化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(第六版)教案課件

1、1化工設(shè)備機械基礎(chǔ)化工設(shè)備機械基礎(chǔ)2本課程將學些什么本課程將學些什么看看再說看看再說3化工設(shè)備儲罐 換熱設(shè)備塔設(shè)備反應釜4所有的設(shè)備都有一個外殼，這個外殼所有的設(shè)備都有一個外殼，這個外殼我們把它叫做我們把它叫做容器容器?；ぶ校@些外殼容器都需要承受一化工中，這些外殼容器都需要承受一定的壓力，我們把它叫做定的壓力，我們把它叫做壓力容器壓力容器。5壓力容器一般由壓力容器一般由筒體、封頭、支座筒體、封頭、支座（基本件）（基本件）接管、法蘭接管、法蘭（對外連接件）（對外連接件）人孔、手孔、液面計人孔、手孔、液面計（附件）（附件）以及以及一些內(nèi)構(gòu)件等零部件一些內(nèi)構(gòu)件等零部件組成。組成。7.這些設(shè)備要滿

2、足什么樣的工藝要求？這些設(shè)備要滿足什么樣的工藝要求？結(jié)構(gòu)如何？結(jié)構(gòu)如何？.用什么材料？如何制作？用什么材料？如何制作？.抵抗壓力和溫度的能力如何？抵抗壓力和溫度的能力如何？安安全性如何？全性如何？.經(jīng)濟性如何？經(jīng)濟性如何？8一一.主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1.化工設(shè)備常用材料化工設(shè)備常用材料 簡介化工設(shè)備常用材料性能簡介化工設(shè)備常用材料性能、分分類、熱處理方法；類、熱處理方法；2.中、低壓化工容器設(shè)計中、低壓化工容器設(shè)計 薄膜理論；內(nèi)、外壓容器設(shè)計方薄膜理論；內(nèi)、外壓容器設(shè)計方法、容器零部件設(shè)計；法、容器零部件設(shè)計；3.典型化工設(shè)備機械設(shè)計典型化工設(shè)備機械設(shè)計 列管式換熱器、塔設(shè)備以及反應列管式換熱

3、器、塔設(shè)備以及反應釜的結(jié)構(gòu)及機械設(shè)計方法。釜的結(jié)構(gòu)及機械設(shè)計方法。9二二.主要參考書及參考資料主要參考書及參考資料：n1.化工設(shè)備機械基礎(chǔ)化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(第五版）第五版） 刁玉瑋刁玉瑋 王立業(yè)編著；王立業(yè)編著；n2. 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 1999；n3. 鋼制壓力容器鋼制壓力容器 GB150-1998；n4. 管殼式換熱器管殼式換熱器 GB151-1999 ；n5. 鋼制塔式容器鋼制塔式容器 JB4710-2002 ；n學時：學時學時：學時n期末成績：平時期末成績：平時1，期中，期，期中，期末。末。1011第一篇第一篇 化工設(shè)備材料化工設(shè)備材料第一章第一章 化工

4、設(shè)備材料及其選擇化工設(shè)備材料及其選擇1.1 概述概述1）.化工設(shè)備的化工設(shè)備的使用環(huán)境使用環(huán)境：n壓力：真空壓力：真空低壓低壓中壓中壓 高壓高壓超高超高壓壓n溫度：低溫溫度：低溫中溫中溫高溫高溫n介質(zhì)：腐蝕性；易燃；易爆；有毒；劇毒。介質(zhì)：腐蝕性；易燃；易爆；有毒；劇毒。121.2 金屬材料的性能金屬材料的性能1.2.1 力學性能力學性能在外力作用下不產(chǎn)生超過允許的變形或不被破壞的能力。補充材料力學基礎(chǔ)知識補充材料力學基礎(chǔ)知識13141. 強度強度及其主要指標及其主要指標. 固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形或固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形或斷裂的特性。斷裂的特性。例如：例如： 容器爆

5、裂；容器爆裂； 管道破裂管道破裂; 地腳螺栓拉斷地腳螺栓拉斷; 爐管爆裂；爐管爆裂；. 強度不夠！強度不夠！15（1）.屈服點屈服點n屈服現(xiàn)象：屈服現(xiàn)象：金屬材料承受載荷金屬材料承受載荷作用，當載荷不再增加時，作用，當載荷不再增加時，仍仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形。繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形。n屈服點：屈服點： （ s）材料發(fā)生屈服時的應力材料發(fā)生屈服時的應力 。 單位：單位：MPa。一些合金沒有明顯的屈服一些合金沒有明顯的屈服點點,規(guī)定規(guī)定發(fā)生發(fā)生0.2%殘余變形時殘余變形時的應力，作為的應力，作為“條件屈服點條件屈服點”。 記作記作0.2 。16（2）.抗拉強度抗拉強度(b)n定義：金屬材料在受力

6、過程中，定義：金屬材料在受力過程中， 發(fā)生斷裂所達到的最大應力值發(fā)生斷裂所達到的最大應力值， 以以b 表示，單位表示，單位MPaMPa。 是壓力容器設(shè)計是壓力容器設(shè)計常用的性能指標常用的性能指標。n屈強比：屈強比： s s/ b b 屈強比小，表明材料具有較大屈強比小，表明材料具有較大的的塑性儲備塑性儲備。( (希望屈強比大一希望屈強比大一些些) )17（3）. 蠕變強度（蠕變強度（ n n）n“蠕變?nèi)渥儭爆F(xiàn)象：現(xiàn)象： 高溫高壓的蒸汽管道下?lián)献冃危桓邷馗邏旱恼羝艿老聯(lián)献冃?；高溫高壓下法蘭及螺栓蠕變變形而泄高溫高壓下法蘭及螺栓蠕變變形而泄漏；漏；鉛絲在常溫下受重力作用而變長變細。鉛絲在常溫下受

7、重力作用而變長變細。 18“蠕變?nèi)渥儭爆F(xiàn)象：在高溫時現(xiàn)象：在高溫時, ,在一定的應在一定的應力下力下, ,應變隨時間而增加的現(xiàn)象應變隨時間而增加的現(xiàn)象, ,或金屬或金屬在高溫和存在內(nèi)應力情況下逐漸產(chǎn)生在高溫和存在內(nèi)應力情況下逐漸產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象塑性變形的現(xiàn)象. .“蠕變強度蠕變強度”： 材料在材料在高溫高溫下，抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的下，抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的能力能力，以，以 n n 表示，單位表示，單位MPaMPa 。19（4）.持久強度（持久強度（ D D）n定義：在一定溫度下，經(jīng)過一定時間斷定義：在一定溫度下，經(jīng)過一定時間斷裂時的應力，以裂時的應力，以 D D 表示，單位表示，單位MPa

8、MPa 。 材料抵抗斷裂的能力越大，在相同的條件下，能支持的時間越久。n規(guī)定規(guī)定：化工設(shè)備設(shè)計壽命一般化工設(shè)備設(shè)計壽命一般為十萬小時，所以用試件在十萬小為十萬小時，所以用試件在十萬小時斷裂時的應力作為持久強度。時斷裂時的應力作為持久強度。20（5）疲勞強度）疲勞強度n構(gòu)件或零件受到大小和方向變化的交變載荷作用，應構(gòu)件或零件受到大小和方向變化的交變載荷作用，應力遠小于屈服點就斷裂力遠小于屈服點就斷裂 疲勞。疲勞。n“疲勞極限疲勞極限”構(gòu)件或零件在交變載荷作用下不致斷構(gòu)件或零件在交變載荷作用下不致斷裂的最大應力。表示符號：裂的最大應力。表示符號：-1 ( (MPaMPa) )。n例如：例如： 頻繁

