第六章 化工設(shè)備材料及其選擇

NanjingUniversityofTechnology《食品機(jī)械基礎(chǔ)》第二篇化工設(shè)備材料授課教師：仲兆祥第六章化工設(shè)備材料及選擇碳鋼

12低合金鋼及化工設(shè)備用特種鋼

4非金屬材料

3有色金屬材料化工設(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—常溫—中溫—高溫介質(zhì)：腐蝕性；有毒；易燃；劇毒。氨合成的壓力有的達(dá)到32MPa高壓聚乙烯生產(chǎn)壓力為300MPa乙烯生產(chǎn)工藝中裂解爐溫度高達(dá)1200℃乙烯深冷分離溫度需降到-167℃

高壓反應(yīng)器6.1碳鋼一.碳鋼中雜質(zhì)對其性能的影響1）錳(Mn)來源——在冶煉過程中加入錳鐵。作用——鋼材中錳含量高于0.8%時，即為合金元素存在——提高強(qiáng)度。有益元素。2）硫(S)來源——礦石和焦炭。存在形式：FeS。作用——FeS的熔點(diǎn)低于鋼材熱加工開始溫度，它過早熔化，導(dǎo)致工件開裂，稱為“熱脆性”。有害元素！

3)磷(P)來源——礦石。作用——溶于鐵素體，使鋼材常溫下脆性增加，塑性、韌性下降，即所謂“冷脆性”。有害元素！4）氫(H)來源——鋼由高溫奧氏體冷至常溫時，氫的溶解度降低，來不及到鋼的表面逸出而積聚，并產(chǎn)生高壓力，在鋼材內(nèi)產(chǎn)生“白點(diǎn)”?！鞍c(diǎn)”——裂紋源,有害元素！二.碳鋼的分類、牌號（1）普通碳鋼含P、S等有害雜質(zhì)較多（S≤0.055%P≤0.045%)常用有：Q215-A,Q235-A,Q235-A.FQ235-B,Q235-C,Q275式中Q—普通碳鋼，“屈服”的拼音首位字母。235——材料屈服點(diǎn)（MPa)A,B,C,D——鋼材質(zhì)量等級，越后越高。F——沸騰鋼

（2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼特點(diǎn)：含硫、磷等雜質(zhì)較少，均≤0.04%，雜質(zhì)少，組織均勻，表面質(zhì)量好。常用有：08,10,15,20,20g,20R,30Mn,40Mn等。式中數(shù)字--含C量的萬分?jǐn)?shù);g--鍋爐鋼；R--容器鋼；Mn---含錳元素約1%。

（3）高級優(yōu)質(zhì)鋼

特點(diǎn)：磷硫雜質(zhì)極少

P,S含量≤0.03%。表示法：如20A

6.2低合金鋼及特殊性能鋼合金元素對鋼的影響——為改善鋼材性能特意在碳鋼中加入合金元素，以改變鋼材性質(zhì)，即為合金鋼。例如：鉻：耐腐蝕抗氧化；提高了強(qiáng)度硬度和耐磨性；使鋼材的韌性和塑性降低。錳：提高強(qiáng)度和低溫沖擊韌性。鎳：提高淬透性，保持良好塑性和韌性；提高耐腐蝕性和低溫沖擊韌性；提高熱強(qiáng)性能。硅：提高強(qiáng)度、高溫疲勞強(qiáng)度、耐熱性、耐H2S腐蝕；降低了塑性和沖擊韌性。1.成分特點(diǎn)：※由碳素鋼+Si、Mn、Cu、Ti、V、Nb等元素組成；※含碳量均較低，≤0.2%；※合金元素總含量＜5%。2.相對于碳素鋼，其性能特點(diǎn)：※強(qiáng)度提高；※耐腐蝕性能提高；※低溫性能提高。低合金鋼6.2低合金鋼及化工設(shè)備用特種鋼3.常用油材料庸：板必，管分，圓秀鋼等碌型材私。4.用途：廣泛被用于隔造船抽，壓若力容啊器，蘆橋梁研，高艷壓鍋血爐，萌汽車駱，礦荒山機(jī)阻械，擁農(nóng)業(yè)險機(jī)械蘆等。5.常用悲材料：16免Mn繡R，15壟Mn傅VR呈,1建8M戰(zhàn)nM姻oN藝bR流,16居Mn偷DR再,1秀5C娘rM希oR經(jīng),1廟4C寄r1老Mo腸R…縣.碳素手鋼與爹低合臭金鋼塘比較類別品種sb

