化工设备机械基础.ppt

《化工设备机械基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工设备机械基础.ppt（138页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1化工设备机械基础化工设备机械基础2本课程将学些什么本课程将学些什么看看再说看看再说3化工设备储罐 换热设备塔设备反应釜4所有的设备都有一个外壳，这个外壳所有的设备都有一个外壳，这个外壳我们把它叫做我们把它叫做容器容器。化工中，这些外壳容器都需要承受一化工中，这些外壳容器都需要承受一定的压力，我们把它叫做定的压力，我们把它叫做压力容器压力容器。5压力容器一般由压力容器一般由筒体、封头、支座筒体、封头、支座（基本件）（基本件）接管、法兰接管、法兰（对外连接件）（对外连接件）人孔、手孔、液面计人孔、手孔、液面计（附件）（附件）以及以及一些内构件等零部件一些内构件等零部件组成。组成。7.这些设备要满

2、足什么样的工艺要求这些设备要满足什么样的工艺要求？结构如何？结构如何？.用什么材料？如何制作？用什么材料？如何制作？.抵抗压力和温度的能力如何？抵抗压力和温度的能力如何？安安全性如何？全性如何？.经济性如何？经济性如何？8一一.主要内容：主要内容：1.化工设备常用材料化工设备常用材料 简介化工设备常用材料性能简介化工设备常用材料性能、分分类、热处理方法；类、热处理方法；2.中、低压化工容器设计中、低压化工容器设计 薄膜理论；内、外压容器设计方薄膜理论；内、外压容器设计方法、容器零部件设计；法、容器零部件设计；3.典型化工设备机械设计典型化工设备机械设计 列管式换热器、塔设备以及反应列管式换热器

3、、塔设备以及反应釜的结构及机械设计方法。釜的结构及机械设计方法。9二二.主要参考书及参考资料主要参考书及参考资料：n1.化工设备机械基础化工设备机械基础(第五版）第五版） 刁玉玮刁玉玮 王立业编著；王立业编著；n2. 压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程 1999；n3. 钢制压力容器钢制压力容器 GB150-1998；n4. 管壳式换热器管壳式换热器 GB151-1999 ；n5. 钢制塔式容器钢制塔式容器 JB4710-2002 ；n学时：学时学时：学时n期末成绩：平时期末成绩：平时1，期中，期，期中，期末。末。1011第一篇第一篇 化工设备材料化工设备材料第一章第一章 化工设

4、备材料及其选择化工设备材料及其选择1.1 概述概述1）.化工设备的化工设备的使用环境使用环境：n压力：真空压力：真空低压低压中压中压 高压高压超高超高压压n温度：低温温度：低温中温中温高温高温n介质：腐蚀性；易燃；易爆；有毒；剧毒。介质：腐蚀性；易燃；易爆；有毒；剧毒。121.2 金属材料的性能金属材料的性能1.2.1 力学性能力学性能在外力作用下不产生超过允许的变形或不被破坏的能力。补充材料力学基础知识补充材料力学基础知识13141. 强度强度及其主要指标及其主要指标. 固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形或固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形或断裂的特性。断裂的特性。例如：例如： 容器爆裂

5、；容器爆裂； 管道破裂管道破裂; 地脚螺栓拉断地脚螺栓拉断; 炉管爆裂；炉管爆裂；. 强度不够！强度不够！15（1）.屈服点屈服点n屈屈服服现现象象：金金属属材材料料承承受受载载荷荷作作用用，当当载载荷荷不不再再增增加加时时，仍仍继续发生明显的塑性变形。继续发生明显的塑性变形。n屈服点：屈服点： （ s）材料发生屈服时的应力材料发生屈服时的应力 。 单位：单位：MPa。一一些些合合金金没没有有明明显显的的屈屈服服点点,规规定定发发生生0.2%残残余余变变形形时时的的应应力力，作作为为“条条件件屈屈服服点点”。 记作记作0.2 。16（2）.抗拉强度抗拉强度(sb)n定义：金属材料在受力过程中，

6、定义：金属材料在受力过程中， 发生断裂所达到的最大应力值发生断裂所达到的最大应力值， 以以b 表示，单位表示，单位MPaMPa。 是压力容器设计是压力容器设计常用的性能指标常用的性能指标。n屈强比：屈强比： s s/ b b 屈强比小，表明材料具有较大屈强比小，表明材料具有较大的的塑性储备塑性储备。( (希望屈强比大一希望屈强比大一些些) )17（3）. 蠕变强度（蠕变强度（ n n）n“蠕变蠕变”现象：现象： 高温高压的蒸汽管道下挠变形；高温高压的蒸汽管道下挠变形；高温高压下法兰及螺栓蠕变变形而泄高温高压下法兰及螺栓蠕变变形而泄漏；漏；铅丝在常温下受重力作用而变长变细。铅丝在常温下受重力作用

7、而变长变细。 18“蠕变蠕变”现象：在高温时现象：在高温时, ,在一定的应在一定的应力下力下, ,应变随时间而增加的现象应变随时间而增加的现象, ,或金或金属在高温和存在内应力情况下逐渐产属在高温和存在内应力情况下逐渐产生塑性变形的现象生塑性变形的现象. .“蠕变强度蠕变强度”： 材料在材料在高温高温下，抵抗发生缓慢塑性变形的下，抵抗发生缓慢塑性变形的能力能力，以，以 n n 表示，单位表示，单位MPa MPa 。19（4）.持久强度（持久强度（ D D）n定义：在一定温度下，经过一定时间断定义：在一定温度下，经过一定时间断裂时的应力，以裂时的应力，以 D D 表示，单位表示，单位MPa MP

8、a 。 材料抵抗断裂的能力越大，在相同的条件下，能支持的时间越久。n规定规定：化工设备设计寿命一般化工设备设计寿命一般为十万小时，所以用试件在十万小为十万小时，所以用试件在十万小时断裂时的应力作为持久强度。时断裂时的应力作为持久强度。20（5）疲劳强度）疲劳强度n构件或零件受到大小和方向变化的交变载荷作用，应构件或零件受到大小和方向变化的交变载荷作用，应力远小于屈服点就断裂力远小于屈服点就断裂 疲劳。疲劳。n“疲劳极限疲劳极限”构件或零件在交变载荷作用下不致断构件或零件在交变载荷作用下不致断裂的最大应力。表示符号：裂的最大应力。表示符号：-1 (MPa)(MPa)。n例如：例如： 频繁开、停车

9、容器内压力或温度波动； 活塞式压缩机压缩气体容器及管道内压力波动； 离心泵频繁开停机或震动泵轴受力成交变式。 212. 塑性及其主要指标塑性及其主要指标n金属的塑性：外力作用下产生塑性变形，而金属的塑性：外力作用下产生塑性变形，而不破坏的性质。不破坏的性质。n因塑性不足引起材料破坏的例子：因塑性不足引起材料破坏的例子： 锻件裂纹; 卷板裂纹; 焊缝热影响区裂纹22主要指标主要指标：(1) 延伸率（延伸率（）23（2）断面收缩率（）断面收缩率（y y）如：如：纯铁的延伸率为纯铁的延伸率为50%50%， 20 20R R的的d d5 5不小于不小于2525% % ； 16 16MnRMnR的的d

