過程裝備基礎(chǔ)概述

第二篇化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第六章概述壓力容器設(shè)備的結(jié)構(gòu)常用材料鋼材的熱處理金屬材料的腐蝕和防護(hù)過程設(shè)備材料的選用原則壓力容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化第一節(jié)

壓力容器、設(shè)備的結(jié)構(gòu)和分類一、結(jié)構(gòu)按容器在生產(chǎn)中的作用分類:反應(yīng)壓力容器(代號(hào)R)換熱壓力容器(代號(hào)E)分離壓力容器（代號(hào)S)儲(chǔ)存壓力容器（代號(hào)C，其中球罐代號(hào)B）用于完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)用于完成介質(zhì)的熱量交換用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離用于儲(chǔ)存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)化工設(shè)備=外殼（容器）+內(nèi)件外殼一般包括筒體、封頭、密封裝置、開孔接管、支座和安全附件，其功能是提供能承受一定溫度和壓力的密閉空間。1-法蘭；2-支座；3-封頭拼接焊縫；4-封頭；5-環(huán)焊縫；6-補(bǔ)強(qiáng)圈；7-人孔；8-縱焊縫；9-筒體；10-壓力表；11-安全閥；12-液面計(jì)壓力容器中直接承受壓力載荷作用的零部件為受壓元件，受壓元件以外的其它部件為非受壓元件。如筒體、封頭、法蘭等為壓力容器的受壓元件，而支座、內(nèi)件、開孔補(bǔ)強(qiáng)圈等，稱為非受壓元件。筒體筒體的作用是提供工藝所需的承壓空間，是壓力容器最主要的受壓元件之一，其內(nèi)直徑和容積往往需由工藝計(jì)算確定。封頭封頭球形球冠形橢圓形碟形錐殼平蓋凸形封頭

容器不需開啟時(shí)，可把封頭和筒體焊接在一起，從而有效地保證密封，節(jié)省材料和減少加工制造的工作量。

對于因檢修或更換內(nèi)件的原因而需要多次開啟的容器，封頭和筒體的連接應(yīng)采用可拆式的，此時(shí)在封頭和筒體之間就必須要有一個(gè)密封裝置。密封裝置螺栓法蘭連接（簡稱法蘭連接）是一種應(yīng)用最廣的密封裝置，它的作用是通過螺栓連接，并通過擰緊螺栓使密封元件壓緊而保證密封。法蘭按其所連接的部件分為容器法蘭和管道法蘭。開孔與接管

由于工藝要求和檢修的需要，常在壓力容器的筒體或封頭上開設(shè)各種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、測溫儀表等接管開孔。支座

壓力容器靠支座支承并固定在基礎(chǔ)上。隨安裝位置不同，圓筒形容器支座分立式容器支座和臥式容器支座兩類腿式支座支承式支座耳式支座裙式支座鞍式支座圈座安全附件

安全附件：連鎖裝置；警報(bào)裝置；計(jì)量裝置；泄放裝置壓力容器安全附件主要有：安全閥爆破裝置緊急切斷閥安全聯(lián)鎖裝置壓力表液面計(jì)測溫儀表等上述六大部件構(gòu)成了一臺(tái)壓力容器的外殼。對于儲(chǔ)存用的容器，這一外殼即為容器本身。對于用于化學(xué)反應(yīng)、傳熱、分離等工藝過程的容器，則須在外殼內(nèi)裝入工藝所要求的內(nèi)件，才能構(gòu)成一臺(tái)獨(dú)立而完整的產(chǎn)品。常低壓化工設(shè)備通用零部件標(biāo)準(zhǔn)直接選用。容器的分類設(shè)計(jì)壓力

p（MPa）[注]低壓容器0.1≤p＜1.6中壓容器1.6≤p＜10高壓容器10≤p＜100超高壓容器p≥1001.按承壓方式分：內(nèi)壓容器，即內(nèi)部介質(zhì)壓力大于外界壓力。外壓容器，即內(nèi)部介質(zhì)壓力小于外界壓力。真空容器，即內(nèi)部壓力小于一個(gè)大氣壓的外壓容器。生產(chǎn)中，內(nèi)壓容器按承受壓力的等級(jí)分為低壓容器、中壓容器、高壓容器和超高壓容器。表1.3-1內(nèi)壓容器按承受壓力的等級(jí)分類[注]：如不加特別說明，壓力均指表壓力。二、分類2.從安全監(jiān)檢和管理的角度：

