾向。（7）氫氫脆、白點等缺陷。

變脆：氫化物變形小

白點：組織缺陷處擴散氫，時間長1.4.4鋼的熱處理

鋼、鐵固態(tài)下加熱、保溫和不同的冷卻方式，改變金相組織以滿足所要求的物理、化學與力學性能，稱為熱處理。1、退火和正火

退火：緩慢加熱到一定溫度，保溫一段時間，隨爐緩慢冷卻。 目的：細化晶粒，提高力學性能；降低硬度、提高塑性、便于冷加工；消除部分內應力，防止工件變形。

正火：緩慢加熱到臨界溫度以上30～50℃，保溫一段時間，置于空氣中冷卻。 目的：晶粒變細，韌性可顯著提高。

鑄、鍛件切削加工前一般進行退火或正火。原理圖見1-14，1-152、淬火和回火

淬火：加熱至淬火溫度(臨界點以上30℃～50℃)，并保溫一段時間，后投入淬火劑中冷卻。淬火后得到的組織是馬氏體。增加硬度、強度和耐磨性。淬火劑有空氣、油、水、鹽水，冷卻能力遞增。合金鋼在油中淬火（導熱性較碳鋼差）.

回火是淬火后進行的一種較低溫度的加熱與冷卻熱處理工藝?；鼗鹂梢越档突蛳慵慊鸷蟮膬葢Γ岣唔g性。

（1）低溫回火在150℃～250℃范圍內保溫3h，空氣中冷卻。得到回火馬氏體，其硬度較淬火馬氏體低，但無殘余應力，有較高的硬度和耐磨性，脆性有所降低。刃具、量具，要進行低溫回火處理。

（2）中溫回火溫度是350℃～500℃。有一定的彈性和韌性，并有較高硬度。軸類、刀桿、軸套等進行中溫回火。（3）高溫回火溫度為500℃～650℃。綜合性能：強度、韌性、塑性等都較好淬火加高溫回火習慣上稱為“調質處理”。用于各種軸類零件、連桿、齒輪、受力螺栓等。

（4）時效熱處理：材料經(jīng)固溶處理或冷塑變形后，在室溫或高于室溫條件下，其組織和性能隨時間而變化的過程。時效可進一步消除內應力，穩(wěn)定零件尺寸，它與回火作用相類似。（5）表面淬火：使零件表面層比心部具有更高的強度、硬度、耐磨性和疲勞強度，而心部則具有一定的韌性。3、化學熱處理

有滲碳、滲氮(氮化)、滲鉻、滲硅、滲鋁、氰化(碳與氮共滲)等。滲碳、氰化可提高零件的硬度和耐磨性；滲鋁可提高耐熱、抗氧化性；氮化與滲鉻的零件，表面比較硬，可顯著提高耐磨和耐腐蝕性；滲硅可提高耐酸性等。

把工件置于滲碳箱中，周圍填滿固體滲碳劑，即木碳與碳酸鹽(BaCO3或Na2CO3)的混合物，加蓋并用耐火泥密封。然后送入爐中加熱至(900～950)℃，產(chǎn)生的活性碳原子被鋼件表面吸收，形成一定深度的滲碳層1.4.5鑄鐵

含碳量2%～4%，含有S、P、Si、Mn等雜質。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(濃硫酸、醋酸、鹽溶液、有機溶劑等)中有相當好的耐腐蝕性能。鑄鐵可分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和特殊性能鑄鐵等。

1、灰鑄鐵

2.7%～4.0%，片狀石墨形式，斷面暗灰色。有優(yōu)良的鑄造性、減振性能，支架、閥體、泵體(機座、管路附件等)。在化工生產(chǎn)中可做燒堿生產(chǎn)中的熬堿鍋、聯(lián)堿生產(chǎn)中的碳化塔及淡鹽水泵等。HT和抗拉強度Rm值表示，如HT100，其中100表示Rm