10、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%。24（3）冷弯性能）冷弯性能-是钢材塑性指标和冶是钢材塑性指标和冶金质量的综合指标金质量的综合指标。 室温下对试板以一定的内半径（室温下对试板以一定的内半径（R=0.53板厚板厚）进行弯曲进行弯曲，是否出现裂纹或起层是否出现裂纹或起层。在试在试样被弯曲受拉伸面出现第一条裂纹前样被弯曲受拉伸面出现第一条裂纹前, ,金属材料金属材料的变形越大的变形越大, ,塑性越好塑性越好25塑性指标的实际意义：塑性指标的实际意义：n便于成型加工和焊接。如弯卷、锻压、冷冲、焊接等；n使构件在承载

11、后由于变形而避免发生断裂。压力容器及其零件都需要具压力容器及其零件都需要具备这个性质备这个性质。263. 硬度的概念硬度的概念n金属材料表面抵金属材料表面抵抗其它硬物压入抗其它硬物压入的能力。的能力。 n硬度高材料强度硬度高材料强度也高，耐磨性较也高，耐磨性较好好；综合性能指标综合性能指标。 布氏硬度试验示意图27 常用硬度指标：常用硬度指标： 布氏硬度（布氏硬度（HBS); 洛氏硬度洛氏硬度（HRA、HRB、HRC); 维氏硬度维氏硬度（HV)等。硬度和强度间有一定关系：硬度和强度间有一定关系： 如：低碳钢如：低碳钢 b36HBS;284. 冲击韧性及指标（冲击韧性及指标（A Ak k） 材

12、料在外加动载荷作用下的一种吸收机械能，迅速材料在外加动载荷作用下的一种吸收机械能，迅速塑性变形，抵抗断裂的能力。塑性变形，抵抗断裂的能力。29n摆锤冲断试样所失去的位能为摆锤冲断试样所失去的位能为冲击功冲击功（试件（试件所吸收的功）：所吸收的功）： Ak =G(H1-H2) 焦耳焦耳！吸收功的高低取决于！吸收功的高低取决于 材料能否迅速塑性变形的能力。材料能否迅速塑性变形的能力。 冲击韧性值的试验确定冲击韧性值的试验确定n冲击韧性冲击韧性: K=AK/F(J/cm2)3031 材料的冲击韧性高，其塑性也高；反之，材料的冲击韧性高，其塑性也高；反之，材料塑性高，其冲击韧性不一定高。材料塑性高，其

13、冲击韧性不一定高。 静载荷下能够缓慢塑性变形的材静载荷下能够缓慢塑性变形的材料，在动载荷下不一定能迅速塑性变形。料，在动载荷下不一定能迅速塑性变形。325 缺口敏感性缺口敏感性在带有一定应力集中的在带有一定应力集中的缺口缺口条件下，条件下，材料抵抗裂纹扩展的能力材料抵抗裂纹扩展的能力。 韧性范畴韧性范畴静载荷下抵抗裂纹扩展静载荷下抵抗裂纹扩展的性能的性能。 冲击韧性？冲击韧性？是动载荷作用下抵抗是动载荷作用下抵抗裂纹扩展的能力。裂纹扩展的能力。331.2.2 物理性能物理性能密度，熔点，线膨胀系数，导热系数，比热容，电阻率，密度，熔点，线膨胀系数，导热系数，比热容，电阻率，磁导率，弹性模量，泊

14、桑比等。磁导率，弹性模量，泊桑比等。化工设备设计与制造主要考虑的物理性能化工设备设计与制造主要考虑的物理性能：1.线膨胀系数线膨胀系数 异种钢焊接收缩率不同，引起变形或损坏； 复合钢板（如不锈钢与碳钢)热变性不同,容器壳体将会？ 设备衬里（如碳钢壳体内喷涂铝）热变性不同时？ 固定管板式换热器的管子与壳体线膨胀量相差过大，将会？ 碳钢表面电镀一层铜升温后会？342.弹性模量弹性模量E E与泊桑比泊桑比弹性模量弹性模量E E：金属材料对弹性变形抗力：金属材料对弹性变形抗力的指标，的指标，是衡量材料产生弹性变形难是衡量材料产生弹性变形难易程度的。易程度的。( (随着温度升高而降低随着温度升高而降低)

15、 )泊桑比泊桑比：拉伸试件的单位横向收缩与：拉伸试件的单位横向收缩与单位纵向伸长之比。单位纵向伸长之比。 各种钢材近乎为各种钢材近乎为 =0.3=0.3 。351.2.3 化学性能化学性能金属材料所处介质中的化学稳定性，即是否会与介金属材料所处介质中的化学稳定性，即是否会与介质发生化学或电化学反应，产生腐蚀。质发生化学或电化学反应，产生腐蚀。主要考虑的化学性能：主要考虑的化学性能：1.耐腐蚀性耐腐蚀性对介质侵蚀的抵抗能力；对介质侵蚀的抵抗能力；2.抗氧化性抗氧化性在热加工的高温条件下抵抗氧化性介质在热加工的高温条件下抵抗氧化性介质氧化的能力。氧化的能力。氧化性介质氧化性介质如如水蒸气、水蒸气、

16、CO2 CO2 、SO2SO2等。等。 热加工热加工如热卷，锻造，焊接，热处理，热冲压，铸造如热卷，锻造，焊接，热处理，热冲压，铸造等等。等等。361.2.4.金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能n指在保证加工质量的前提下指在保证加工质量的前提下,加工过程的难易程加工过程的难易程度度.n可焊性能可焊性能母材及焊剂熔融状态的流动性、凝固收缩率、热塑性等；n铸造性能铸造性能流动性、凝固收缩率等；n可锻性能可锻性能抗热裂性、抗氧化性、热塑性等；n切削加工性能切削加工性能n热处理性能热处理性能37 1.3 金属材料的分类及牌号金属材料的分类及牌号1.3.1 分类分类1.黑色金属黑色金属 1）生铁）生铁

17、 2）钢）钢钢普通钢优质钢高级优质钢按质量分：按质量分：38钢碳素钢合金钢低碳钢中碳钢高碳钢低合金钢中合金钢高合金钢按化学成分：按化学成分：39钢沸腾钢镇静钢半镇静钢按冶炼方法分：按冶炼方法分：40按用途分：按用途分：钢建筑钢 结构钢 弹簧钢 轴承钢 工具钢特殊性能钢412.有色金属有色金属铜及其合金：纯（紫）铜黄铜（铜锌合金）锡青铜（铜锡合金）铝青铜（无锡青铜）轻金属及其合金铝及铝合金钛及钛合金镁及镁合金421.3.2 钢铁牌号及表示方法钢铁牌号及表示方法1.牌号的表示原则牌号的表示原则依据国家标准依据国家标准GB221-2000,牌号中牌号中 化学元素化学元素化学符号或汉字表示；化学符号或