9、開、停車容器內(nèi)壓力或溫度波動； 活塞式壓縮機壓縮氣體容器及管道內(nèi)壓力波動； 離心泵頻繁開停機或震動泵軸受力成交變式。 212. 塑性及其主要指標塑性及其主要指標n金屬的塑性：外力作用下產(chǎn)生塑性變形，而金屬的塑性：外力作用下產(chǎn)生塑性變形，而不破壞的性質(zhì)。不破壞的性質(zhì)。n因塑性不足引起材料破壞的例子：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22主要指標主要指標：(1) 延伸率（延伸率（）23（2）斷面收縮率（）斷面收縮率（y y）如：如：純鐵的延伸率為純鐵的延伸率為50%50%， 20 20R R的的d d5 5不小于不小于2525% % ； 16 16MnRMnR

10、的的d d5 5不小于不小于21%21%； 1 1Cr18Ni9TiCr18Ni9Ti的的d d5 5不小于不小于40%40%。積。斷裂后試件的最小截面試件的原始截面積；式中kkFFFF000F%100y24（3）冷彎性能）冷彎性能-是鋼材塑性指標和冶是鋼材塑性指標和冶金質(zhì)量的綜合指標金質(zhì)量的綜合指標。 室溫下對試板以一定的內(nèi)半徑（室溫下對試板以一定的內(nèi)半徑（R=0.53板厚板厚）進行彎曲進行彎曲，是否出現(xiàn)裂紋或起層是否出現(xiàn)裂紋或起層。在試在試樣被彎曲受拉伸面出現(xiàn)第一條裂紋前樣被彎曲受拉伸面出現(xiàn)第一條裂紋前, ,金屬材料金屬材料的變形越大的變形越大, ,塑性越好塑性越好25塑性指標的實際意義：

11、塑性指標的實際意義：n便于成型加工和焊接。如彎卷、鍛壓、冷沖、焊接等；n使構(gòu)件在承載后由于變形而避免發(fā)生斷裂。壓力容器及其零件都需要具壓力容器及其零件都需要具備這個性質(zhì)備這個性質(zhì)。263. 硬度的概念硬度的概念n金屬材料表面抵金屬材料表面抵抗其它硬物壓入抗其它硬物壓入的能力。的能力。 n硬度高材料強度硬度高材料強度也高，耐磨性較也高，耐磨性較好好；綜合性能指標綜合性能指標。 布氏硬度試驗示意圖27 常用硬度指標：常用硬度指標： 布氏硬度（布氏硬度（HBS); 洛氏硬度洛氏硬度（HRA、HRB、HRC); 維氏硬度維氏硬度（HV)等。硬度和強度間有一定關(guān)系：硬度和強度間有一定關(guān)系： 如：低碳鋼如

12、：低碳鋼 b36HBS;284. 沖擊韌性及指標（沖擊韌性及指標（A Ak k） 材料在外加動載荷作用下的一種吸收機械能，迅速材料在外加動載荷作用下的一種吸收機械能，迅速塑性變形，抵抗斷裂的能力。塑性變形，抵抗斷裂的能力。29n擺錘沖斷試樣所失去的位能為擺錘沖斷試樣所失去的位能為沖擊功沖擊功（試件（試件所吸收的功）：所吸收的功）： Ak =G(H1-H2) 焦耳焦耳！吸收功的高低取決于！吸收功的高低取決于 材料能否迅速塑性變形的能力。材料能否迅速塑性變形的能力。 沖擊韌性值的試驗確定沖擊韌性值的試驗確定n沖擊韌性沖擊韌性: K=AK/F(J/cm2)3031 材料的沖擊韌性高，其塑性也高；反之

13、，材料的沖擊韌性高，其塑性也高；反之，材料塑性高，其沖擊韌性不一定高。材料塑性高，其沖擊韌性不一定高。 靜載荷下能夠緩慢塑性變形的材靜載荷下能夠緩慢塑性變形的材料，在動載荷下不一定能迅速塑性變形。料，在動載荷下不一定能迅速塑性變形。325 缺口敏感性缺口敏感性在帶有一定應力集中的在帶有一定應力集中的缺口缺口條件下，條件下，材料抵抗裂紋擴展的能力材料抵抗裂紋擴展的能力。 韌性范疇韌性范疇靜載荷下抵抗裂紋擴靜載荷下抵抗裂紋擴展的性能展的性能。 沖擊韌性？沖擊韌性？是動載荷作用下抵是動載荷作用下抵抗裂紋擴展的能力?？沽鸭y擴展的能力。331.2.2 物理性能物理性能密度，熔點，線膨脹系數(shù)，導熱系數(shù)，比

14、熱容，電阻率，密度，熔點，線膨脹系數(shù)，導熱系數(shù)，比熱容，電阻率，磁導率，彈性模量，泊桑比等。磁導率，彈性模量，泊桑比等?；ぴO(shè)備設(shè)計與制造主要考慮的物理性能化工設(shè)備設(shè)計與制造主要考慮的物理性能：1.線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù) 異種鋼焊接收縮率不同，引起變形或損壞； 復合鋼板（如不銹鋼與碳鋼)熱變性不同,容器殼體將會？ 設(shè)備襯里（如碳鋼殼體內(nèi)噴涂鋁）熱變性不同時？ 固定管板式換熱器的管子與殼體線膨脹量相差過大，將會？ 碳鋼表面電鍍一層銅升溫后會？342.彈性模量彈性模量E E與泊桑比泊桑比彈性模量彈性模量E E：金屬材料對彈性變形抗力：金屬材料對彈性變形抗力的指標，的指標，是衡量材料產(chǎn)生彈性變形難是衡

15、量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的。易程度的。( (隨著溫度升高而降低隨著溫度升高而降低) )泊桑比泊桑比：拉伸試件的單位橫向收縮與：拉伸試件的單位橫向收縮與單位縱向伸長之比。單位縱向伸長之比。 各種鋼材近乎為各種鋼材近乎為 =0.3=0.3 。351.2.3 化學性能化學性能金屬材料所處介質(zhì)中的化學穩(wěn)定性，即是否會與介金屬材料所處介質(zhì)中的化學穩(wěn)定性，即是否會與介質(zhì)發(fā)生化學或電化學反應，產(chǎn)生腐蝕。質(zhì)發(fā)生化學或電化學反應，產(chǎn)生腐蝕。主要考慮的化學性能：主要考慮的化學性能：1.耐腐蝕性耐腐蝕性對介質(zhì)侵蝕的抵抗能力；對介質(zhì)侵蝕的抵抗能力；2.抗氧化性抗氧化性在熱加工的高溫條件下抵抗氧化性介質(zhì)在熱加工的高溫