TSGR0004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》

由設(shè)計(jì)壓力、容積和介質(zhì)危害性三個(gè)因素決定壓力容器類別，將壓力容器劃分為三類（Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類）。從安全監(jiān)察與管理的角度來看，壓力容器的分類應(yīng)以壓力容器的危險(xiǎn)性為核心，以分類監(jiān)管為目的。

將壓力容器的介質(zhì)分為兩組，包括氣體、液化氣體或者介質(zhì)最高工作溫度高于或者等于其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體。（1）第一組介質(zhì)：毒性程度為極度危害、高度危害的化學(xué)介質(zhì)，易爆介質(zhì)，液化氣體。（2）第二組介質(zhì)：由除第一組以外的介質(zhì)組成，如毒性程度為中度危害以下的化學(xué)介質(zhì)，包括水蒸氣、氮?dú)獾?。壓力容器分類?yīng)當(dāng)先按照介質(zhì)特性選擇分類圖，再根據(jù)設(shè)計(jì)壓力p(MPa)和容積V(L)，標(biāo)出坐標(biāo)點(diǎn)，確定容器類別：壓力容器類別劃分——第一組介質(zhì)

壓力容器類別劃分——第二組介質(zhì)

第二節(jié)過程設(shè)備常用材料1碳鋼碳鋼：碳含量在0.02～2％之間的鐵碳合金;鑄鐵：碳含量大于2％的鐵合金。1）碳及常存雜質(zhì)對鋼材性能的影響碳(C)磷(P)：有害元素。雖能使強(qiáng)度、硬度增高，但塑性、沖擊韌性顯著降低。特別是在低溫時(shí)，使鋼材顯著變脆，稱“冷脆”。使冷加工及焊接性變壞。碳含量對材料機(jī)械性能影響硫(S)：有害元素。FeS和Fe形成低熔點(diǎn)(985℃)化合物。鋼材熱加工1150～1200℃，過早熔化而導(dǎo)致工件開裂，稱“熱脆”。錳(Mn)：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(jìn)入爐渣，從而改善鋼的品質(zhì)，特別是降低脆性，提高強(qiáng)度和硬度。硅(Si)：脫氧劑。有益的元素。硅與FeO能結(jié)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(nèi)使強(qiáng)度、硬度增加，塑性、韌性降低。氧(O)：有害元素。在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進(jìn)行脫氧，但不可能除盡。FeO、MnO、SiO2、Al2O3等雜質(zhì)，使強(qiáng)度、塑性降低。尤其是對疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性等有嚴(yán)重影響。氮(N)：鋼溶解過量的氮，在200～300℃加熱，氮以氮化物形式的析出，硬度、強(qiáng)度提高，塑性下降，發(fā)生“時(shí)效”。鋼液中加入Al、Ti或V進(jìn)行固氮處理，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除時(shí)效傾向。氫(H):氫脆、白點(diǎn)等缺陷。變脆：氫化物變形小白點(diǎn)：組織缺陷處擴(kuò)散氫2）碳鋼分類

普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：鋼種按屈服強(qiáng)度區(qū)分。Q235－A產(chǎn)品等級(jí)為A，共分A、B、C、D四級(jí)材料屈服限的保證值，(厚度小于16mm)分為：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：除保證機(jī)械性能和化學(xué)成分外，還對磷、硫及非金屬夾雜物控制較嚴(yán)，如10，20，45（平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)）。低碳鋼：<0.3%，強(qiáng)度低，塑性好，冷沖壓和焊接性能好，在石油化工設(shè)備中廣泛應(yīng)用。中碳鋼：0.3~0.6%，強(qiáng)度硬度高，塑性韌性差；多用于傳動(dòng)設(shè)備及高壓設(shè)備頭蓋零件。高碳鋼：>0.6%；強(qiáng)度硬度均較高，塑性差，常用于制造彈簧，刀具及耐磨零件。分類屈服限強(qiáng)度限鍋爐和壓力容器用鋼有特殊性，在鋼號(hào)后（分別）冠以（“g”）“R”如20g，20R鑄鋼：ZG200－400Q245R（GB713-2008）2合金鋼主要牌號(hào)：Q345R（16MnR）,15MnVR,18MnMoNiR數(shù)字元素名稱數(shù)字合金元素含量合金元素符號(hào)平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)1)低合金鋼采用代表鋼屈服點(diǎn)的符號(hào)“Q”、屈服點(diǎn)數(shù)值和代表產(chǎn)品用途的符號(hào)等表示