＝100MPa。常用灰鑄鐵牌號有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350。2、球墨鑄鐵

簡稱球鐵。在強度、塑性和韌性方面大大超過灰鑄鐵，甚至接近鋼材。用QT、抗拉強度值、延伸率表示，如QT400-18，其中400表示Rm

＝400MPa，18表示δ=18%。3、高硅鑄鐵有高的耐蝕性能，含硅量增加耐蝕性增加。強度低、脆性大及內應力大，易于脆裂，熱導率小，線膨脹系數(shù)大，不適于制造溫差較大的設備，否則容易產(chǎn)生裂紋。常用于各種耐酸泵、冷卻排管和熱交換器，牌號有：STSi11Cu2CrR、STSi15R、STSi15Mo3R等。見表1-14～表1-171.5低合金鋼碳鋼在使用上所受限制：1）強度低，從而使零件尺寸很大，同時屈服強度低，材料的潛力不能充分發(fā)揮；2）耐腐蝕性差；3）使用范圍窄。1.5.1合金元素對鋼的影響

合金鋼：以改善鋼材的性能為目的，在碳鋼中特意加入一些合金元素所得的鋼。1、加入的元素1）鉻主加元素，可提高金屬的耐腐蝕性、抗氧化性、淬透性、強度、硬度，降低塑性和韌性。2）錳可提高強度。3）鎳可改善鋼的性能。4）硅提高強度、耐熱性、但降低了塑性和韌性。5）鋁提高韌性，降低冷脆性，且價廉。6）鉬提高強度、硬度，可防止回火脆性。7）釩提高強度、淬透性、塑性。8）鈦提高強度、韌性、耐熱性。9）稀土元素提高強度，改善塑性、低溫脆性、耐腐蝕性及焊接性能。3、加入的元素對鋼性能的影響1）降低鋼材的臨界淬火速度2）提高鐵素體的強度3）減少馬氏體的脆性4）提高鋼材的高溫強度及抗氧化性5）增強鋼材的耐腐蝕性1.5.2低合金鋼

合金元素：≤5%，含碳量：＜0.2%，

組織：鐵素體和珠光體。有良好的焊接性能，較高的強度，耐腐蝕性和低溫性能。廣泛用于橋梁、車輛、鍋爐、化工容器和輸油管等。1.5.3鍋爐鋼和容器鋼鍋爐鋼（g）、容器鋼（R）：優(yōu)質碳素鋼、低碳鎮(zhèn)靜鋼、板材、管材、中溫、高壓、沖擊要求如下：1）較高的強度；2）良好的塑性、韌性和冷彎性能；3）較低的缺口敏感性；4）良好的焊接性、加工工藝性。推薦的材料：Q235-BQ235-C20R16MnR15MnVR1.5.4不銹耐酸鋼1、主要合金元素鉻：耐腐蝕性。含量＞12%鎳：可擴大不銹鋼的耐腐蝕范圍，特別是提高耐堿能力。錳：提高強度和硬度。鉬：提高對氯離子的抗蝕能力、耐熱強度。鈦：防止焊接用不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕。2、分類鉻不銹鋼：1Cr13.2Cr13(11.7%)鉻鎳不銹鋼：0Cr18Ni9（晶間腐蝕）表1-171、耐熱鋼：在高溫條件下仍能保持足夠強度和抗氧化性而不起皮的鋼。主要用于熱工動力機械、加熱爐等高溫條件工作的構件。

Cr、Al、Si鐵素體形成元素，被高溫氣體氧化后生成一種致密的氧化膜；

Ni、Mn奧氏體形成元素，提高高溫強度和改善抗?jié)B碳性；V、Nb、Ti形成強碳化物提高高溫強度；C和N擴大和穩(wěn)定奧氏體提高高溫強度,B和Re均為耐熱鋼中添加的微量元素，可以顯著提高鋼材的抗氧化性，并改善其熱塑性。1.5.5耐熱鋼2、分類抗氧化鋼：在高溫下有一定強度，有較好的抗氧化性，用于長期燃燒環(huán)境。如加熱爐底板、滲碳箱等。