16、條件下抵抗氧化性介質(zhì)氧化的能力。氧化的能力。氧化性介質(zhì)氧化性介質(zhì)如如水蒸氣、水蒸氣、CO2 CO2 、SO2SO2等。等。 熱加工熱加工如熱卷，鍛造，焊接，熱處理，熱沖壓，鑄造如熱卷，鍛造，焊接，熱處理，熱沖壓，鑄造等等。等等。361.2.4.金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能n指在保證加工質(zhì)量的前提下指在保證加工質(zhì)量的前提下,加工過程的難易程加工過程的難易程度度.n可焊性能可焊性能母材及焊劑熔融狀態(tài)的流動性、凝固收縮率、熱塑性等；n鑄造性能鑄造性能流動性、凝固收縮率等；n可鍛性能可鍛性能抗熱裂性、抗氧化性、熱塑性等；n切削加工性能切削加工性能n熱處理性能熱處理性能37 1.3 金屬材料的分

17、類及牌號金屬材料的分類及牌號1.3.1 分類分類1.黑色金屬黑色金屬 1）生鐵）生鐵 2）鋼）鋼鋼普通鋼優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼按質(zhì)量分：按質(zhì)量分：38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按化學成分：按化學成分：39鋼沸騰鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼按冶煉方法分：按冶煉方法分：40按用途分：按用途分：鋼建筑鋼 結(jié)構(gòu)鋼 彈簧鋼 軸承鋼 工具鋼特殊性能鋼412.有色金屬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421.3.2 鋼鐵牌號及表示方法鋼鐵牌號及表示方法1.牌號的表示原則牌號的表示原則依據(jù)國家標準依據(jù)國家標

18、準GB221-2000,牌號中牌號中 化學元素化學元素化學符號或漢字表示；化學符號或漢字表示； 產(chǎn)品用途、冶煉和澆鑄方法產(chǎn)品用途、冶煉和澆鑄方法漢字或漢語拼漢字或漢語拼音字母表示。音字母表示。例如：沸騰鋼例如：沸騰鋼F或沸或沸 灰口鑄鐵灰口鑄鐵HT或灰鐵或灰鐵 鑄鋼鑄鋼ZG 鍋爐鋼鍋爐鋼g或鍋或鍋 容器鋼容器鋼R或容或容432.2.鋼號表示法鋼號表示法例：例：優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼08F 20 R 沸騰鋼沸騰鋼含碳量為含碳量為0.08%；容器鋼容器鋼含碳量為含碳量為0.2%普通碳素鋼Q235-A,F沸騰鋼沸騰鋼類別為類別為A鋼材屈服點鋼材屈服點(MPa)屈服點屈字的拼音首位字母屈服點屈字的拼音首

19、位字母44 低合金鋼低合金鋼16MnR 16含碳量含碳量0.16%； Mn合金元素；合金元素； R 容器鋼。容器鋼。 特殊性能鋼特殊性能鋼1Cr18Ni9 1含碳量含碳量0.1%（千分數(shù)）；（千分數(shù)）； Cr,Ni主要合金元素；主要合金元素； 18含鉻量含鉻量18%； 9 含鎳量含鎳量9%。451.41.4 碳鋼與鑄鐵碳鋼與鑄鐵n鋼鐵的組成鋼鐵的組成=95%以上鐵以上鐵+（0.054%）碳碳+1%雜質(zhì)雜質(zhì) 鐵碳合金鐵碳合金n含碳量含碳量0.022% 為鋼；為鋼；n含碳量含碳量2% 為鑄鐵；為鑄鐵；n含碳量含碳量0.02% 為工業(yè)純鐵；為工業(yè)純鐵；n含碳量含碳量 4.3% 無實用價值。無實用價值

20、。461.4.1 鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)1.金屬的組織與結(jié)構(gòu)金屬的組織與結(jié)構(gòu)n在在1500倍顯微鏡下觀察倍顯微鏡下觀察到的顯微組織，即金屬到的顯微組織，即金屬的金相組織。的金相組織。n金相組織結(jié)構(gòu)直接影響金相組織結(jié)構(gòu)直接影響金屬材料的性質(zhì)金屬材料的性質(zhì)。 如，鑄鐵中的石墨形式不同，其性質(zhì)也不同。細片狀石墨：次之粗片狀石墨：差球狀石墨：強度最好n用用X光和電子顯微鏡可以觀察到金屬原子光和電子顯微鏡可以觀察到金屬原子的各種規(guī)則排列的各種規(guī)則排列,稱為金屬的晶體結(jié)構(gòu)稱為金屬的晶體結(jié)構(gòu),簡簡稱結(jié)構(gòu)稱結(jié)構(gòu).4748純鐵在不同溫度下的晶體結(jié)構(gòu)：純鐵在不同溫度下的晶體結(jié)構(gòu)：49502. 純鐵的

21、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：-Fe -Fe 910（面心立方晶格）（體心立方晶格）固態(tài)下鐵原子重新排列固態(tài)下鐵原子重新排列513.鐵與碳的相互關(guān)系和碳鋼的基本組織鐵與碳的相互關(guān)系和碳鋼的基本組織鐵碳關(guān)系：鐵碳關(guān)系：固溶態(tài)，化合態(tài)，混合態(tài)固溶態(tài)，化合態(tài)，混合態(tài)固溶：元素于固態(tài)下相互溶解，保持溶劑晶固溶：元素于固態(tài)下相互溶解，保持溶劑晶格原來形式。格原來形式。 （1）鐵素體（）鐵素體（F）體心立方晶格（體心立方晶格（-Fe ）+C鐵素體鐵素體 （固溶體）（固溶體）塑性好，強度低。52（2）奧氏體（）奧氏體（A）面心立方晶格面心立方晶格+C奧氏體奧氏體 （固溶體）（固溶體）塑性低，強度高。53

22、鐵碳關(guān)系之二：鐵碳關(guān)系之二：化合態(tài)化合態(tài) C+Fe Fe3C Fe3C 稱為稱為滲碳體滲碳體。性能特點性能特點: :.硬，脆硬，脆,塑性幾乎為塑性幾乎為0；.在一定條件下可以分解在一定條件下可以分解（3）滲碳體（）滲碳體（C）碳碳+鐵。鐵。滲碳體的作用滲碳體的作用：少量滲碳體散布在鐵素鐵中：少量滲碳體散布在鐵素鐵中（總含（總含c量量2%）成為碳素鋼。提高了強度和成為碳素鋼。提高了強度和硬度，可軋制成鋼材。硬度，可軋制成鋼材。54 鐵碳合金中含碳量鐵碳合金中含碳量2%時，時，部分碳以石墨形式存在于其中，部分碳以石墨形式存在于其中，即所謂即所謂鑄鐵鑄鐵。組織結(jié)構(gòu)特點組織結(jié)構(gòu)特點性能特點：性能特點：

23、石墨性軟、強石墨性軟、強度極低，相當于鑄鐵中度極低，相當于鑄鐵中存在許多孔洞。存在許多孔洞。 鐵碳關(guān)系之三鐵碳關(guān)系之三游離態(tài)游離態(tài) 55（4）珠光體（）珠光體（P）鐵素體和滲碳體兩者的機械混合物鐵素體和滲碳體兩者的機械混合物性能特點性能特點: :介于兩者之間介于兩者之間,強度和硬度比強度和硬度比F高高,塑性和韌性比塑性和韌性比F差差,但比但比C好；好；56性能特點性能特點: :具有較高的硬度具有較高的硬度（5）萊氏體（）萊氏體（L）珠光體和初次滲碳體的共晶混合物珠光體和初次滲碳體的共晶混合物57(6)馬氏體馬氏體(M)從高溫奧氏體急冷下來從高溫奧氏體急冷下來,得到碳原子在得到碳原子在-Fe中過