(MPa)ss(MPa)

σS/σb使用溫度（℃）碳素鋼Q235-A204004002402500.60.630～350-19～475低合金鋼16Mn15MnV5205403604000.690.74-40～475-45～450鍋爐閣鋼和準(zhǔn)容器亡鋼1.工作招環(huán)境：鍋爐特：中茅溫或躍高溫姓；中床壓或丸高壓駝。容器漠：壓葉力；蹤蝶溫度考；介紐奉質(zhì)腐社蝕；俯操作鵝特點(diǎn)博。2.對材維質(zhì)要牌求：1）較毯高的釘強(qiáng)度觸；2）良鞠好的辜塑性影、韌晶性和庭冷彎并性能胸；3）較傅低的都缺口銳敏感斤性；4）良距好的替焊接澤性能恭和其反他工慣藝性碧能；5）良棚好的旁冶金稀質(zhì)量私。3.常用災(zāi)的材倚料：鍋爐畢鋼——20鉛g；12請Mn辱g,越16天Mn添g,拘15壯Mn貪Vg好,1臭8M煎nM羽oN晶bg。容器慨鋼——（GB鮮15震0-攤19并98肥《鋼制吊壓力丸容器》推薦沾）Q2蠟35稱-B，Q2顫35蝕-C稱;20廣R;16跳Mn滅R，15揪Mn缸VR，15底Mn隸VN乳bR，18尤Mn街Mo泥Nb務(wù)R。7月20日上接午天民水方凡大建像材有物限公夢司某軟生產(chǎn)掃車間宏內(nèi)的4個壓捐力容戰(zhàn)器中日一個券不明阿原因局脫離跨閥門及，巨災(zāi)大的柜沖擊犧力將賓該容籃器彈索射出尚十余善米，憲撞向竭生產(chǎn)筋車間藍(lán)后墻孟并將邪墻撞確了個競窟窿吃后才肅停了沾下來輪。由薄于“跟肇事退”容況器射拍出時浩磨擦?xí)兞Σ练龌鹋e花，汁加之醉巨大停的沖悅擊力揪將電江源震委壞，猶因此攏事故榆現(xiàn)場印上空霞火光紗一片辱。經(jīng)泄查，迎事發(fā)獎時，免生產(chǎn)珍車間驗(yàn)有13名工肢人，劣其中4人不益幸遇軌難，5人受瓶傷。壓力足容器票事故阿一甘肅窮天水信壓力義容器殺爆炸山西運(yùn)嘉寶摧酒業(yè)園鍋爐扒爆炸壓力窗容器捏事故獻(xiàn)二事故瞎經(jīng)過沸：20紛00年11月28日，阻寧波狡北侖檔發(fā)電紐奉廠發(fā)蜂生鍋派爐爆忽炸，史造成2人死頭亡，2人重放傷，2人輕效傷，敬直接記經(jīng)濟(jì)脆損失30萬元帥，間渴接損誰失20萬元姨。事故舒原因躬：私渡自制粥造鍋越爐，綿自行怪安裝戒投入塑使用蜻，制屆造安串裝人展員均立沒有濾專業(yè)搞方面鉗的知院識。壓力乖容器虜事故美三寧波紹北侖堪港電吧廠鍋英爐爆御炸事故沿經(jīng)過克：19茫93年3月10日，拿寧波就北侖賀發(fā)電限廠發(fā)湊生鍋衡爐爆級炸，田死亡23人，搞傷24人，洗直接放經(jīng)濟(jì)前損失77風(fēng)8萬元防，修友復(fù)13綠2天少格發(fā)電踢近14億度悟。事故揉原因援：主叢要可跟能因找為鍋兆爐嚴(yán)偷重結(jié)均渣，嫂落渣扒進(jìn)入膊水產(chǎn)灣生蒸愚汽，艦蒸汽傍進(jìn)入固爐膛灑，造么成壓卸力升躍高。不銹尿耐酸焦鋼不銹--遣-耐大彼氣腐役蝕；耐酸--枝-耐酸香及強(qiáng)離腐蝕渡性介沃質(zhì)的搭腐蝕掩。常用然品種安：1）鉻偽不銹償鋼--幅-如1C示r1趟3,呢2C頃r1野3,忽0C唇r1奸3等。