18、汉字表示； 产品用途、冶炼和浇铸方法产品用途、冶炼和浇铸方法汉字或汉语拼汉字或汉语拼音字母表示。音字母表示。例如：沸腾钢例如：沸腾钢F或沸或沸 灰口铸铁灰口铸铁HT或灰铁或灰铁 铸钢铸钢ZG 锅炉钢锅炉钢g或锅或锅 容器钢容器钢R或容或容432.2.钢号表示法钢号表示法例：例：优质碳素钢优质碳素钢08F 20 R 沸腾钢沸腾钢含碳量为含碳量为0.08%；容器钢容器钢含碳量为含碳量为0.2%普通碳素钢Q235-A,F沸腾钢沸腾钢类别为类别为A钢材屈服点钢材屈服点(MPa)屈服点屈字的拼音首位字母屈服点屈字的拼音首位字母44 低合金钢低合金钢16MnR 16含碳量含碳量0.16%； Mn合金元素；

19、合金元素； R 容器钢。容器钢。 特殊性能钢特殊性能钢1Cr18Ni9 1含碳量含碳量0.1%（千分数）；（千分数）； Cr,Ni主要合金元素；主要合金元素； 18含铬量含铬量18%； 9 含镍量含镍量9%。451.41.4 碳钢与铸铁碳钢与铸铁n钢铁的组成钢铁的组成=95%以上铁以上铁+（0.054%）碳碳+1%杂质杂质 铁碳合金铁碳合金n含碳量含碳量0.022% 为钢；为钢；n含碳量含碳量2% 为铸铁；为铸铁；n含碳量含碳量0.02% 为工业纯铁；为工业纯铁；n含碳量含碳量 4.3% 无实用价值。无实用价值。461.4.1 铁碳合金的组织结构铁碳合金的组织结构1.金属的组织与结构金属的组织

20、与结构n在在1500倍显微镜下观察倍显微镜下观察到的显微组织，即金属到的显微组织，即金属的金相组织。的金相组织。n金相组织结构直接影响金相组织结构直接影响金属材料的性质金属材料的性质。 如，铸铁中的石墨形式不同，其性质也不同。细片状石墨：次之粗片状石墨：差球状石墨：强度最好n用用X光和电子显微镜可以观察到金属原子光和电子显微镜可以观察到金属原子的各种规则排列的各种规则排列,称为金属的晶体结构称为金属的晶体结构,简简称结构称结构.4748纯铁在不同温度下的晶体结构：纯铁在不同温度下的晶体结构：49502. 纯铁的同素异构转变：纯铁的同素异构转变：-Fe -Fe 910（面心立方晶格）（体心立方晶

21、格）固态下铁原子重新排列固态下铁原子重新排列513.铁与碳的相互关系和碳钢的基本组织铁与碳的相互关系和碳钢的基本组织铁碳关系：铁碳关系：固溶态，化合态，混合态固溶态，化合态，混合态固溶：元素于固态下相互溶解，保持溶剂晶固溶：元素于固态下相互溶解，保持溶剂晶格原来形式。格原来形式。 （1）铁素体（）铁素体（F）体心立方晶格（体心立方晶格（-Fe ）+C铁素体铁素体 （固溶体）（固溶体）塑性好，强度低。52（2）奥氏体（）奥氏体（A）面心立方晶格面心立方晶格+C奥氏体奥氏体 （固溶体）（固溶体）塑性低，强度高。53铁碳关系之二：铁碳关系之二：化合态化合态 C+Fe Fe3C Fe3C 称为称为渗碳

22、体渗碳体。性能特点性能特点: :.硬，脆硬，脆,塑性几乎为塑性几乎为0；.在一定条件下可以分解在一定条件下可以分解（3）渗碳体（）渗碳体（C）碳碳+铁。铁。渗碳体的作用渗碳体的作用：少量渗碳体散布在铁素铁中：少量渗碳体散布在铁素铁中（总含（总含c量量2%）成为碳素钢。提高了强度和成为碳素钢。提高了强度和硬度，可轧制成钢材。硬度，可轧制成钢材。54 铁碳合金中含碳量铁碳合金中含碳量2%时，部分时，部分碳以石墨形式存在于其中，即所谓碳以石墨形式存在于其中，即所谓铸铸铁铁。组织结构特点组织结构特点性能特点：性能特点：石墨性软、强度极低，相当石墨性软、强度极低，相当于铸铁中存在许多孔洞。于铸铁中存在许

23、多孔洞。 铁碳关系之三铁碳关系之三游离态游离态 55（4）珠光体（）珠光体（P）铁素体和渗碳体两者的机械混合物铁素体和渗碳体两者的机械混合物性能特点性能特点: :介于两者之间介于两者之间,强度和硬度比强度和硬度比F高高,塑性和韧性比塑性和韧性比F差差,但比但比C好；好；56性能特点性能特点: :具有较高的硬度具有较高的硬度（5）莱氏体（）莱氏体（L）珠光体和初次渗碳体的共晶混合物珠光体和初次渗碳体的共晶混合物57(6)马氏体马氏体(M)从高温奥氏体急冷下来从高温奥氏体急冷下来,得到碳原子在得到碳原子在-Fe中过饱中过饱和的固溶体和的固溶体.性能特点性能特点: :硬度高硬度高,很脆很脆,不能承受

24、冲击载荷不能承受冲击载荷.581.4.2 铁碳合金状态图图图1-121.1.碳钢在常温下的组织碳钢在常温下的组织2.2.临界点及其意义临界点及其意义(1)A1(1)A1线线 (2)A3(2)A3线线 (3) Acm(3) Acm线线(4)(4) ACDACD线线 (5)AECF(5)AECF线线n常温下碳钢的性能分析常温下碳钢的性能分析(如图如图1-13):n塑性、韧性逐渐减小；塑性、韧性逐渐减小；n硬度逐渐增大；硬度逐渐增大；n强度先增后减强度先增后减6061 1.4.3 碳钢碳钢1.碳钢中杂质对其性能的影响碳钢中杂质对其性能的影响1）.锰锰(Mn) 来源来源在冶炼过程中加入锰铁。在冶炼过程

25、中加入锰铁。 作用作用钢材中锰含量高于钢材中锰含量高于0.8%时，即为合金元素存在，时，即为合金元素存在，可溶于可溶于F中中提高强度。是提高强度。是有益元素有益元素。 2）.硫硫(S)n来源来源矿石和焦炭。矿石和焦炭。n存在形式：存在形式：FeS。n作用作用FeS 的熔点低于钢材热加工开始温度，的熔点低于钢材热加工开始温度， 它过早熔化，导致工件开裂，称为它过早熔化，导致工件开裂，称为热脆性热脆性。 有害元素有害元素！ n 3）.硅硅(Si) 来源来源冶炼。冶炼。 作用作用以脱氧化物以脱氧化物SiO2的形式存在的形式存在 可溶于可溶于F中，提高强度、硬度，中，提高强度、硬度，是是有益元素有益元