24、中過飽和的固溶體飽和的固溶體.性能特點性能特點: :硬度高硬度高,很脆很脆,不能承受沖擊載荷不能承受沖擊載荷.581.4.2 鐵碳合金狀態(tài)圖圖圖1-121.1.碳鋼在常溫下的組織碳鋼在常溫下的組織2.2.臨界點及其意義臨界點及其意義(1)A1(1)A1線線 (2)A3(2)A3線線 (3)(3) AcmAcm線線(4)(4) ACDACD線線 (5)AECF(5)AECF線線n常溫下碳鋼的性能分析常溫下碳鋼的性能分析(如圖如圖1-13):n塑性、韌性逐漸減?。凰苄?、韌性逐漸減小；n硬度逐漸增大；硬度逐漸增大；n強度先增后減強度先增后減6061 1.4.3 碳鋼碳鋼1.碳鋼中雜質(zhì)對其性能的影響碳

25、鋼中雜質(zhì)對其性能的影響1）.錳錳(Mn) 來源來源在冶煉過程中加入錳鐵。在冶煉過程中加入錳鐵。 作用作用鋼材中錳含量高于鋼材中錳含量高于0.8%時，即為合金元素存在，時，即為合金元素存在，可溶于可溶于F中中提高強度。是提高強度。是有益元素有益元素。 2）.硫硫(S)n來源來源礦石和焦炭。礦石和焦炭。n存在形式：存在形式：FeS。n作用作用FeS 的熔點低于鋼材熱加工開始溫度，的熔點低于鋼材熱加工開始溫度， 它過早熔化，導致工件開裂，稱為它過早熔化，導致工件開裂，稱為熱脆性熱脆性。 有害元素有害元素！ n 3）.硅硅(Si) 來源來源冶煉。冶煉。 作用作用以脫氧化物以脫氧化物SiO2的形式存在的

26、形式存在 可溶于可溶于F中，提高強度、硬度，中，提高強度、硬度，是是有益元素有益元素。6263 4). 磷磷(P)n來源來源礦石礦石。n作用作用溶于鐵素體，使鋼材常溫下脆性增溶于鐵素體，使鋼材常溫下脆性增加，塑性、韌性下降，即所謂加，塑性、韌性下降，即所謂“冷脆性冷脆性”。 有害元素！有害元素！ 5）.氫氫(H) 來源來源鋼由高溫奧氏體冷至常溫時，氫的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，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)生并產(chǎn)生高壓力，在鋼材內(nèi)產(chǎn)生“白點白點”。 “白點白點”裂紋源裂紋源 有害元素！有害元素！n（6）氮（）氮（N）

27、n鋼中有過量的氮，加熱到一定的溫度時會析出鋼中有過量的氮，加熱到一定的溫度時會析出，稱為，稱為“時效時效”n作用作用硬度、強度提高，塑性下降。硬度、強度提高，塑性下降。n處理處理加入加入Al，Ti進行固氮處理，形成進行固氮處理，形成 AlN和和TiN64n（7）氧（）氧（O）n以夾雜物、顆粒狀形式存在。以夾雜物、顆粒狀形式存在。n作用作用破壞連續(xù)性，降低沖擊性能，破壞連續(xù)性，降低沖擊性能，疲勞強度等。疲勞強度等。65662.碳鋼的分類、牌號碳鋼的分類、牌號 （1）.普通碳鋼普通碳鋼n含含P、S等等有害雜質(zhì)較多有害雜質(zhì)較多（S0.055% P0.045%)n常用有：常用有：Q215-A, Q23

28、5-A, Q235-A.F #Q235-B, # Q235-C, Q275 (參見表參見表1-6）式中式中 Q普通碳鋼，普通碳鋼，“屈服屈服”的拼音首位字母。的拼音首位字母。 235材料屈服點（材料屈服點（MPa) A,B,C,D鋼材質(zhì)量等級，越后越高。鋼材質(zhì)量等級，越后越高。 F沸騰鋼沸騰鋼 #GB150-98規(guī)定使用材料規(guī)定使用材料67（2）.優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼 特點：特點：含硫含硫、磷等雜質(zhì)較少磷等雜質(zhì)較少，均，均0.04%0.04%，雜質(zhì)雜質(zhì)少，組織均勻，表面質(zhì)量好。少，組織均勻，表面質(zhì)量好。 常用有：常用有：08,08,1010,15,15,2020,20,20g,g,2020R

29、R,30Mn,40Mn,30Mn,40Mn等。等。式中式中 數(shù)字數(shù)字-含含c c量的萬分數(shù)量的萬分數(shù); ; g - g -鍋爐鋼；鍋爐鋼； R - R -容器鋼；容器鋼； MnMn - -含錳元素約含錳元素約1%1%。 （3 3）. .高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼 磷硫雜質(zhì)極少磷硫雜質(zhì)極少 P,P,s s含量含量0.03%0.03%。 表示法：如表示法：如2020A A 68 1.4.4.鋼的熱處理鋼的熱處理熱處理工藝實例：熱處理工藝實例：縫紉用鋼針在火上燒，再縫紉用鋼針在火上燒，再慢慢冷下來后變軟；慢慢冷下來后變軟；建筑用鐵線用火燒軟；建筑用鐵線用火燒軟；泵軸調(diào)質(zhì)泵軸調(diào)質(zhì)內(nèi)韌外硬；內(nèi)韌外硬；扁鏟淬火

30、扁鏟淬火提高硬度和韌提高硬度和韌性性 ；容器焊后退火容器焊后退火消除內(nèi)應消除內(nèi)應力；力；熱處理工藝曲線：熱處理工藝曲線：69（1 1）常用熱處理工藝）常用熱處理工藝緩慢加熱，保溫一定時間后緩慢加熱，保溫一定時間后 隨爐冷卻（曲線隨爐冷卻（曲線1 1） 退火；退火； 空氣中冷卻（曲線空氣中冷卻（曲線2 2）正火正火 ； 作用：降低硬度，增加塑性，改善機械性能； 使組織均勻化，消除內(nèi)應力。【注】加熱溫度為臨界點（鋼的內(nèi)部組織發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度) 以上3050。70 緩慢加熱，保溫一定時間緩慢加熱，保溫一定時間 淬淬火劑火劑中冷卻（曲線中冷卻（曲線3 3）；）； 淬火劑淬火劑: : 水，鹽水水，鹽水用于

31、用于 碳鋼；碳鋼； 油油用于合金鋼。用于合金鋼。作用：提高硬度、強度和耐磨作用：提高硬度、強度和耐磨性。性。 淬火淬火71 淬火后再進行一次較低溫度的加熱與冷卻。淬火后再進行一次較低溫度的加熱與冷卻。 作用：消除內(nèi)應力，穩(wěn)定組織，滿足技作用：消除內(nèi)應力，穩(wěn)定組織，滿足技術(shù)要求。術(shù)要求。 回火又分為：回火又分為： 低溫回火（低溫回火（150150250 250 ）；）； 中溫回火（中溫回火（300300450 450 ）；）； 高溫回火（高溫回火（500500680680）。）。 淬火淬火+ +高溫回火高溫回火 稱為稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理。 效果：強度、塑性、韌性均提高效果：強度、塑性、韌性均提