低合金鋼的牌號(hào)通?？刹捎脙煞N方法表示：低合金鋼可按含碳量分為低合金結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。低合金結(jié)構(gòu)鋼含碳量不大于0.25%，具有良好的焊接性能，主要用作中、高參數(shù)壓力容器承壓元件，有板材、鋼管和鍛件等。合金結(jié)構(gòu)鋼的含碳量范圍較寬，主要供壓力加工和切削加工用，如壓力容器中緊固件、以及一些機(jī)器中的零部件，如軸、齒輪等。常用合金結(jié)構(gòu)鋼有30CrMo、35CrMo、40Cr、25Cr2MoVA、40MnB、40MnVB等2）高合金鋼化工設(shè)備中使用的高合金鋼主要是不銹鋼和耐熱鋼

不銹鋼和耐熱鋼的鋼號(hào)中，前面的數(shù)字表示平均碳（C）含量的萬分之幾或十萬分之幾計(jì)。含碳量大于或等于0.04%時(shí)，推薦取2位小數(shù)（萬分之幾）；含碳量不大于0.030%時(shí)，推薦取3位小數(shù)（十萬分之幾）。后面跟的合金元素符號(hào)和數(shù)字表示該合金平均含量的百分?jǐn)?shù)。如06Cr19Ni10（0Cr18Ni9）、022Cr17Ni12Mo2等。數(shù)字代號(hào)中，s表示不銹鋼和耐熱鋼，第一位阿拉伯?dāng)?shù)字1為鐵素體型，2表示奧氏體—鐵素體雙相型，3表示奧氏體型。

不銹鋼：耐大氣腐蝕鋼和耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕鋼的總稱。

馬氏體不銹鋼：12Cr13（1Cr13）奧氏體不銹鋼：06Cr18Ni11Nb（0Cr18Ni11Nb）、1Cr23Ni13（1Cr23Ni13）、1Cr25Ni20Si、2Cr20Mn9Ni2Si2N、4Cr14Ni14W2Mo、16Cr25Ni20Si2（1Cr25Ni20Si2)

雙相不銹鋼：022Crl9Ni5Mo3Si2N（022Crl9Ni5Mo3Si2N）

分類

鐵素體不銹鋼：022Cr12(00Cr12)、06Cr13Al（0Cr13Al）、16Cr25N（2Cr25N）

耐熱鋼耐熱鋼通常應(yīng)具備兩種基本性能：一種是能在高溫下長期工作而不致因介質(zhì)（O2、H2S、SO2、H2）的侵蝕導(dǎo)致破壞，這種性能稱為高溫化學(xué)穩(wěn)定性（或稱為鋼的抗高溫氧化性能），具有這種性能的鋼稱為熱穩(wěn)定鋼；一種是在高溫下仍具有較高的強(qiáng)度，在長期受載情況下不會(huì)產(chǎn)生大變形或斷裂，具有這種性能的鋼稱為熱強(qiáng)鋼。耐熱鋼應(yīng)具備抗高溫氧化性和高溫強(qiáng)度性能。3鑄鐵灰口鑄鐵：HT100抗拉強(qiáng)度低，擠壓強(qiáng)度高;用于制造耐壓件;石墨成片狀可鍛鑄鐵：KT300－06具有一定強(qiáng)度和塑性;用于有振動(dòng)和沖擊的場合;石墨成團(tuán)球狀.球墨鑄鐵：QT500－5

強(qiáng)度、塑性、韌性好;可替代鑄鋼;石墨成球狀各種鑄鐵代號(hào)，由表示該鑄鐵特征的漢語拼音字母的第一個(gè)大寫正體字母組成。牌號(hào)中代號(hào)后面的一組數(shù)字，表示抗拉強(qiáng)度值；有兩組數(shù)字時(shí)，第一組表示抗拉強(qiáng)度值，第二組表示延伸率值。兩組數(shù)字中間用“一”隔開。