熱強鋼：高溫下有一定抗氧化性和較高強度以及良好組織穩(wěn)定性。 表1-183、提高鋼的熱強性的方法：

強化固溶體:Cr、Mo；

穩(wěn)定金相組織：Cr、Mo、V、Ti；

提高鋼的再結晶溫度：Mo、Cr、W、Ni等。高溫合金

鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金

鐵基耐熱合金工作溫度在700℃以下，含有相當高的鉻、鎳成分和其他強化元素。

鎳基耐熱合金是目前在700℃～900℃范圍內使用得最廣泛的一種高溫合金。這類合金的鎳含量通常在50%以上。

鈷基耐熱合金的高溫強度主要靠固溶強化獲得。鈷價格昂貴，應用受到很大的限制，一般在1000℃以上才用。

1.5.6低溫用鋼低溫用鋼的基本要求：良好的韌性、加工工藝性，可焊性。含C量低（0.08%~0.18%），以形成單相鐵素體。 但在深冷時，只有單相奧氏體可滿足該要求。深冷分離、空氣分離等。（溫度≤-20℃） 目前國外低溫設備用的鋼材主要是以高鉻鎳鋼為主，也有使用鎳鋼、銅和鋁等。 我國無鉻鎳低溫鋼材系列:16MnDR、07MnNiCrMoVDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR國外：高鉻鎳鋼。表1－191.5.7鋼材的品種和規(guī)格

1、鋼板

冷軋----尺寸精度高

熱軋----薄鋼板t≤4mm，厚鋼板t＞4mm。壓力容器用熱扎厚鋼板4mm～6mm厚度間隔為0.5mm6mm～30mm厚度間隔為lmm30mm～60mm厚度間隔為2mm一般碳素鋼板材有Q235-A、Q235-A·F、08、10、15、20等。2、鋼管

無縫鋼管和有縫鋼管。 無縫鋼管有冷軋和熱軋。 普通無縫鋼管常用材料有10、15、20等。 專門用途的無縫鋼管，如熱交換器用鋼管、石油裂化用無縫管、鍋爐用無縫管等。有縫管、水煤氣管，分鍍鋅(白鐵管)和不鍍鋅(黑鐵管)兩種。3、型材 有圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼（等邊與不等邊）、工字鋼和槽鋼。 圓鋼與方鋼主要用來制造各類軸件； 扁鋼常用作各種槳葉； 角鋼、工字鋼及槽鋼可做各種設備的支架、塔盤支承及各種加強結構。4、鑄鋼和鍛鋼 鑄鋼用ZG表示，ZG25、ZG35等，用于制造各種承受重載荷的復雜零件，如泵殼、閥門、泵葉輪等。 鍛鋼有08、10、15、…、50等牌號。石油化工容器用20、25等制作管板、法蘭、頂蓋等。1.6有色金屬銅T黃銅H青銅Q鋁L鉛Pb

鑄造合金Z軸承合金Ch1.6.1鋁及其合金

1、鋁的性能 濃硝酸以及干氯化氫、氨氣中耐腐蝕

鹵素離子的鹽類、氫氟酸以及堿溶液都會破壞鋁表面的氧化膜。 鋁不會產(chǎn)生火花，常用于制作含易揮發(fā)性介質的容器； 鋁不會使食物中毒，不沾污物品，不改變物品顏色，在食品工業(yè)中代替不銹鋼。 鋁的導熱性能好，適合于作換熱設備2、工業(yè)純鋁高純鋁L01、L02----制做濃硝酸設備。工業(yè)純鋁----5083、50863、鋁合金（GB/T16474-2011）1000純鋁、2000銅合金 3000錳合金、4000硅合金 5000鎂合金、6000-8000不常用1.6.2銅及其合金半貴重金屬1、純銅（紫銅）

低溫時可保持較高的塑性和沖擊韌性，用于制作深冷設備和高壓設備墊片。 耐稀硫酸、亞硫酸、稀的和中等濃度的鹽酸、醋酸、氫氟酸及其它非氧化性酸等介質的腐蝕，對淡水、大氣、堿類溶液的耐蝕能力很好。 不耐各種濃度的硝酸、氨和銨鹽溶液。