第一客個數(shù)嫁字--偉-含碳跳量的盛千分彩數(shù)；Cr計13晌--聞-含鉻13嫩%?！蚪M民織成島分：殊鉻固澆溶于國鐵素圣體的日晶格欣中形串成固環(huán)溶體壟?！颉安坏娩P”咳的原姻因：在氧莫化性微介質(zhì)熊中，歐鉻能易生成在一層韻穩(wěn)定遼而致望密的憲氧化清膜，吳對鋼融材起蒜保護(hù)典作用雀?！蛐砸澳芴卮c(diǎn)：碳的半作用--角-與鉻亡生成姜碳化似鉻(C先r2扶3C漁6)，消耗該大量啊的鉻商。為老保證摩耐腐清蝕性崇能，座不銹贈鋼中位碳含部量越再低越歲好。鉻的拍作用梳：——能提假高耐旱腐蝕變性能沖。實(shí)鍛際鉻蘿不銹屢鋼的自平均抵含鉻喬量≥13常%?！芴釟じ咪摵恋拇慵感远悖@澇著提廟高鋼紋的強(qiáng)逼度、袍硬度塊和耐渾磨性甲，而鋸塑性秤、韌仙性降佳低。用作葬受載盤荷大貫的耐林蝕零逮件，障如軸寬類，第活塞煤桿、范螺栓無、浮烈閥等感。鉻鎳購不銹鉆鋼常用國鉻鎳離不銹置鋼型閱號:0濃6C靠r1釀9N柔i1編0式中06填--右-含碳斬量的播千分暑數(shù),C摘≤0表.0搭8%；Cr流19擾--曲-含鉻惱量17蚊-1梯9%；Ni物10互--混-含鎳耀量8-扮11初%左右敏。通常銹以鉻穴鎳平倆均含推量“18縮慧-8百”標(biāo)志累這種陪鋼。組織加特征踐：C、Cr、Ni固溶王于奧香氏體精晶格懇中，狼是單所一的臨奧氏執(zhí)體組尸織。性能墊特點(diǎn):①耐腐刺蝕性劫好※C政r含量欄≥13篩%，表職面形斃成氧套化膜葬；※組織具為單毒一的禁奧氏倒體，資在電叢解液初中不普能形驚成微狀電冤池，腰避免拌了電顆化學(xué)聰腐蝕豬。②力奪學(xué)性抱能優(yōu)酒異。③在40林0～85腫0℃期間或，碳嶼生成登碳化泄鉻在泊晶界愉析出首，使鳥晶吉界妨附近拔貧鉻帝（鉻像含量吐低于12尿%）導(dǎo)駛致晶間摔腐蝕。！不擋能反愈復(fù)施士焊，雅否則唇必須券進(jìn)行撈熱處慚理。④不隱耐氯念離子我腐蝕案。耐熱寧鋼高溫責(zé)環(huán)境--決-原油四加熱醉、裂濾解、寒催化源等。尖如轉(zhuǎn)鍵化爐把爐管寫，工兼作溫老度為65者0～80著0℃。碳鋼呀使用組溫度步一般宣在40壁0℃以下說。如20鋼50幫0℃時屈躲服點(diǎn)塵只有50探MP江a,變得株很軟晨，鋼賀中的Fe3C分解慚出石惹墨碳置（石交墨化深過程幣）；椒同時槽鋼表撒面生孟成氧售化皮犯，層難層剝研落。——碳鋼候在高搶溫下智強(qiáng)度右和抗媽氧化市性均續(xù)下降頭。高溫匙設(shè)備哄對材艘料的粗要求奇：①化學(xué)榮穩(wěn)定遮性?！挚狗N高溫曲氣體核（O2、H2S、SO2等)腐蝕居的能駝力。墨加入Cr、Al、Si等合感金元獅素，榆鋼的南表面舟能生床成致矩密的困氧化省膜，劍保護(hù)渾鋼的究表面沒。Cr脈13拿Si崖Al恒,谷Cr脫25襖Ti柏,聯(lián)C榴r2蔥5N王i1山2等。②熱強(qiáng)湊性——抗高療溫蠕奧變能脂力熱強(qiáng)籃鋼——抗蠕太變，庭有一容定抗嗓氧化率能力12希Cr商Mo揚(yáng),C成r5螺Mo潑,1柔Cr莫18塌Ni評9T層i,置Cr渾25蜂Ni溫20等低溫政用鋼低溫份環(huán)境——天然冰氣液淘化、哥空氣如分離階、潤臨滑油帖脫脂階、輕朋烴回譯收等炮。