4有色金屬及合金紫銅：T1，T2，T3黃銅：H80，H68，H62純鋁：1×××鑄鋁：ZL1××，ZL2××，ZL3××變形鋁：1×××，2×××……作耐磨件：蒙乃爾合金作腐蝕件：Inconel合金和海氏合金銅及銅合金鋁及鋁合金鎳及鎳合金鈦及鈦合金：TA0,TA1,TA2,TA35非金屬材料化工陶瓷：化學(xué)穩(wěn)定性好玻璃：表面光潔、耐腐蝕（搪玻璃設(shè)備〕水泥：價(jià)廉天然耐酸材料：花鋼石、石墨、石棉等耐酸酚醛塑料聚氯乙烯塑料聚乙烯聚四氟乙烯玻璃鋼無機(jī)材料有機(jī)材料6合金元素對鋼的影響目前常用的合金元素有：鉻(Cr)，錳(Mn)，鎳(Ni)，硅(Si)，鋁(AI)，鉬(Mo)，釩(V)，鈦(Ti)和稀土元素(Re)等。鉻提高耐腐蝕性能和抗氧化性能。含量達(dá)到13％時(shí)，能使鋼的耐腐蝕能力顯著提高，并增加鋼的熱強(qiáng)性。提高鋼的淬透性，顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但使塑性和韌性降低。錳提高強(qiáng)度和提高低溫沖擊韌性。鎳提高淬透性，有很高的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。提高耐腐蝕性和低溫沖擊韌性。鎳基合金具有更高的熱強(qiáng)性能。鎳被廣泛應(yīng)用于不銹耐酸鋼和耐熱鋼中。硅提高強(qiáng)度、高溫疲勞強(qiáng)度、耐熱性及耐H2S等介質(zhì)的腐蝕性。硅含量增高會(huì)降低鋼的塑性和沖擊韌性。鋁強(qiáng)脫氧劑，顯著細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，降低冷脆性。提高抗氧化性和耐熱性，對抵抗H2S介質(zhì)腐蝕有良好作用。價(jià)格便宜，在耐熱鋼中常以它來代替鉻。鉬提高高溫強(qiáng)度、硬度、細(xì)化晶粒、防止回火脆性。鉬能抗氫腐蝕。釩于固溶體中提高高溫強(qiáng)度，細(xì)化晶粒，提高淬透性。鉻鋼中加少量釩，在保持鋼的強(qiáng)度情況下，能改善鋼的塑性。鈦強(qiáng)脫氧劑，可提高強(qiáng)度、細(xì)化晶粒，提高韌性，減小鑄錠縮孔和焊縫裂紋等傾向。在不銹鋼中穩(wěn)定碳，防止晶間腐蝕提高耐熱性。稀土元素提高強(qiáng)度，改善塑性、低溫脆性、耐腐蝕性及焊接性能。第三節(jié)

鋼材的熱處理將鋼材通過適當(dāng)?shù)募訜帷⒈睾屠鋮s過程，使鋼材的組織按一定的規(guī)律變化，以獲得預(yù)期的機(jī)械（力學(xué)）性能，稱鋼的熱處理。一、金屬的結(jié)晶組織晶體的結(jié)構(gòu)體心立方面心立方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(jié)構(gòu)，簡稱結(jié)構(gòu)。不同溫度下純鐵有體心立方與面心立方晶格，體心立方晶格塑性比面心立方晶格的好，而后者的強(qiáng)度高于前者。

鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變體心立方晶格的純鐵稱a-Fe，面心立方晶格的鐵稱為g-Fe。a-Fe加熱可變?yōu)間-Fe，反之高溫下的g-Fe冷卻可變?yōu)閍-Fe。在固態(tài)下晶體構(gòu)造隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱“同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變”。

純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是在910℃恒溫下完成的。

在固態(tài)下重新排列、結(jié)晶過程，是鋼進(jìn)行熱處理的依據(jù)。碳在鐵中形成固溶體碳在鐵中的存在形式有固溶體、化合物和混合物三種。固溶體--兩種或兩種以上的元素在固態(tài)下互相溶解，而仍然保持溶劑晶格原來形式的物體。