26、素。6263 4). 磷磷(P)n来源来源矿石矿石。n作用作用溶于铁素体，使钢材常温下脆性增加，溶于铁素体，使钢材常温下脆性增加，塑性、韧性下降，即所谓塑性、韧性下降，即所谓“冷脆性冷脆性”。 有害元素！有害元素！ 5）.氢氢(H) 来源来源钢由高温奥氏体冷至常温时，氢的溶钢由高温奥氏体冷至常温时，氢的溶解度降低，来不及到钢的表面逸出而积聚，并解度降低，来不及到钢的表面逸出而积聚，并产生高压力，在钢材内产生产生高压力，在钢材内产生“白点白点”。 “白点白点”裂纹源裂纹源 有害元素！有害元素！n（6）氮（）氮（N）n钢中有过量的氮，加热到一定的温度时会析出，钢中有过量的氮，加热到一定的温度时会析

27、出，称为称为“时效时效”n作用作用硬度、强度提高，塑性下降。硬度、强度提高，塑性下降。n处理处理加入加入Al，Ti进行固氮处理，形成进行固氮处理，形成 AlN和和TiN64n（7）氧（）氧（O）n以夹杂物、颗粒状形式存在。以夹杂物、颗粒状形式存在。n作用作用破坏连续性，降低冲击性能，破坏连续性，降低冲击性能，疲劳强度等。疲劳强度等。65662.碳钢的分类、牌号碳钢的分类、牌号 （1）.普通碳钢普通碳钢n含含P、S等等有害杂质较多有害杂质较多（S0.055% P0.045%)n常用有：常用有：Q215-A, Q235-A, Q235-A.F #Q235-B, # Q235-C, Q275 (参见

28、表参见表1-6）式中式中 Q普通碳钢，普通碳钢，“屈服屈服”的拼音首位字母。的拼音首位字母。 235材料屈服点（材料屈服点（MPa) A,B,C,D钢材质量等级，越后越高。钢材质量等级，越后越高。 F沸腾钢沸腾钢 #GB150-98规定使用材料规定使用材料67（2）.优质碳素钢优质碳素钢 特点：特点：含硫含硫、磷等杂质较少磷等杂质较少，均，均0.04%0.04%，杂质少，组织杂质少，组织均匀，表面质量好。均匀，表面质量好。 常用有：常用有：08,08,1010,15,15,2020,20,20g,g,2020R R,30Mn,40Mn,30Mn,40Mn等。等。式中式中 数字数字-含含c c量

29、的万分数量的万分数; ; g - g -锅炉钢；锅炉钢； R - R -容器钢；容器钢； Mn -Mn -含锰元素约含锰元素约1%1%。 （3 3）. .高级优质钢高级优质钢 磷硫杂质极少磷硫杂质极少 P,s P,s含量含量0.03%0.03%。 表示法：如表示法：如2020A A 68 1.4.4.钢的热处理钢的热处理热处理工艺实例：热处理工艺实例：缝纫用钢针在火上烧，再缝纫用钢针在火上烧，再慢慢冷下来后变软；慢慢冷下来后变软；建筑用铁线用火烧软；建筑用铁线用火烧软；泵轴调质泵轴调质内韧外硬；内韧外硬；扁铲淬火扁铲淬火提高硬度和韧提高硬度和韧性性 ；容器焊后退火容器焊后退火消除内应消除内应力

30、；力；热处理工艺曲线：热处理工艺曲线：69（1 1）常用热处理工艺）常用热处理工艺缓慢加热，保温一定时间后缓慢加热，保温一定时间后 随随炉冷却（曲线炉冷却（曲线1 1） - - 退火；退火； 空气中冷却（曲线空气中冷却（曲线2 2）-正火正火 ； 作用：降低硬度，增加塑性，改善机械性能； 使组织均匀化，消除内应力。【注】加热温度为临界点（钢的内部组织发生转变的温度) 以上3050。70 缓慢加热，保温一定时间缓慢加热，保温一定时间 淬淬火剂火剂中冷却（曲线中冷却（曲线3 3）；）； 淬火剂淬火剂: : 水，盐水水，盐水-用于用于 碳钢；碳钢； 油油-用于合金钢。用于合金钢。作用：提高硬度、强度

31、和耐磨作用：提高硬度、强度和耐磨性。性。 淬火淬火71 淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却。淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却。 作用：消除内应力，稳定组织，满足技作用：消除内应力，稳定组织，满足技术要求。术要求。 回火又分为：回火又分为： 低温回火（低温回火（150150250 250 ）；）； 中温回火（中温回火（300300450 450 ）；）； 高温回火（高温回火（500500680680）。）。 淬火淬火+ +高温回火高温回火 称为称为调质处理。调质处理。 效果：强度、塑性、韧性均提高效果：强度、塑性、韧性均提高 。回火回火72（2 2）化学热处理）化学热处理-将零件放在化学介

32、质中进行将零件放在化学介质中进行 加热加热- -保温保温- -冷却冷却的过程。的过程。 使零件表面改性。使零件表面改性。方式：渗碳，渗氮，渗铬，氰化等。方式：渗碳，渗氮，渗铬，氰化等。73 1.4.5. 铸铁铸铁 铁铁+ (2.54.0%)碳碳+Si、Mn、P、S 等杂质等杂质 铸铁铸铁1）灰铸铁灰铸铁 如如 HT150-330, HT200-400 HT-灰铸铁灰铸铁 第一个数字第一个数字-抗拉强度（抗拉强度（MPa) 第二个数字第二个数字-抗弯强度（抗弯强度（MPa)特点：断口呈灰色，石墨呈片状；特点：断口呈灰色，石墨呈片状； 质脆，耐磨，抗压不抗拉，可铸性好，易切削；质脆，耐磨，抗压不抗

33、拉，可铸性好，易切削； 吸音减振，某些介质中耐腐蚀性好。吸音减振，某些介质中耐腐蚀性好。742）球墨铸铁球墨铸铁 如 QT450-10. QT-球墨铸铁球墨铸铁 450-抗拉强度（抗拉强度（MPa) 10-延伸率（延伸率（%）特点：碳以球状石墨存在，可铸性好，易切削； 强度高，较好的塑性和韧性。75 性能指标性能指标材料材料 b(MPa) s(MPa) d d (%)(%) a ak(N.m/cm2) HBS(MPa) 45(正火）正火） 61036016 5024.1 球墨铸铁球墨铸铁40090025060021815301336 灰铸铁灰铸铁150400 1427 4545号钢、球墨铸铁、