表1-20

純銅呈紫紅色，熔點1083℃，密度為8.96g/cm3，面心立方晶格、無同素異晶轉變，良好的電導性、熱導性、耐蝕性、抗磁性和加工工藝性能。工業(yè)純銅的代號用“T”加順序號表示，共有T1、T2、T3、T4四個牌號。序號越大，純度越低。純銅主要用于制作電線、電纜、導熱材料及配置合金。

變形純銅的牌號Tl、T2、T3、TU1、TU2、TP1、TP2等。 T1、T2是高純度銅，用于制造電線，配制高純度合金。 T3雜質含量和含氧量比T1、T2高，主要用于一般材料，如墊片、鉚釘?shù)取? TU1、TU2為無氧銅，純度高，主要用作真空器件。 TP1、TP2為磷脫氧銅，多以管材供應，主要用于冷凝器、蒸發(fā)器、換熱器、熱交換器的零件等。（1）黃銅

銅與鋅的合金稱黃銅。 鑄造性能好，力學性能比純銅高，耐蝕性能與純銅相似，在大氣中耐腐蝕性比純銅好，價格便宜，應用較廣。 在黃銅中加入錫、鋁、硅、錳等元素，特種黃銅。 錳、鋁能提高強度；鋁、錳和硅提高抗蝕性和減磨性；鋁能改善切削加工性。

壓力加工黃銅的牌號用“H+數(shù)字”表示。如H68

H80大氣、淡水及海水中有較高耐腐蝕性、加工性能優(yōu)良，可作薄壁管和波紋管。

H68塑性好，單相黃銅H68，有較高的強度，冷、熱變形能力，較好的耐蝕性，用于制造形狀復雜、耐蝕的零件。

H62在室溫下塑性較差，但有較高的強度，可進行熱變形加工，廣泛用于制作熱軋、熱壓零件或由棒材經(jīng)機加工制造各種零件。機械強度較高，易焊接，價格低廉，可做深冷設備的筒體、管板、法蘭及螺母等。

HSn70-l錫黃銅,含有1%的錫，能提高在海水中的耐蝕性。稱海軍黃銅。ZCuZn38，具有鑄造性能好，組織致密，主要用于一般的結構件和耐蝕零件。黃銅牌號(1)普通黃銅的組織和性能。當WZn＜32％時，形成單相α固溶體，隨鋅含量增加，其強度增加塑性改善，適于冷熱變形加工；當WZn＞32％時，組織中出現(xiàn)硬而脆的β相，使強度升高而塑性急劇下降；當WZn＞45％時，全部為β相組織，強度急劇下降，合金已無使用價值。還具有較好的耐蝕性和較好的鑄造性能。（2）白銅

鎳含量低于50%的銅鎳合金稱為簡單（普通）白銅， 再加入錳、鐵、鋅或鋁等元素的白銅稱為復雜（特殊）白銅。 白銅是工業(yè)銅合金中耐腐蝕性能最優(yōu)者，抗沖擊腐蝕、應力腐蝕性能亦良好，是海水冷凝管的理想材料。（3）青銅

銅與錫的合金稱為錫青銅；銅與鋁、硅、鉛、被、錳等組成的合金稱無錫青銅。 錫青銅分鑄造錫青銅和壓力加工錫青銅(WSn＜7%)。錫青銅典型牌號ZQSn10-1，有高強度和硬度，能承受沖擊載荷，耐磨性很好，具有優(yōu)良的鑄造性，比純銅耐腐蝕。 錫青銅用來鑄造耐腐蝕和耐磨零件，如泵殼、閥門、軸承、蝸輪、齒輪、旋塞等以及彈簧等彈性元件。錫青銅的鑄造收縮率小，用于鑄造形狀復雜、致密性要求不高，耐磨、耐蝕的零件。無錫青銅力學性能好