二、碳鋼的基本組織這三種不同的存在形式，形成了不同的碳鋼組織。（1）鐵素體碳溶解在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(qiáng)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。（2）奧氏體碳溶解在g-Fe鐵中形成固溶體稱奧氏體。g-Fe原子間隙較大，碳的溶解度比a-Fe中大得多，如在723℃時(shí)可溶解0.8％，在1147℃時(shí)可達(dá)最大值2.06％。奧氏體組織是在a-Fe發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)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。碳和鐵形成一種化合物（Fe3C）稱滲碳體。熔點(diǎn)約1600℃，硬度高，塑性幾乎等于零。鐵碳合金含碳量小于2％時(shí)，其組織是在鐵素體中散布著滲碳體，是碳素鋼。含碳量大于2％時(shí)，部分碳以石墨形式存在，稱鑄鐵?？估瓘?qiáng)度和塑性都比碳鋼低。但鑄鐵具有一定消震能力。（3）滲碳體

鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物。力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體之間，即其強(qiáng)度、硬度比鐵素體顯著提高；塑性、韌性比鐵素體差，但比滲碳體要好得多。

（4）珠光體（5）萊氏體珠光體和初次滲碳體的共晶混合物。具有較高的硬度，是一種較粗而硬的金相組織，存在于白口鑄鐵、高碳鋼中。（6）馬氏體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。鐵碳合金狀態(tài)圖共析鋼過共析鋼亞共析鋼三、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(xué)與力學(xué)性能，稱為熱處理。1、退火和正火退火：緩慢加熱到臨界點(diǎn)以上的某一溫度，保溫一段時(shí)間，隨爐緩慢冷卻。目的：細(xì)化晶粒，提高力學(xué)性能；降低硬度、提高塑性、便于冷加工；消除部分內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形。正火是置于空氣中冷卻。晶粒變細(xì)，韌性可顯著提高。鑄、鍛件切削加工前一般進(jìn)行退火或正火。2、淬火和回火加熱至淬火溫度(臨界點(diǎn)以上30℃～50℃)，并保溫一段時(shí)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(qiáng)度和耐磨性。淬火劑有空氣、油、水、鹽水，冷卻能力遞增。碳鋼在水和鹽水中淬火，合金鋼在油中淬火?；鼗鹗谴慊鸷筮M(jìn)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?nèi)應(yīng)力，提高韌性。在150℃～250℃范圍內(nèi)的回火稱“低溫回火”。回火馬氏體有較高的硬度和耐磨性，內(nèi)應(yīng)力和脆性有所降低。刃具、量具，要進(jìn)行低溫回火處理。中溫回火溫度是300℃～450℃。有一定的彈性和韌性，并有較高硬度。軸類、刀桿、軸套等進(jìn)行中溫回火。高溫回火溫度為500℃～680℃。綜合性能：強(qiáng)度、韌性、塑性等都較好。淬火加高溫回火習(xí)慣上稱為“調(diào)質(zhì)處理”。用于各種軸類零件、連桿、齒輪、受力螺栓等。時(shí)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(shí)間而變化的過程。時(shí)效可進(jìn)一步消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定零件尺寸，它與回火作用相類似。3、表面淬火使零件表面層比心部具有更高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，而心部則具有一定的韌性。4、化學(xué)熱處理目的：不僅改變材料表層的硬度、耐磨性、疲勞性能和耐腐蝕性能，而且能夠保證工件心部具有強(qiáng)韌性。定義：通過改變材料表面的化學(xué)成分和組織，從而達(dá)到改變表層性能的目的。方法：滲碳：可提高零件的硬度和耐磨性；滲氮：可顯著提高耐磨和耐腐蝕性；滲金屬元素：滲鋁可提高耐熱、抗氧化性；第四節(jié)金屬材料的腐蝕和防護(hù)金屬材料在周圍介質(zhì)的作用下發(fā)生破壞稱為腐蝕。鐵生銹、銅發(fā)綠銹、鋁生白斑點(diǎn)等是常見的腐蝕現(xiàn)象。常見的金屬腐蝕破壞的形態(tài)有均勻腐蝕和局部腐蝕（區(qū)域腐蝕、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕等）；按腐蝕機(jī)理分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕是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。各種管式爐的爐管受高溫氧化，金屬在鑄造、鍛造、熱處理過程中發(fā)生的高溫氧化以及金屬在苯、含硫石油、乙醇等非電解質(zhì)溶液中的腐蝕均屬化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕的特點(diǎn)是腐蝕過程中無電流產(chǎn)生，且溫度越高，腐蝕介質(zhì)濃度越大，腐蝕速度越快?；瘜W(xué)腐蝕后若形成致密、牢固的表面膜，則可阻止外部介質(zhì)繼續(xù)滲入，起到保護(hù)金屬的作用。例如，鉻與氧形成Cr2O3，鋁與氧形成Al2O3等都屬于這種表面膜。電化學(xué)腐蝕電化學(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。電化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)是腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。通常電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕強(qiáng)烈得多，金屬的破壞大多是由電化學(xué)腐蝕引起的。