34、灰铸铁的机械性能比较号钢、球墨铸铁、灰铸铁的机械性能比较763）高硅铸铁）高硅铸铁n如：如：STSi15R, STSi11Cu2CrR, STSi17R式中式中 ST-高硅耐蚀铸铁，高硅耐蚀铸铁， Si15-含硅含硅15%左右，左右， Cu2-含铜含铜2%左右左右 R -混合稀土元素（混合稀土元素（0.1%）。）。特点：特点：耐腐蚀性好（见书表耐腐蚀性好（见书表1-151-15）；）； 质硬、脆，较难机加工，一般采用铸造；质硬、脆，较难机加工，一般采用铸造； 导热性能差，膨胀系数大，受热易裂。导热性能差，膨胀系数大，受热易裂。用途：制造耐腐蚀泵、阀门、旋塞、冷却排管、辅助用途：制造耐腐蚀泵、阀

35、门、旋塞、冷却排管、辅助阳极、管道配件等。阳极、管道配件等。771.5 低合金钢及特殊性能钢低合金钢及特殊性能钢1.5.1 合金元素对钢的影响合金元素对钢的影响为改善钢材性能特意加入合金元素，以改变钢材性质。例为改善钢材性能特意加入合金元素，以改变钢材性质。例如：如：铬：铬：耐腐蚀抗氧化；耐腐蚀抗氧化； 提高了强度硬度和耐磨性；提高了强度硬度和耐磨性； 使钢材的韧性和塑性降低。使钢材的韧性和塑性降低。锰：锰：提高强度和低温冲击韧性。提高强度和低温冲击韧性。镍：镍：提高淬透性，保持良好塑性和韧性；提高淬透性，保持良好塑性和韧性； 提高耐腐蚀性和低温冲击韧性；提高耐腐蚀性和低温冲击韧性； 提高热强

36、性能提高热强性能。硅：硅：提高强度、高温疲劳强度、耐热性、耐提高强度、高温疲劳强度、耐热性、耐H H2 2S S腐蚀；腐蚀； 降低了塑性和冲击韧性。降低了塑性和冲击韧性。78 1. 成分特点：成分特点：由碳素钢由碳素钢+Si、Mn、Cu、 Ti、V、Nb等元素组成；等元素组成；含碳量均较低，含碳量均较低，0.2%；合金元素总含量合金元素总含量5% 。2. 相对于碳素钢，其相对于碳素钢，其性能特点性能特点：强度提高；强度提高；耐腐蚀性能提高；耐腐蚀性能提高；低温性能提高。低温性能提高。1.5.2 低合金钢低合金钢79 碳素钢与低合金钢比较碳素钢与低合金钢比较 类别 品种 sb (MPa) ss(

37、MPa) S/b使用温度 （）碳素钢Q235-A 20 400 400 240 250 0.6 0.630350-19475低合金钢 16Mn 15MnV 520 540 360 400 0.69 0.74-40475-45450803.常用材料：板，管，圆钢等型材。常用材料：板，管，圆钢等型材。4.用途：用途： 广泛用于造船，压力容器，桥梁，高广泛用于造船，压力容器，桥梁，高压锅炉，汽车，矿山机械，农业机械等。压锅炉，汽车，矿山机械，农业机械等。5.常用材料：常用材料： 16MnR，15MnVR,18MnMoNbR, 16MnDR,15CrMoR,14Cr1MoR.811.5.3 锅炉钢和容

38、器钢锅炉钢和容器钢1.工作环境：工作环境：锅炉：中温或高温；中压或高压。锅炉：中温或高温；中压或高压。容器：压力；温度；介质腐蚀；操作特点。容器：压力；温度；介质腐蚀；操作特点。2.对材质要求：对材质要求：1）较高的强度；）较高的强度；2）良好的塑性、韧性和冷弯性能；）良好的塑性、韧性和冷弯性能；3）较低的缺口敏感性；）较低的缺口敏感性；4）良好的焊接性能和其他工艺性能；）良好的焊接性能和其他工艺性能；5）良好的冶金质量。）良好的冶金质量。 823.常用的材料：常用的材料：锅炉钢锅炉钢 20g；12Mng,16Mng,15MnVg,18MnMoNbg。容器钢容器钢（GB150-1998 钢制压

39、力容器钢制压力容器推荐）推荐） Q235-B，Q235-C; 20R; 16MnR，15MnVR，15MnVNbR，18MnMoNbR。 4.标准：标准： 压力容器用钢板压力容器用钢板GB6654-1996 压力容器用碳素钢和低合金厚钢板压力容器用碳素钢和低合金厚钢板YB/T40-8783 1.5.4 不锈耐酸钢不锈耐酸钢不锈不锈-耐大气腐蚀；耐大气腐蚀；耐酸耐酸-耐酸及强腐蚀性介质的腐蚀。耐酸及强腐蚀性介质的腐蚀。常用品种：常用品种：1）铬不锈钢）铬不锈钢-如如1Cr13, 2Cr13, 0Cr13等。等。第一个数字第一个数字-含碳量的含碳量的千分数千分数见表见表1-5(1-41-5(1-4

40、）； Cr13-含铬含铬13%。组织成分：铬固溶于铁素体的晶格中形成固溶体组织成分：铬固溶于铁素体的晶格中形成固溶体。84“不锈不锈”的原因的原因： 在氧化性介质中，铬能生成一层稳定在氧化性介质中，铬能生成一层稳定而致密的而致密的氧化膜氧化膜，对钢材起保护作用。，对钢材起保护作用。性能特点性能特点：n 碳的作用碳的作用-与铬生成碳化铬与铬生成碳化铬(Cr23C6)，消耗大量的铬。为保证耐消耗大量的铬。为保证耐腐蚀性能，不锈钢中腐蚀性能，不锈钢中碳含量越低越好。碳含量越低越好。85 铬的作用：铬的作用： 能提高耐腐蚀性能能提高耐腐蚀性能。实际铬不。实际铬不锈钢的平均含铬量锈钢的平均含铬量13%。

41、 能提高钢的淬透性，显著提高钢能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性，而塑性、韧的强度、硬度和耐磨性，而塑性、韧性降低。性降低。n 用作受载荷大的耐蚀零件，如用作受载荷大的耐蚀零件，如轴类，活塞杆、螺栓、浮阀等轴类，活塞杆、螺栓、浮阀等。86 2）铬镍不锈钢铬镍不锈钢n常用铬镍不锈钢型号常用铬镍不锈钢型号:0Cr18Ni9 0Cr18Ni10Ti 式中式中 0-含碳量的含碳量的千分数千分数；（见表；（见表1-5） Cr18-含铬量含铬量18%左右；左右； Ni9-含镍量含镍量9%左右。左右。通常以铬镍平均含量通常以铬镍平均含量“18-8”标志这种钢。标志这种钢。n组织特征组织特征：C

42、、Cr、Ni固溶于奥氏体晶格中，固溶于奥氏体晶格中，是是单一的奥氏体组织单一的奥氏体组织。87 性能特点性能特点: : 耐腐蚀性好耐腐蚀性好 Cr含量含量13%，表面形成，表面形成氧化膜氧化膜； 组织为组织为单一的奥氏体单一的奥氏体，在电解液中不能形成，在电解液中不能形成微电池，避免了电化学腐蚀。微电池，避免了电化学腐蚀。 力学性能优异力学性能优异。 见见P300P300附录五附录五 在在400850期间，碳生成碳化铬在期间，碳生成碳化铬在晶界析出，使晶界附近贫铬（铬含量低于晶界析出，使晶界附近贫铬（铬含量低于12%）导致）导致晶间腐蚀晶间腐蚀。 ！不能反复施焊，否则必须进行热处理！不能反复施