32、高 。回火回火72（2 2）化學熱處理）化學熱處理將零件放在化學介質(zhì)中進行將零件放在化學介質(zhì)中進行 加熱加熱 保溫保溫 冷卻冷卻的過程。的過程。 使零件表面改性。使零件表面改性。方式：滲碳，滲氮，滲鉻，氰化等。方式：滲碳，滲氮，滲鉻，氰化等。73 1.4.5. 鑄鐵鑄鐵 鐵鐵+ (2.54.0%)碳碳+Si、Mn、P、S 等雜質(zhì)等雜質(zhì) 鑄鐵鑄鐵1）灰鑄鐵灰鑄鐵 如如 HT150-330, HT200-400 HT-灰鑄鐵灰鑄鐵 第一個數(shù)字第一個數(shù)字-抗拉強度（抗拉強度（MPa) 第二個數(shù)字第二個數(shù)字-抗彎強度（抗彎強度（MPa)特點：斷口呈灰色，石墨呈片狀；特點：斷口呈灰色，石墨呈片狀； 質(zhì)脆

33、，耐磨，抗壓不抗拉，可鑄性好，易切削；質(zhì)脆，耐磨，抗壓不抗拉，可鑄性好，易切削； 吸音減振，某些介質(zhì)中耐腐蝕性好。吸音減振，某些介質(zhì)中耐腐蝕性好。742）球墨鑄鐵球墨鑄鐵 如 QT450-10. QT-球墨鑄鐵球墨鑄鐵 450-抗拉強度（抗拉強度（MPa) 10-延伸率（延伸率（%）特點：碳以球狀石墨存在，可鑄性好，易切削； 強度高，較好的塑性和韌性。75 性能指標性能指標材料材料 b(MPa) s(MPa) d d (%) (%) a ak(N.m/cm2) HBS(MPa) 45(正火）正火） 61036016 5024.1 球墨鑄鐵球墨鑄鐵40090025060021815301336

34、灰鑄鐵灰鑄鐵150400 1427 4545號鋼、球墨鑄鐵、灰鑄鐵的機械性能比較號鋼、球墨鑄鐵、灰鑄鐵的機械性能比較763）高硅鑄鐵）高硅鑄鐵n如：如：STSi15R, STSi11Cu2CrR, STSi17R式中式中 ST-高硅耐蝕鑄鐵，高硅耐蝕鑄鐵， Si15-含硅含硅15%左右，左右， Cu2-含銅含銅2%左右左右 R -混合稀土元素（混合稀土元素（0.1%）。）。特點：特點：耐腐蝕性好（見書表耐腐蝕性好（見書表1-151-15）；）； 質(zhì)硬、脆，較難機加工，一般采用鑄造；質(zhì)硬、脆，較難機加工，一般采用鑄造； 導熱性能差，膨脹系數(shù)大，受熱易裂。導熱性能差，膨脹系數(shù)大，受熱易裂。用途：制

35、造耐腐蝕泵、閥門、旋塞、冷卻排管、輔用途：制造耐腐蝕泵、閥門、旋塞、冷卻排管、輔助陽極、管道配件等。助陽極、管道配件等。771.5 低合金鋼及特殊性能鋼低合金鋼及特殊性能鋼1.5.1 合金元素對鋼的影響合金元素對鋼的影響為改善鋼材性能特意加入合金元素，以改變鋼材性質(zhì)。例為改善鋼材性能特意加入合金元素，以改變鋼材性質(zhì)。例如：如：鉻：鉻：耐腐蝕抗氧化；耐腐蝕抗氧化； 提高了強度硬度和耐磨性；提高了強度硬度和耐磨性； 使鋼材的韌性和塑性降低。使鋼材的韌性和塑性降低。錳：錳：提高強度和低溫沖擊韌性。提高強度和低溫沖擊韌性。鎳：鎳：提高淬透性，保持良好塑性和韌性；提高淬透性，保持良好塑性和韌性； 提高耐

36、腐蝕性和低溫沖擊韌性；提高耐腐蝕性和低溫沖擊韌性； 提高熱強性能提高熱強性能。硅：硅：提高強度、高溫疲勞強度、耐熱性、耐提高強度、高溫疲勞強度、耐熱性、耐H H2 2S S腐蝕；腐蝕； 降低了塑性和沖擊韌性。降低了塑性和沖擊韌性。78 1. 成分特點：成分特點：由碳素鋼由碳素鋼+Si、Mn、Cu、 Ti、V、Nb等元素組成；等元素組成；含碳量均較低，含碳量均較低，0.2%；合金元素總含量合金元素總含量5% 。2. 相對于碳素鋼，其相對于碳素鋼，其性能特點性能特點：強度提高；強度提高；耐腐蝕性能提高；耐腐蝕性能提高；低溫性能提高。低溫性能提高。1.5.2 低合金鋼低合金鋼79 碳素鋼與低合金鋼比

37、較碳素鋼與低合金鋼比較 類別 品種 b (MPa) s(MPa) S/b使用溫度 （）碳素鋼Q235-A 20 400 400 240 250 0.6 0.630350-19475低合金鋼 16Mn 15MnV 520 540 360 400 0.69 0.74-40475-45450803.常用材料：板，管，圓鋼等型材。常用材料：板，管，圓鋼等型材。4.用途：用途： 廣泛用于造船，壓力容器，橋梁，高廣泛用于造船，壓力容器，橋梁，高壓鍋爐，汽車，礦山機械，農(nóng)業(yè)機械等。壓鍋爐，汽車，礦山機械，農(nóng)業(yè)機械等。5.常用材料：常用材料： 16MnR，15MnVR,18MnMoNbR, 16MnDR,15

38、CrMoR,14Cr1MoR.811.5.3 鍋爐鋼和容器鋼鍋爐鋼和容器鋼1.工作環(huán)境：工作環(huán)境：鍋爐：中溫或高溫；中壓或高壓。鍋爐：中溫或高溫；中壓或高壓。容器：壓力；溫度；介質(zhì)腐蝕；操作特點。容器：壓力；溫度；介質(zhì)腐蝕；操作特點。2.對材質(zhì)要求：對材質(zhì)要求：1）較高的強度；）較高的強度；2）良好的塑性、韌性和冷彎性能；）良好的塑性、韌性和冷彎性能；3）較低的缺口敏感性；）較低的缺口敏感性；4）良好的焊接性能和其他工藝性能；）良好的焊接性能和其他工藝性能；5）良好的冶金質(zhì)量。）良好的冶金質(zhì)量。 823.常用的材料：常用的材料：鍋爐鋼鍋爐鋼 20g；12Mng,16Mng,15MnVg,18M