電化學(xué)腐蝕是由于金屬發(fā)生原電池作用而引起的。如圖所示，把兩種金屬（如鋅和銅）用導(dǎo)線連接起來，放在電解質(zhì)溶液（如硫酸溶液）內(nèi)，這樣就構(gòu)成了導(dǎo)電回路?；芈分须娮訉牡碗娢讳\流向高電位銅，形成原電池。鋅（陽極）不斷失去原子，變?yōu)殇\離子進(jìn)入溶液，出現(xiàn)腐蝕；銅（陰極）受到保護(hù)。電化學(xué)腐蝕不僅發(fā)生在異種金屬之間，同一金屬的不同區(qū)域之間也存在著電位差，也可形成原電池，而產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。例如，各種局部腐蝕就是電化學(xué)腐蝕。防腐措施第五節(jié)過程設(shè)備材料的選用原則從設(shè)備結(jié)構(gòu)、制造工藝、使用條件和壽命等方面考慮；而且還要從設(shè)備工作條件下材料的物理性能、力學(xué)性能、耐腐蝕性能及材料價(jià)格與來源、供應(yīng)等方面綜合考慮。

一、材料的物理、力學(xué)性能方面一般中、低壓設(shè)備材料屈服限235到345MPa級(jí)。直徑較大、壓力較高，最好采用普低鋼，強(qiáng)度級(jí)別宜用400MPa級(jí)或以上。操作溫度超過400℃，還需考慮材料的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度。壓力容器用鋼材，d5不得低于14%。當(dāng)鋼材延伸率d5＜18%時(shí)，加工應(yīng)特別注意。鋼管不宜強(qiáng)度級(jí)別過高，彎管率很關(guān)鍵，要求塑性好。二、材料的耐腐蝕性某磷肥廠需設(shè)計(jì)一個(gè)40m3濃硫酸貯罐，可選灰鑄鐵、高硅鑄鐵、碳鋼、鉻鎳不銹鋼和碳鋼用瓷磚襯里等?；诣T鐵、高硅鑄鐵抗拉強(qiáng)度低、質(zhì)脆，不能鑄造大型設(shè)備，故不宜采用。碳鋼的機(jī)械強(qiáng)度高、質(zhì)韌，焊接性能好，但稀硫酸腐蝕嚴(yán)重，故也不能采用。不銹鋼價(jià)格比較貴，焊接加工要求較高。碳鋼做罐殼內(nèi)襯非金屬較合適。三、材料的經(jīng)濟(jì)性碳鋼與普低鋼的價(jià)格比較低廉，應(yīng)優(yōu)先選用?？紤]國家生產(chǎn)與供應(yīng)情況，因地制宜選取，品種應(yīng)盡量少而集中，以便于采購與管理。