普通復(fù)碳鋼激在低搞溫下蘆（-2甩0℃以下筑）變藍(lán)脆，巖沖擊枕韌性茅顯著擱下降篇。低溫笨用鋼儲的基嶄本要永求：具有閥良好熱的韌爐性（允包括翻低溫化韌性淺），腐良好炸的加釀工工宇藝性權(quán)能和拳可焊庭性；低溫嘗用鋼膛的組園織成公分特啞點(diǎn)：含碳飾量盡額可能緒低，松以形啄成單尋相鐵廁素體抖組織鐘，再墨加入稼適量漁的Mn、Al、Ti、Nb、Cu、V、N等元彎素。6.高3.有色訊金屬銅及其合金：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1.特性艇：1）密柿度小凍，體場輕；2）導(dǎo)幻玉電、穴導(dǎo)熱情性好草。不靠產(chǎn)生共火花愉；3）塑品性高濕，強(qiáng)公度低元；4）易細(xì)冷加悄工，牧可焊炊，可勾鑄；5）耐商低溫遠(yuǎn)；6）一弄定的務(wù)耐腐決蝕性就；7）不爐污染年食物利。濃硝漢酸設(shè)賓備、謊熱交否換器厚、食揭品工膀業(yè)設(shè)檔備等鋁及誓其合桂金銅及弄其合鴿金1.純銅搖（紫灣銅）特性屬：1）塑飛性好野，導(dǎo)亞電性攜好，端導(dǎo)熱鋼好；2）低致溫下鑰保持摩較高概塑性朵和沖崖?lián)繇g殺性；3）耐置低濃貌度酸糧。用途鉛：深怪冷裝敬置；昏密封熔墊片蝕。常用相材料賤：T2，T3，T4，TU撫P（用公磷脫羨氧的穗無氧牧純銅肅）。2.黃銅——銅與隔鋅的籃合金獲。特性音：鑄蘿造性階能好強(qiáng)；較洽高的別力學(xué)拴性能壩；易蝕切削忍加工榜；可飲焊接奸；耐狂蝕性尾較好敲；有徑應(yīng)力燦腐蝕迅開裂哀傾向賓。用途笨：深浸冷設(shè)溜備的皆筒體進(jìn)、管爐板、護(hù)法蘭化及螺方母等是?；ぢ猿Ｓ帽坎牧喜唬篐8霸0,寬H6似8,社H6責(zé)2等。銅含謙量%代號3.青銅常用宜材料遠(yuǎn)：錫漸青銅句（銅顫錫合懼金）——鑄造彩青銅堵用場謊較多以。特點(diǎn)質(zhì)：良磨好的刻耐腐榴蝕性朗，耐沫磨性亭。用場斑：泵停殼，辛軸承乞，渦態(tài)輪，激閥門奏等。鈦及瓶其合建金特點(diǎn)貧：1）密傅度不篇大而董強(qiáng)度桂高；2）耐逐腐蝕域性能悔近乎鑰或超裙過不然銹鋼距；3）耐哀熱。用場：航塘空工湖業(yè)，斤化學(xué)僚工業(yè)厲。6.中4非金盒屬材桐料無機(jī)客非金帶屬材爸料1.化工藝陶瓷特點(diǎn)罷：1）良稠好的栽耐腐歇蝕性尼能；2）足帖夠的崖不透科性、營耐熱求性；3）一裂定的半機(jī)械休強(qiáng)度版；4）性短脆易位裂，洽導(dǎo)熱澆性差近。用場宇：化退工陶翅瓷設(shè)檢備及網(wǎng)管道墾，管捷件等剃。2.化工衰搪瓷——含高婚硅的伴瓷釉碰經(jīng)90厚0℃煅燒己，密紛著在盜金屬痰胎表扶面而令成。特點(diǎn)阿：1）優(yōu)仇良的艘耐腐饞蝕性撈能；2）優(yōu)沒良的鉤電絕姓緣性乳能；3）易辮碎裂普。用場孝：搪呈瓷設(shè)沒備，齊如反躲應(yīng)釜駁、儲緊