43、焊，否则必须进行热处理。 不耐氯离子腐蚀。不耐氯离子腐蚀。88 1.5.5 耐热钢耐热钢n 高温环境高温环境-原油加热、裂解、催化等。如转化原油加热、裂解、催化等。如转化炉炉管，炉炉管，工作温度为工作温度为650650800800。 碳钢使用温度一般在碳钢使用温度一般在400以下以下。如如20钢钢 500时屈服点只有时屈服点只有50MPa,变得很软，钢变得很软，钢中的中的Fe3C分解出石墨碳（分解出石墨碳（石墨化过程石墨化过程）；同时钢）；同时钢表面生成氧化皮，层层剥落。表面生成氧化皮，层层剥落。 碳钢在高温下强度和抗氧化性均下降。碳钢在高温下强度和抗氧化性均下降。89 高温设备对材料的要求：

44、高温设备对材料的要求：化学稳定性化学稳定性。抵抗高温气体（抵抗高温气体（O2、H2S、SO2 等等)腐蚀的能力。钢的表面能生腐蚀的能力。钢的表面能生成致密的成致密的氧化膜氧化膜。抗氧化钢抗氧化钢抗高温氧化，强度不高。抗高温氧化，强度不高。 Cr13SiAl, Cr25Ti, Cr25Ni12等。等。热强性热强性。抗抗高温蠕变高温蠕变能力。能力。热强钢热强钢抗蠕变，有一定抗氧化能力。抗蠕变，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，强化并稳定金相组织。性，强化并稳定金相组织。 Mo提高提高高温强度高温强度

45、，强化并稳定金相组，强化并稳定金相组织，提高再结晶温度。织，提高再结晶温度。 Ni形成形成奥氏体组织奥氏体组织，提高高温强度和耐，提高高温强度和耐腐蚀性。腐蚀性。 Ti稳定金相组织，不锈钢中能稳定金相组织，不锈钢中能减少铬与减少铬与碳的化合。碳的化合。 Al,Si提高提高高温抗氧化性高温抗氧化性，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 低温用钢低温用钢n低温环境低温环境天然气液化、空气分离、润天然气液化、空气分离、润滑油脱脂、轻烃回收等。滑油脱脂、轻烃回收等。n 普通碳钢在低温下（普通碳钢在低温下（-20-20以下以下）变）变脆，冲击韧性显著下

46、降。脆，冲击韧性显著下降。n 低温用钢的组织成分特点：低温用钢的组织成分特点：一般低温（一般低温（-40-20-40-20 )钢钢含含碳量很低碳量很低的铁素体的铁素体组织，再加入适量的组织，再加入适量的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) )用钢用钢含含碳量低的奥碳量低的奥氏体氏体组织。如组织。如 15Mn26Al4。921.5.7 钢材的品种和规格钢材的品种和规格 1）钢板P320附录十2）钢管P306附录七 无缝钢管无缝钢管表示法： 如 f21910其中 219-钢管的外径,mm； 10-钢管名

47、义壁厚,mm。 有缝钢管有缝钢管 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）型钢）型钢n圆钢n方钢n扁钢n等边角钢n不等边角钢n工字钢n槽钢nH型钢944）铸钢和锻钢）铸钢和锻钢钢水铸造成型-铸钢。如：ZG200-400 式中200-屈服点 400-抗拉强度。钢坯锻压成型 -锻钢951.6 有色金属材料有色金属材料1.6.1 铝及其合金铝及其合金1.特性：特性：1）密度小，体轻；）密度小，体轻； 2）导电、导热性好。不产生火花；）导电、导热性好。不产生火花； 3）塑性高，强度低；）塑性高，强度低； 4）易冷加工，可焊，可铸；）易冷加工，可焊，可铸； 5）耐低

48、温；）耐低温； 6）一定的耐腐蚀性；）一定的耐腐蚀性； 7）不污染食物。不污染食物。(?)961）纯铝：高纯铝）纯铝：高纯铝L01，L02（浓硝酸设备）；（浓硝酸设备）； 工业纯铝工业纯铝L1，L2，L4（换热器，塔，（换热器，塔，储罐，深冷设备等）。储罐，深冷设备等）。2）铸造铝合金）铸造铝合金ZL（泵，阀门，离心机等）。（泵，阀门，离心机等）。3）防锈铝合金）防锈铝合金LF（深冷设备，分离塔等）。（深冷设备，分离塔等）。铝和铝合金很适合于低温设备铝和铝合金很适合于低温设备!2.常用铝材：常用铝材：971.6.2 铜及其合金铜及其合金1.纯铜（紫铜）纯铜（紫铜）特性：特性：1）塑性好，导电性

49、好，导热好；）塑性好，导电性好，导热好； 2）低温下保持较高塑性和冲击韧性；）低温下保持较高塑性和冲击韧性； 3）在干燥的空气中稳定）在干燥的空气中稳定,耐低浓度酸耐低浓度酸(除除硝酸硝酸)。用场：深冷装置；密封垫片。用场：深冷装置；密封垫片。常用材料：常用材料：T2，T3，T4，TUP（用磷脱氧的（用磷脱氧的无氧纯铜）。无氧纯铜）。982.黄铜黄铜铜与锌的合金。铜与锌的合金。特性：铸造性能好；较高的力学性能；易特性：铸造性能好；较高的力学性能；易切削加工；可焊接；耐蚀性较好；有应切削加工；可焊接；耐蚀性较好；有应力腐蚀开裂倾向。力腐蚀开裂倾向。化工常用材料：化工常用材料：H80,H68,H6

50、2等等。铜含量铜含量%代号代号993.青铜青铜铜与锌以外的金属组成的合金铜与锌以外的金属组成的合金.常用材料：锡青铜（铜锡合金）常用材料：锡青铜（铜锡合金）铸造青铜用场较多。铸造青铜用场较多。特点：良好的耐腐蚀性，耐磨性。特点：良好的耐腐蚀性，耐磨性。用场：泵壳，轴承，涡轮，阀门等。用场：泵壳，轴承，涡轮，阀门等。1001.6.3 钛及其合金钛及其合金特点：特点：1）密度不大而强度高；）密度不大而强度高； 2）耐腐蚀性能近乎或超过）耐腐蚀性能近乎或超过不锈钢；不锈钢； 3）耐热。）耐热。用场：航空工业，化学工业。用场：航空工业，化学工业。1.6.3 铅及其合金铅及其合金特点：特点：1）强度、硬