四、其他方面壓力容器的材料選擇應(yīng)根據(jù)容器的操作條件、腐蝕情況及制造加工要求，依照國家標(biāo)準(zhǔn)GB150-1998的規(guī)定，并按GB713-2008壓力容器用鋼板與NB47008~47010-2010壓力容器用碳素鋼和低合金鋼鍛件的規(guī)定選用。為了節(jié)省材料，中、高壓容器應(yīng)優(yōu)先選用普通低合金鋼（Q345R【16MnR】）。標(biāo)準(zhǔn)化有利于成批生產(chǎn)、互換性好、資源合理利用、提高國際競爭力。容器的零部件(例如封頭、法蘭、支座、人孔、手孔、視鏡、液面計(jì)等)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，許多化工設(shè)備(例如貯槽、換熱器、搪玻璃與陶瓷反應(yīng)器)也有了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。公稱直徑DN：指標(biāo)準(zhǔn)化以后的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以DN表示，單位mm，例如內(nèi)徑1200mm的容器的公稱直徑標(biāo)記為DN1200。第六節(jié)壓力容器零部件的標(biāo)準(zhǔn)化公稱直徑是考慮容器零部件配套選用和制造的需要，按標(biāo)準(zhǔn)化系列而選定的殼體直徑，以DN表示，單位mm。例如內(nèi)徑1200mm的容器的公稱直徑標(biāo)記為DN1200。它主要分為三方面的規(guī)定：（1）壓力容器的公稱直徑用鋼板卷焊制成的筒體，其公稱直徑指的是內(nèi)徑。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的容器公稱直徑系列如表1.4-1所示。例如，圓筒內(nèi)徑1200mm的壓力容器公稱直徑：DN1200。若容器直徑較小，筒體可直接采用無縫鋼管制作。此時(shí)，公稱直徑指鋼管外徑。如表1.4-2所示。外徑159mrn的管子做筒體的壓力容器公稱直徑：DN159。封頭的公稱直徑與筒體一致。表1以內(nèi)徑為基準(zhǔn)的壓力容器公稱直徑（mm）【注】

300350400450500550600650700750800850900950100011001200130014001500160017001800190020002100220023002400250026002700280029003000310032003300340035003600370038003900400041004200430044004500450047004800490050005100520053005400550056005700580059006000注:本表并不限制直徑在6000mm以上的圓筒的使用。表2以外徑為基準(zhǔn)的壓力容器公稱直徑（mm）159219273325377426表1、表2摘自GB/T9019-2001《壓力容器公稱直徑》。（2）管子的公稱直徑管子的公稱直徑是為了設(shè)計(jì)、制造和維修的方便人為地規(guī)定的一種標(biāo)準(zhǔn)直徑。規(guī)定管子公稱直徑的目的是為了使管子、管件連接尺寸統(tǒng)一，且根據(jù)公稱直徑可以確定管子、管件、閥門、法蘭、墊片等結(jié)構(gòu)尺寸與連接尺寸。其公稱直徑不是外徑，也不是內(nèi)徑，而是近似普通鋼管內(nèi)徑的一個(gè)名義尺寸。（3）容器零部件的公稱直徑有些零部件如法蘭、支座等的公稱直徑，指的是與它相配的筒體、封頭的公稱直徑。DN2000法蘭是指與DN2000筒體(容器)或封頭相配的法蘭。DN2000的鞍座是指支承DN2000mm容器的鞍式支座。還有一些零部件的公稱直徑是與它相配的管子公稱直徑表示的。如管法蘭，DN200管法蘭是指連接DN200mm管子的管法蘭。另有一些容器零部件，其公稱直徑是指結(jié)構(gòu)中的某一重要尺寸，如視鏡的視孔、填料箱的軸徑等。DN80(Dg80)視鏡，其窺視孔的直徑為80mm。公稱壓力PN：容器及管道的操作壓力經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化以后的標(biāo)準(zhǔn)壓力稱為公稱壓力，以PN表示，單位MPa。工作壓力不同，相同公稱直徑的壓力容器其筒體及其零部件的尺寸也不同。將承受的壓力范圍分為若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓力等級(jí)，即公稱壓力。國家標(biāo)準(zhǔn)GB1048將管路元件的公稱壓力分為以下十個(gè)等級(jí)：0.25MPa、0.6MPa、1.0Ma、1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa、6.30MPa、10.0MPa、16.0MPa、25.0MPa。設(shè)計(jì)時(shí)如果選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，必須將操作溫度下的最高操作壓力(或設(shè)計(jì)壓力)調(diào)整為所規(guī)定的某一公稱壓力等級(jí)，然后根據(jù)DN與PN選定該零部件的尺寸。如果零件不選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，而是自行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)壓力就不必符合規(guī)定的公稱壓力。