39、nMoNbg。容器鋼容器鋼（GB150-1998 鋼制壓力容器鋼制壓力容器推薦）推薦） Q235-B，Q235-C; 20R; 16MnR，15MnVR，15MnVNbR，18MnMoNbR。 4.標準：標準： 壓力容器用鋼板壓力容器用鋼板GB6654-1996 壓力容器用碳素鋼和低合金厚鋼板壓力容器用碳素鋼和低合金厚鋼板YB/T40-8783 1.5.4 不銹耐酸鋼不銹耐酸鋼不銹不銹-耐大氣腐蝕；耐大氣腐蝕；耐酸耐酸-耐酸及強腐蝕性介質(zhì)的腐蝕。耐酸及強腐蝕性介質(zhì)的腐蝕。常用品種：常用品種：1）鉻不銹鋼）鉻不銹鋼-如如1Cr13, 2Cr13, 0Cr13等。等。第一個數(shù)字第一個數(shù)字-含碳量的

40、含碳量的千分數(shù)千分數(shù)見表見表1-5(1-41-5(1-4）； Cr13-含鉻含鉻13%。組織成分：鉻固溶于鐵素體的晶格中形成固溶體組織成分：鉻固溶于鐵素體的晶格中形成固溶體。84“不銹不銹”的原因的原因： 在氧化性介質(zhì)中，鉻能生成一層穩(wěn)定在氧化性介質(zhì)中，鉻能生成一層穩(wěn)定而致密的而致密的氧化膜氧化膜，對鋼材起保護作用。，對鋼材起保護作用。性能特點性能特點：n 碳的作用碳的作用-與鉻生成碳化鉻與鉻生成碳化鉻(Cr23C6)，消耗大量的鉻。為保證耐消耗大量的鉻。為保證耐腐蝕性能，不銹鋼中腐蝕性能，不銹鋼中碳含量越低越好。碳含量越低越好。85 鉻的作用：鉻的作用： 能提高耐腐蝕性能能提高耐腐蝕性能。實

41、際鉻不。實際鉻不銹鋼的平均含鉻量銹鋼的平均含鉻量13%。 能提高鋼的淬透性，顯著提高能提高鋼的淬透性，顯著提高鋼的強度、硬度和耐磨性，而塑性、鋼的強度、硬度和耐磨性，而塑性、韌性降低。韌性降低。n 用作受載荷大的耐蝕零件，如用作受載荷大的耐蝕零件，如軸類，活塞桿、螺栓、浮閥等軸類，活塞桿、螺栓、浮閥等。86 2）鉻鎳不銹鋼鉻鎳不銹鋼n常用鉻鎳不銹鋼型號常用鉻鎳不銹鋼型號:0Cr18Ni9 0Cr18Ni10Ti 式中式中 0-含碳量的含碳量的千分數(shù)千分數(shù)；（見表；（見表1-5） Cr18-含鉻量含鉻量18%左右；左右； Ni9-含鎳量含鎳量9%左右。左右。通常以鉻鎳平均含量通常以鉻鎳平均含量“

42、18-8”標志這種鋼。標志這種鋼。n組織特征組織特征：C、Cr、Ni固溶于奧氏體晶格中，固溶于奧氏體晶格中，是是單一的奧氏體組織單一的奧氏體組織。87 性能特點性能特點: : 耐腐蝕性好耐腐蝕性好 Cr含量含量13%，表面形成，表面形成氧化膜氧化膜； 組織為組織為單一的奧氏體單一的奧氏體，在電解液中不能形，在電解液中不能形成微電池，避免了電化學腐蝕。成微電池，避免了電化學腐蝕。 力學性能優(yōu)異力學性能優(yōu)異。 見見P300P300附錄五附錄五 在在400850期間，碳生成碳化鉻在期間，碳生成碳化鉻在晶界析出，使晶界附近貧鉻（鉻含量低于晶界析出，使晶界附近貧鉻（鉻含量低于12%）導致導致晶間腐蝕晶間

43、腐蝕。 ！不能反復施焊，否則必須進行熱處理！不能反復施焊，否則必須進行熱處理。 不耐氯離子腐蝕。不耐氯離子腐蝕。88 1.5.5 耐熱鋼耐熱鋼n 高溫環(huán)境高溫環(huán)境-原油加熱、裂解、催化等。如轉(zhuǎn)化原油加熱、裂解、催化等。如轉(zhuǎn)化爐爐管，工作溫度為爐爐管，工作溫度為650650800800。 碳鋼使用溫度一般在碳鋼使用溫度一般在400以下以下。如如20鋼鋼 500時屈服點只有時屈服點只有50MPa,變得很軟，鋼變得很軟，鋼中的中的Fe3C分解出石墨碳（分解出石墨碳（石墨化過程石墨化過程）；同時鋼）；同時鋼表面生成氧化皮，層層剝落。表面生成氧化皮，層層剝落。 碳鋼在高溫下強度和抗氧化性均下降。碳鋼在高

44、溫下強度和抗氧化性均下降。89 高溫設(shè)備對材料的要求：高溫設(shè)備對材料的要求：化學穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性。抵抗高溫氣體（抵抗高溫氣體（O2、H2S、SO2 等等)腐蝕的能力。鋼的表面能生腐蝕的能力。鋼的表面能生成致密的成致密的氧化膜氧化膜?？寡趸摽寡趸摽垢邷匮趸?，強度不高?？垢邷匮趸?，強度不高。 Cr13SiAl, Cr25Ti, Cr25Ni12等。等。熱強性熱強性?？箍垢邷厝渥兏邷厝渥兡芰ΑＤ芰?。熱強鋼熱強鋼抗蠕變，有一定抗氧化能力。抗蠕變，有一定抗氧化能力。 12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20等。等。90元素元素 Cr提高提高抗氧化抗氧化性，強化并穩(wěn)定金相組性，

45、強化并穩(wěn)定金相組織?？棥?Mo提高提高高溫強度高溫強度，強化并穩(wěn)定金相組，強化并穩(wěn)定金相組織，提高再結(jié)晶溫度。織，提高再結(jié)晶溫度。 Ni形成形成奧氏體組織奧氏體組織，提高高溫強度和，提高高溫強度和耐腐蝕性。耐腐蝕性。 Ti穩(wěn)定金相組織，不銹鋼中能穩(wěn)定金相組織，不銹鋼中能減少鉻與減少鉻與碳的化合。碳的化合。 Al,Si提高提高高溫抗氧化性高溫抗氧化性，本身生成致，本身生成致密的氧化膜。密的氧化膜。各元素的作用各元素的作用：91 1.5.6 低溫用鋼低溫用鋼n低溫環(huán)境低溫環(huán)境天然氣液化、空氣分離、潤天然氣液化、空氣分離、潤滑油脫脂、輕烴回收等?；兔撝⑤p烴回收等。n 普通碳鋼在低溫下（普通碳鋼在

46、低溫下（-20-20以下以下）變脆，）變脆，沖擊韌性顯著下降。沖擊韌性顯著下降。n 低溫用鋼的組織成分特點：低溫用鋼的組織成分特點：一般低溫（一般低溫（-40-20-40-20 )鋼鋼含含碳量很低碳量很低的鐵素體的鐵素體組織，再加入適量的組織，再加入適量的Mn、Al、Ti、Nb、Cu、V、N等元素。等元素。 如如 16MnDR,09MnNiDR等。等。深冷（深冷（-40-40以下以下) )用鋼用鋼含含碳量低的奧碳量低的奧氏體氏體組織。如組織。如 15Mn26Al4。921.5.7 鋼材的品種和規(guī)格鋼材的品種和規(guī)格 1）鋼板P320附錄十2）鋼管P306附錄七 無縫鋼管無縫鋼管表示法： 如 f2