51、度低、软；）强度、硬度低、软； 2）耐腐蚀性；）耐腐蚀性； 3）耐辐射。）耐辐射。用场：设备衬里。用场：设备衬里。1011021.7 非金属材料非金属材料1.7.1 无机非金属材料无机非金属材料1. 化工陶瓷化工陶瓷特点：特点：1 1）良好的耐腐蚀性能；）良好的耐腐蚀性能； 2 2）足够的不透性、耐热性；）足够的不透性、耐热性； 3 3）一定的机械强度；）一定的机械强度； 4 4）性脆易裂，导热性差。）性脆易裂，导热性差。用场：化工陶瓷设备及管道，管件等。用场：化工陶瓷设备及管道，管件等。1032.化工搪瓷化工搪瓷含高硅的瓷釉经含高硅的瓷釉经900煅烧，密煅烧，密着在金属胎表面而成。着在金属胎

52、表面而成。特点：特点：1 1）优良的耐腐蚀性能；）优良的耐腐蚀性能； 2 2）优良的电绝缘性能；）优良的电绝缘性能； 3 3）易碎裂。）易碎裂。用场：搪瓷设备，如反应釜、储罐、用场：搪瓷设备，如反应釜、储罐、换热器、塔、阀门等。换热器、塔、阀门等。3.辉绿岩铸石辉绿岩铸石104辉绿岩熔融后铸成的辉绿岩熔融后铸成的特点：特点：1 1）优良的耐腐蚀性能（除氢氟酸、）优良的耐腐蚀性能（除氢氟酸、熔融碱）；熔融碱）；（2 2）硬度大；）硬度大；（3 3）脆性大，不受冲击）脆性大，不受冲击用场：设备衬里、管材。用场：设备衬里、管材。特点：特点：1 1）良好的耐腐蚀性能；）良好的耐腐蚀性能； 2 2）良好

53、的耐热性；）良好的耐热性； 3 3）清洁、透明、阻力小、价）清洁、透明、阻力小、价格低格低 用场：管道、容器、反应器、热交换器等。用场：管道、容器、反应器、热交换器等。1054.玻璃（硼玻璃、高铝玻璃）玻璃（硼玻璃、高铝玻璃）1061.7.2 有机非金属材料有机非金属材料1. 工程塑料工程塑料高分子合成树脂高分子合成树脂+ 填料填料提高力学性能；提高力学性能； 增塑剂增塑剂降低硬度和脆性；降低硬度和脆性； 稳定剂稳定剂延缓老化；延缓老化； 固化剂固化剂加快固化速度。加快固化速度。特点：特点：1 1）良好的耐腐蚀性能；）良好的耐腐蚀性能； 2 2）一定的机械强度；）一定的机械强度； 3 3）密度

54、不大；）密度不大； 4 4）价格较低。）价格较低。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玻璃钢玻璃钢2.涂料涂料高分子胶体的混合高分子胶体的混合物溶液。物溶液。用途：设备防腐用途：设备防腐常用涂料：常用涂料：n防锈漆；防锈漆；n底漆；底漆；n大漆；大漆；n环氧树脂漆；环氧树脂漆；n酚醛树脂漆。等。酚醛树脂漆。等。1083. 不透性石墨不透性石墨各种树脂侵汲石墨，消除孔隙而成。各种树脂侵汲石墨，消除孔隙而成。特点：特点：1 1）较高的化学稳定性和良好的导热性，）较高的化学稳定性和良好的导热性，热膨胀

55、系数小，耐温度急变性好；热膨胀系数小，耐温度急变性好； 2 2）不污染介质；）不污染介质； 3 3）加工性能好，相对密度小；）加工性能好，相对密度小； 4 4）力学性能较低，性脆。）力学性能较低，性脆。用场：腐蚀性强的换热器；泵，管道，机械密用场：腐蚀性强的换热器；泵，管道，机械密封环，爆破片等。封环，爆破片等。 1091.8 化工设备的腐蚀及防腐措施化工设备的腐蚀及防腐措施1.8.1 金属的腐蚀金属的腐蚀金属与周围介质之间发生化学或电化学作金属与周围介质之间发生化学或电化学作用而引起的破坏用而引起的破坏分类：化学腐蚀和电化学腐蚀分类：化学腐蚀和电化学腐蚀1.金属腐蚀的评定方法：金属腐蚀的评定

56、方法：1）质量变化评定法）质量变化评定法 试验测定，单位表面、单位时间腐蚀引起试验测定，单位表面、单位时间腐蚀引起的质量变化量。的质量变化量。K=M0-M1/Ft式中：式中：K腐蚀速度，腐蚀速度，g/（m2.h） M0，M1试件前后质量试件前后质量 F试件与腐蚀介质接触的面积试件与腐蚀介质接触的面积 t腐蚀作用的时间腐蚀作用的时间1112）腐蚀深度评定法）腐蚀深度评定法用每年金属厚度的减少量表示腐蚀速用每年金属厚度的减少量表示腐蚀速度。度。 Ka=24*365K/1000p=8.76K/pP金属的相对密度金属的相对密度Ka金属厚度每年的减小量，金属厚度每年的减小量，mm/a1121132.化学

57、腐蚀化学腐蚀金属遇到干燥气体或非电解质溶液发生的腐蚀。金属遇到干燥气体或非电解质溶液发生的腐蚀。n特点：特点：1）腐蚀产物在金属表面；）腐蚀产物在金属表面； 2）腐蚀过程中无电流产生。）腐蚀过程中无电流产生。n腐蚀产物特性：腐蚀产物特性： 1）致密而稳定，与金属结合牢固）致密而稳定，与金属结合牢固钝化钝化膜膜钝化作用钝化作用； 2）不稳定，与金属结合不牢固）不稳定，与金属结合不牢固脱落脱落活化作用活化作用。114（1）金属的高温氧化及脱碳）金属的高温氧化及脱碳n金属在高温下的气体腐蚀。金属在高温下的气体腐蚀。解决方法：冶炼时加入铬，硅或铝解决方法：冶炼时加入铬，硅或铝 不起皮钢不起皮钢115脱

58、碳反应：脱碳反应： Fe3C+O2=3Fe+CO2 Fe3C+CO2=3Fe+CO Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2 温度温度700时时脱碳作用。脱碳作用。力学性能下降。力学性能下降。116（2）氢腐蚀）氢腐蚀铁碳合金发生氢腐蚀的开始温度和压力：铁碳合金发生氢腐蚀的开始温度和压力：压力压力/MPa温度温度/压力压力/MPa温度温度/ 310300280 3040220210 1020270240 4060210200 2030230220 6080200190第一阶段：氢脆第一阶段：氢脆以原子状态侵入钢材内部，聚集，使以原子状态侵入钢材内部，聚集，使钢变脆。与氢在钢中的溶解度成正比。钢变脆