第七節(jié)我國壓力容器的標(biāo)準(zhǔn)體系壓力容器作為特種設(shè)備，其設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、使用和管理是一個(gè)系統(tǒng)工程，針對這樣一個(gè)系統(tǒng)工程，我國目前從多個(gè)層面對其進(jìn)行監(jiān)管，形成了“法律、法規(guī)—行政規(guī)章—安全技術(shù)規(guī)范—標(biāo)準(zhǔn)”多個(gè)層次的法規(guī)體系結(jié)構(gòu)。（1）法律、法規(guī)2003年6月1日實(shí)施、2009年1月14日修訂的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》（簡稱《條例》）。這部條例規(guī)定了特種設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、安裝、改造、維修、使用、檢驗(yàn)檢測全過程安全監(jiān)察的基本制度。（2）部門規(guī)章國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布了《鍋爐壓力容器制造監(jiān)督管理辦法》（簡稱《辦法》），自2003年1月1日起施行。另外還頒布了《鍋爐壓力容器制造許可條件》、《鍋爐壓力容器制造許可工作程序》、《鍋爐壓力容器產(chǎn)品安全性能監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》等配套文件。（3）技術(shù)規(guī)范“安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程”是對某一特種設(shè)備提出的最基本的安全技術(shù)要求，對產(chǎn)品的材料、加工制作、性能指標(biāo)等可引用有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對監(jiān)督檢驗(yàn)及定期檢驗(yàn)提出要求，檢驗(yàn)方法由有關(guān)的檢驗(yàn)規(guī)則規(guī)定。TSG_R0004-2009

《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》“考核規(guī)則”是專門對特種設(shè)備安全有關(guān)的各種人員進(jìn)行考核的具體實(shí)施辦法。例：《焊工考試規(guī)則》、《無損檢測單位資格審查實(shí)施指南》等?！皺z驗(yàn)規(guī)則”以規(guī)范性文件形式發(fā)布。是專門對特種設(shè)備安全性能（狀況）檢驗(yàn)（審查）提出的具體要求。例：《在用壓力容器檢驗(yàn)規(guī)程》等。（4）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)指技術(shù)法規(guī)引用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)一旦被技術(shù)法規(guī)所引用，就具有強(qiáng)制屬性。由國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的GB150《鋼制壓力容器》在整個(gè)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)中居于核心地位。以GB150為核心的一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和零部件標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)，制造，檢驗(yàn)與驗(yàn)收壓力容器的依據(jù)。以GB150為核心的標(biāo)準(zhǔn)體系解決的是“為了通用或反復(fù)使用的目的”，其核心是指導(dǎo)具體的生產(chǎn)和使用等。在標(biāo)準(zhǔn)體系中，不同行業(yè)還有各自標(biāo)準(zhǔn)，如化工行業(yè)的HG標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械行業(yè)的JB標(biāo)準(zhǔn)，國家能源局的NB標(biāo)準(zhǔn)等。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系中的標(biāo)準(zhǔn)可分為三類：基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：亦可稱為核心標(biāo)準(zhǔn)，是其他各類標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，其任務(wù)在于解決量大面廣的一般產(chǎn)品的共性技術(shù)問題，如GB150及JB4732《鋼制壓力容器——分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（相當(dāng)于ASMEⅧ-1與Ⅷ-2）。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中除小部分外，多數(shù)并非專為容器制訂的，但和壓力容器有關(guān)，為建造壓力容器所用，并成為體系中的有機(jī)組成部分，故稱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要是材料標(biāo)準(zhǔn)、安全附件與儀表標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)、零部件標(biāo)準(zhǔn)、制造工藝標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品檢測與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：是在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、規(guī)格、質(zhì)量和檢驗(yàn)方法所做的技術(shù)規(guī)定。它是一定時(shí)期和一定范圍內(nèi)具有約束力的產(chǎn)品技術(shù)準(zhǔn)則，是產(chǎn)品生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗(yàn)、選購驗(yàn)收、使用維護(hù)和洽談貿(mào)易的技術(shù)依據(jù)。第八節(jié)常用壓力容器現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)一、主要政策、法規(guī)

1國務(wù)院第373號(hào)令特種設(shè)備安全監(jiān)察條例2國發(fā)[1982]22號(hào)鍋爐壓力容器安全監(jiān)察暫行條例3