47、1910其中 219鋼管的外徑,mm； 10鋼管名義壁厚,mm。 有縫鋼管有縫鋼管 由板卷焊接而成。用于水管，蒸汽管等。 如 1吋,1/4吋,3/4吋等.933）型鋼）型鋼n圓鋼n方鋼n扁鋼n等邊角鋼n不等邊角鋼n工字鋼n槽鋼944）鑄鋼和鍛鋼）鑄鋼和鍛鋼鋼水鑄造成型-鑄鋼。如：ZG200-400 式中200-屈服點 400-抗拉強度。鋼坯鍛壓成型 -鍛鋼951.6 有色金屬材料有色金屬材料1.6.1 鋁及其合金鋁及其合金1.特性：特性：1）密度小，體輕；）密度小，體輕； 2）導電、導熱性好。不產(chǎn)生火花；）導電、導熱性好。不產(chǎn)生火花； 3）塑性高，強度低；）塑性高，強度低； 4）易冷加工，可焊

48、，可鑄；）易冷加工，可焊，可鑄； 5）耐低溫；）耐低溫； 6）一定的耐腐蝕性；）一定的耐腐蝕性； 7）不污染食物。不污染食物。(?)961）純鋁：高純鋁）純鋁：高純鋁L01，L02（濃硝酸設(shè)備）；（濃硝酸設(shè)備）； 工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁L1，L2，L4（換熱器，塔，（換熱器，塔，儲罐，深冷設(shè)備等）。儲罐，深冷設(shè)備等）。2）鑄造鋁合金）鑄造鋁合金ZL（泵，閥門，離心機等）。（泵，閥門，離心機等）。3）防銹鋁合金）防銹鋁合金LF（深冷設(shè)備，分離塔等）。（深冷設(shè)備，分離塔等）。鋁和鋁合金很適合于低溫設(shè)備鋁和鋁合金很適合于低溫設(shè)備!2.常用鋁材：常用鋁材：971.6.2 銅及其合金銅及其合金1.純銅（紫銅）

49、純銅（紫銅）特性：特性：1）塑性好，導電性好，導熱好；）塑性好，導電性好，導熱好； 2）低溫下保持較高塑性和沖擊韌性；）低溫下保持較高塑性和沖擊韌性； 3）在干燥的空氣中穩(wěn)定）在干燥的空氣中穩(wěn)定,耐低濃度酸耐低濃度酸(除除硝酸硝酸)。用場：深冷裝置；密封墊片。用場：深冷裝置；密封墊片。常用材料：常用材料：T2，T3，T4，TUP（用磷脫氧的（用磷脫氧的無氧純銅）。無氧純銅）。982.黃銅黃銅銅與鋅的合金。銅與鋅的合金。特性：鑄造性能好；較高的力學性能；易特性：鑄造性能好；較高的力學性能；易切削加工；可焊接；耐蝕性較好；有應切削加工；可焊接；耐蝕性較好；有應力腐蝕開裂傾向。力腐蝕開裂傾向?；こ?/p>

50、用材料：化工常用材料：H80,H68,H62等等。銅含量銅含量%代號代號993.青銅青銅銅與鋅以外的金屬組成的合金銅與鋅以外的金屬組成的合金.常用材料：錫青銅（銅錫合金）常用材料：錫青銅（銅錫合金）鑄造青銅用場較多。鑄造青銅用場較多。特點：良好的耐腐蝕性，耐磨性。特點：良好的耐腐蝕性，耐磨性。用場：泵殼，軸承，渦輪，閥門等。用場：泵殼，軸承，渦輪，閥門等。1001.6.3 鈦及其合金鈦及其合金特點：特點：1）密度不大而強度高；）密度不大而強度高； 2）耐腐蝕性能近乎或超）耐腐蝕性能近乎或超過不銹鋼；過不銹鋼； 3）耐熱。）耐熱。用場：航空工業(yè)，化學工業(yè)。用場：航空工業(yè)，化學工業(yè)。1.6.3 鉛

51、及其合金鉛及其合金特點：特點：1）強度、硬度低、軟；）強度、硬度低、軟； 2）耐腐蝕性；）耐腐蝕性； 3）耐輻射。）耐輻射。用場：設(shè)備襯里。用場：設(shè)備襯里。1011021.7 非金屬材料非金屬材料1.7.1 無機非金屬材料無機非金屬材料1. 化工陶瓷化工陶瓷特點：特點：1 1）良好的耐腐蝕性能；）良好的耐腐蝕性能； 2 2）足夠的不透性、耐熱性；）足夠的不透性、耐熱性； 3 3）一定的機械強度；）一定的機械強度； 4 4）性脆易裂，導熱性差。）性脆易裂，導熱性差。用場：化工陶瓷設(shè)備及管道，管件等。用場：化工陶瓷設(shè)備及管道，管件等。1032.化工搪瓷化工搪瓷含高硅的瓷釉經(jīng)含高硅的瓷釉經(jīng)900煅燒

52、，密煅燒，密著在金屬胎表面而成。著在金屬胎表面而成。特點：特點：1 1）優(yōu)良的耐腐蝕性能；）優(yōu)良的耐腐蝕性能； 2 2）優(yōu)良的電絕緣性能；）優(yōu)良的電絕緣性能； 3 3）易碎裂。）易碎裂。用場：搪瓷設(shè)備，如反應釜、儲罐、用場：搪瓷設(shè)備，如反應釜、儲罐、換熱器、塔、閥門等。換熱器、塔、閥門等。3.輝綠巖鑄石輝綠巖鑄石104輝綠巖熔融后鑄成的輝綠巖熔融后鑄成的特點：特點：1 1）優(yōu)良的耐腐蝕性能（除氫氟酸、）優(yōu)良的耐腐蝕性能（除氫氟酸、熔融堿）；熔融堿）；（2 2）硬度大；）硬度大；（3 3）脆性大，不受沖擊）脆性大，不受沖擊用場：設(shè)備襯里、管材。用場：設(shè)備襯里、管材。特點：特點：1 1）良好的耐腐

53、蝕性能；）良好的耐腐蝕性能； 2 2）良好的耐熱性；）良好的耐熱性； 3 3）清潔、透明、阻力小、價格低）清潔、透明、阻力小、價格低 用場：管道、容器、反應器、熱交換器等。用場：管道、容器、反應器、熱交換器等。1054.玻璃（硼玻璃、高鋁玻璃）玻璃（硼玻璃、高鋁玻璃）1061.7.2 有機非金屬材料有機非金屬材料1. 工程塑料工程塑料高分子合成樹脂高分子合成樹脂+ 填料填料提高力學性能；提高力學性能； 增塑劑增塑劑降低硬度和脆性；降低硬度和脆性； 穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑延緩老化；延緩老化； 固化劑固化劑加快固化速度。加快固化速度。特點：特點：1 1）良好的耐腐蝕性能；）良好的耐腐蝕性能； 2 2）一定的