在普通黃銅中加入其他合金元素的黃銅加入的合金元素有鉛、錫、鋁、硅、錳、鐵、鎳等，以改善切削加工性、提高耐蝕性、鑄造性能和力學性能等。壓力加工特殊黃銅的牌號用“H+主加合金元素符號+銅的百分含量-合金元素的百分含量”表示，例：HPb59-1。鑄造特殊黃銅的牌號表示方法與鑄造鋁合金相同，例：ZCuZn16Si4。1.6.3鉛及其合金

硬度低、強度小，不宜單獨作為設備材料，只適于做設備的襯里。

熱導率?。患冦U不耐磨，非常軟。但在許多介質中，特別是在硫酸(80%的熱硫酸及92%的冷硫酸)中鉛具有很高的耐蝕性。鉛與銻合金稱為硬鉛，硬度、強度都比純鉛高，在硫酸中的穩(wěn)定性也比純鉛好。硬鉛的主要牌號為PbSb4、PbSb6、PbSb8和PbSb10。

鉛和硬鉛在硫酸、化肥、化纖、農(nóng)藥、電器設備中可用來做加料管、鼓泡器、耐酸泵和閥門等零件。 由于鉛具有耐輻射的特點，在工業(yè)上用作X射線和g射線的防護材料。 鉛合金的自潤性、磨合性和減振性好，噪音小，是良好的軸承合金。 鉛合金還用于鉛蓄電池極板、鑄鐵管口、電纜封頭的鉛封等。1.6.4鈦及其合金

鈦的密度?。?.507g/cm3）、強度高、耐腐蝕性好、熔點高。 工業(yè)純鈦牌號有TA0、TA2、TA3(編號愈大、雜質含量愈多)。 純鈦加工性能良好；有良好的耐蝕性。鈦也是很好的耐熱材料。 在鈦中添加錳、鋁或鉻鉬等元素，可獲得性能優(yōu)良的鈦合金。1.6.5鎳及其合金 高強度和塑性，好的延伸性和可鍛性。好的耐腐蝕性，用于制造處理堿介質的化工設備。 牌號為NCu28-2.5-1.5的蒙乃爾耐蝕合金應用最廣。蒙乃爾合金能在500℃時保持高的力學性能，能在750℃以下抗氧化，在非氧化性酸、鹽和有機溶液中比純鎳、純銅更具耐蝕性。1.7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）。1.化工陶瓷2.化工搪瓷3.輝綠巖鑄石4.玻璃

優(yōu)點 缺點1.7.1無機非金屬材料1.7.2有機非金屬材料1.工程塑料-以合成樹脂為主，加入添加劑。（1）硬聚氯乙烯塑料（2）聚乙烯塑料（3）耐酸酚醛塑料（4）聚四氟乙烯塑料—塑料王（5）玻璃鋼2.涂料---高分子膠體的混合物溶液。3.不透性石墨—由各種樹脂浸漬石墨消除孔隙而得。4.橡膠1.8化工設備的腐蝕及防腐措施

金屬的腐蝕對國民經(jīng)濟帶來的損失是驚人的，據(jù)統(tǒng)計報告，全世界每年由于腐蝕而報廢的金屬設備和材料，約相當于金屬年產(chǎn)量的1/3。全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約達7000億美元，是地震、水災、臺風等自然災害造成損失總和的６倍，至于因設備腐蝕損壞而引起的停工減產(chǎn)、產(chǎn)品質量下降、污染環(huán)境、危害人體健康甚至造成嚴重事故的損失，就更無法估計了。1.8.1金屬的腐蝕1、定義：金屬與周圍介質之間發(fā)生化學或電化學作用而引起破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕。（比如鐵生銹、鐵在酸中溶解等。）2、分類：根據(jù)腐蝕過程中有無電流產(chǎn)生金屬腐蝕

化學腐蝕

電化學腐蝕

（如氫腐蝕）（如晶間腐蝕、應力腐蝕）1、金屬腐蝕的評定方法1）根據(jù)質量腐蝕評定金屬的腐蝕

2）根據(jù)腐蝕深度評定金屬的