59、。与氢在钢中的溶解度成正比。117第二阶段：氢侵蚀第二阶段：氢侵蚀发生化学反应：发生化学反应： Fe3C+2H2=3Fe+CH4危害危害：1）甲烷在晶界聚集，成为裂纹源；）甲烷在晶界聚集，成为裂纹源； 2）甲烷在钢材表面鼓泡，降低力学性能；）甲烷在钢材表面鼓泡，降低力学性能； 3）渗碳体还原为铁素体，体积减小，产生）渗碳体还原为铁素体，体积减小，产生组织应力，促进裂纹扩展。又提供氢和甲烷聚集条组织应力，促进裂纹扩展。又提供氢和甲烷聚集条件，加重氢侵蚀件，加重氢侵蚀钢材组织成为网格。钢材组织成为网格。1183.电化学腐蚀电化学腐蚀金属与电解液接触发生电化学反映。金属与电解液接触发生电化学反映。三

60、个环节：三个环节：119发生电化学腐蚀必备条件：发生电化学腐蚀必备条件：1）同一金属中有不同电位的组织）同一金属中有不同电位的组织成分或存在不同电位的金属；成分或存在不同电位的金属；2）阳极和阴极互相连接；）阳极和阴极互相连接；3）阳极和阴极同处在连通的电解）阳极和阴极同处在连通的电解液中。液中。n1双金属腐蚀避免双金属腐蚀的措施1211.8.2 晶间腐蚀和应力腐蚀晶间腐蚀和应力腐蚀均属于电化学腐蚀。均属于电化学腐蚀。1.晶间腐蚀晶间腐蚀 腐蚀性介质沿晶粒间渗入金属深处，腐蚀破腐蚀性介质沿晶粒间渗入金属深处，腐蚀破坏金属晶粒间的结合力，使之强度和塑性完全坏金属晶粒间的结合力，使之强度和塑性完全

61、丧失。丧失。“内部瓦解内部瓦解”作用。作用。n不锈钢有晶间腐蚀可能：不锈钢有晶间腐蚀可能： 在在450850 之间，生成之间，生成(CrFe)23C6，沿晶沿晶界析出，晶界成为贫铬带。在电化学行为中，贫铬带界析出，晶界成为贫铬带。在电化学行为中，贫铬带成为阳极，晶粒成为阴极，形成微电池。成为阳极，晶粒成为阴极，形成微电池。122解决办法：解决办法：1 1）钢中加入）钢中加入TiTi和和NbNb元素；元素；2 2）减少不锈钢中的碳含量。）减少不锈钢中的碳含量。1232.应力腐蚀应力腐蚀亦称腐蚀开裂亦称腐蚀开裂金属在腐蚀性介质和拉应力共金属在腐蚀性介质和拉应力共同作用下产生的破坏形式。同作用下产生

62、的破坏形式。腐蚀断裂过程分三个阶段：腐蚀断裂过程分三个阶段：1 1）孕育阶段）孕育阶段机械裂纹。机械裂纹。2 2）裂纹扩展）裂纹扩展裂纹尖端为高度应力集中区，裂纹尖端为高度应力集中区，出现微电池。出现微电池。3 3）破坏阶段。）破坏阶段。124裂纹扩展应力腐蚀：裂纹扩展应力腐蚀：1251.8.3 金属腐蚀破坏的形式金属腐蚀破坏的形式危险性较小，危险性较小，壁厚有保证即可。壁厚有保证即可。危险性较大危险性较大，隐蔽；隐蔽；穿孔泄漏；穿孔泄漏；局部应力过大局部应力过大。1261.8.4 金属设备的防腐措施金属设备的防腐措施1.衬覆保护层衬覆保护层1）金属保护层）金属保护层电镀，喷镀，衬里等。电镀，

63、喷镀，衬里等。2）非金属保护层）非金属保护层n非金属衬里非金属衬里瓷砖，石墨板，水玻璃胶泥；瓷砖，石墨板，水玻璃胶泥；n防腐涂料防腐涂料防腐漆，环氧树脂等。防腐漆，环氧树脂等。2.电化学保护电化学保护1）阳极保护）阳极保护被保护设备接直流电源阳极，被保护设备接直流电源阳极，生成生成“钝化膜钝化膜”。1272）阴极保护）阴极保护牺牲阳极保护牺牲阳极保护。1283.添加缓蚀剂添加缓蚀剂腐蚀性介质中加入少量缓蚀剂，降低腐蚀性介质中加入少量缓蚀剂，降低或停止腐蚀作用。或停止腐蚀作用。注意！注意！ 1 1）不影响产品（介质）质量；）不影响产品（介质）质量； 2 2）符合性；）符合性； 3 3）种类和用量

64、要经试验确定。）种类和用量要经试验确定。1291.9 化工设备材料选择的化工设备材料选择的一般原则一般原则要考要考虑虑：n设备的操作条件设备的操作条件压力、温度、介质特性、压力、温度、介质特性、操作特点；操作特点；n材料的使用性能材料的使用性能力学性能、物理性能、力学性能、物理性能、化学性能；化学性能；n加工工艺性能加工工艺性能焊接性能、热处理性能、焊接性能、热处理性能、冷弯性能及其他冷热加工性能；冷弯性能及其他冷热加工性能；n经济合理性及设备结构经济合理性及设备结构材料价格、制造材料价格、制造费用和使用寿命。费用和使用寿命。 130选材一般原则选材一般原则：1 1）压力容器用钢材应符合压力容

65、器用钢材应符合GB150-1998GB150-1998钢制压力钢制压力容器的要求，设计压力不大于容器的要求，设计压力不大于3535MPaMPa。接受。接受压力容器安全技术监察规程压力容器安全技术监察规程的监督。的监督。2 2）压力容器承压件用普通碳钢钢板的适用范围）压力容器承压件用普通碳钢钢板的适用范围：钢板牌号钢板牌号使用温度使用温度 设计压力设计压力 MPa壳体厚度壳体厚度 mm 其他限制其他限制Q235-BQ235-B035003501.61.62020不得用于高度毒性和不得用于高度毒性和极度危害介质极度危害介质Q235-CQ235-C040004002.52.530301313.3.设

66、计温度应在允许使用温度范围内。设计温度应在允许使用温度范围内。见书见书p49p49表表1-301-30。4.4.耐腐蚀耐腐蚀 ! !同时考虑正常生产、停车、空同时考虑正常生产、停车、空料、内填料等的实际情况。料、内填料等的实际情况。5.5.经济性好经济性好1326.6.其他其他（1 1）高压设备应优先选用低合金高、中强）高压设备应优先选用低合金高、中强度钢，从而节省钢材。度钢，从而节省钢材。（2 2）承受刚度控制的设备，不宜采用高强）承受刚度控制的设备，不宜采用高强度材料。度材料。（3 3）1 1Cr18Ni9Ti Cr18Ni9Ti 钢材使用温度不高于钢材使用温度不高于500500时，许用应力按时，许用应力按0 0Cr18Ni10Ti Cr18Ni10Ti 选取选取。用于储存或盛装气体、液体、液化气体等用于储存或盛装气体、液体、液化气体等介质的设备介质的设备134使热量从热流体到冷流体的设备使热量从热流体到冷流体的设备135实现气液相或液液相充分接触实现气液相或液液相充分接触136通过化学反应转变为反应产物的设备通过化学反应转变为反应产物的设备137138