54、機械強度；）一定的機械強度； 3 3）密度不大；）密度不大； 4 4）價格較低。）價格較低。107常用材料：常用材料：n硬聚氯乙烯塑料硬聚氯乙烯塑料n聚乙烯塑料聚乙烯塑料n耐酸酚醛塑料耐酸酚醛塑料n聚四氟乙烯塑料聚四氟乙烯塑料n玻璃鋼玻璃鋼2.涂料涂料高分子膠體的混合高分子膠體的混合物溶液。物溶液。用途：設(shè)備防腐用途：設(shè)備防腐常用涂料：常用涂料：n防銹漆；防銹漆；n底漆；底漆；n大漆；大漆；n環(huán)氧樹脂漆；環(huán)氧樹脂漆；n酚醛樹脂漆。等。酚醛樹脂漆。等。1083. 不透性石墨不透性石墨各種樹脂侵汲石墨，消除孔隙而成。各種樹脂侵汲石墨，消除孔隙而成。特點：特點：1 1）較高的化學穩(wěn)定性和良好的導熱性

55、，）較高的化學穩(wěn)定性和良好的導熱性，熱膨脹系數(shù)小，耐溫度急變性好；熱膨脹系數(shù)小，耐溫度急變性好； 2 2）不污染介質(zhì)；）不污染介質(zhì)； 3 3）加工性能好，相對密度??；）加工性能好，相對密度??； 4 4）力學性能較低，性脆。）力學性能較低，性脆。用場：腐蝕性強的換熱器；泵，管道，機械密用場：腐蝕性強的換熱器；泵，管道，機械密封環(huán)，爆破片等。封環(huán)，爆破片等。 1091.8 化工設(shè)備的腐蝕及防腐措施化工設(shè)備的腐蝕及防腐措施1.8.1 金屬的腐蝕金屬的腐蝕金屬與周圍介質(zhì)之間發(fā)生化學或電化學作金屬與周圍介質(zhì)之間發(fā)生化學或電化學作用而引起的破壞用而引起的破壞分類：化學腐蝕和電化學腐蝕分類：化學腐蝕和電化學

56、腐蝕1.金屬腐蝕的評定方法：金屬腐蝕的評定方法：1）質(zhì)量變化評定法）質(zhì)量變化評定法 試驗測定，單位表面、單位時間腐蝕引起試驗測定，單位表面、單位時間腐蝕引起的質(zhì)量變化量。的質(zhì)量變化量。K=M0-M1/Ft式中：式中：K腐蝕速度，腐蝕速度，g/（m2.h） M0，M1試件前后質(zhì)量試件前后質(zhì)量 F試件與腐蝕介質(zhì)接觸的面積試件與腐蝕介質(zhì)接觸的面積 t腐蝕作用的時間腐蝕作用的時間1112）腐蝕深度評定法）腐蝕深度評定法用每年金屬厚度的減少量表示腐蝕速用每年金屬厚度的減少量表示腐蝕速度。度。 Ka=24*365K/1000p=8.76K/pP金屬的相對密度金屬的相對密度Ka金屬厚度每年的減小量，金屬厚度

57、每年的減小量，mm/a1121132.化學腐蝕化學腐蝕金屬遇到干燥氣體或非電解質(zhì)溶液發(fā)生的腐蝕。金屬遇到干燥氣體或非電解質(zhì)溶液發(fā)生的腐蝕。n特點：特點：1）腐蝕產(chǎn)物在金屬表面；）腐蝕產(chǎn)物在金屬表面； 2）腐蝕過程中無電流產(chǎn)生。）腐蝕過程中無電流產(chǎn)生。n腐蝕產(chǎn)物特性：腐蝕產(chǎn)物特性： 1）致密而穩(wěn)定，與金屬結(jié)合牢固）致密而穩(wěn)定，與金屬結(jié)合牢固鈍化鈍化膜膜鈍化作用鈍化作用； 2）不穩(wěn)定，與金屬結(jié)合不牢固）不穩(wěn)定，與金屬結(jié)合不牢固脫落脫落活化作用活化作用。114（1）金屬的高溫氧化及脫碳）金屬的高溫氧化及脫碳n金屬在高溫下的氣體腐蝕。金屬在高溫下的氣體腐蝕。解決方法：冶煉時加入鉻，硅或鋁解決方法：冶煉

58、時加入鉻，硅或鋁 不起皮鋼不起皮鋼115脫碳反應：脫碳反應： Fe3C+O2=3Fe+CO2 Fe3C+CO2=3Fe+CO Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2 溫度溫度700時時脫碳作用。脫碳作用。力學性能下降。力學性能下降。116（2）氫腐蝕）氫腐蝕鐵碳合金發(fā)生氫腐蝕的開始溫度和壓力：鐵碳合金發(fā)生氫腐蝕的開始溫度和壓力：壓力壓力/MPa溫度溫度/壓力壓力/MPa溫度溫度/ 310300280 3040220210 1020270240 4060210200 2030230220 6080200190第一階段：氫脆第一階段：氫脆以原子狀態(tài)侵入鋼材內(nèi)部，聚集，使以原子狀態(tài)侵入鋼材內(nèi)部，聚集，

59、使鋼變脆。與氫在鋼中的溶解度成正比。鋼變脆。與氫在鋼中的溶解度成正比。117第二階段：氫侵蝕第二階段：氫侵蝕發(fā)生化學反應：發(fā)生化學反應： Fe3C+2H2=3Fe+CH4危害危害：1）甲烷在晶界聚集，成為裂紋源；）甲烷在晶界聚集，成為裂紋源； 2）甲烷在鋼材表面鼓泡，降低力學性能；）甲烷在鋼材表面鼓泡，降低力學性能； 3）滲碳體還原為鐵素體，體積減小，產(chǎn)生）滲碳體還原為鐵素體，體積減小，產(chǎn)生組織應力，促進裂紋擴展。又提供氫和甲烷聚集條組織應力，促進裂紋擴展。又提供氫和甲烷聚集條件，加重氫侵蝕件，加重氫侵蝕鋼材組織成為網(wǎng)格。鋼材組織成為網(wǎng)格。1183.電化學腐蝕電化學腐蝕金屬與電解液接觸發(fā)生電化

60、學反映。金屬與電解液接觸發(fā)生電化學反映。三個環(huán)節(jié)：三個環(huán)節(jié)：119發(fā)生電化學腐蝕必備條件：發(fā)生電化學腐蝕必備條件：1）同一金屬中有不同電位的組織）同一金屬中有不同電位的組織成分或存在不同電位的金屬；成分或存在不同電位的金屬；2）陽極和陰極互相連接；）陽極和陰極互相連接；3）陽極和陰極同處在連通的電解）陽極和陰極同處在連通的電解液中。液中。n1雙金屬腐蝕避免雙金屬腐蝕的措施1211.8.2 晶間腐蝕和應力腐蝕晶間腐蝕和應力腐蝕均屬于電化學腐蝕。均屬于電化學腐蝕。1.晶間腐蝕晶間腐蝕 腐蝕性介質(zhì)沿晶粒間滲入金屬深處，腐蝕破腐蝕性介質(zhì)沿晶粒間滲入金屬深處，腐蝕破壞金屬晶粒間的結(jié)合力，使之強度和塑性完