《化工设备材料基础》PPT课件

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1、化工设备机械基础压力容器的常规设计方法内压、外压（中、低压）几类常用化工设备换热设备、塔设备、搅拌设备参考书目《化工容器及设备》，余国琮主编，北京：化学工业出版社，1980《化工容器设计》，化工设备设计全书编委员会，上海：上海科学技术出版社，1987《过程设备设计》，郑津洋等主编，北京：化学工业出版社，2005GB150-98《钢制压力容器》，北京：学苑出版社，1998GB151-99《钢制管壳式换热器》，北京：学苑出版社，1999绪论一、问题的提出二、课程内容（一）设备是工艺的基础（二）材料是设备的基础（一）基础篇——材料材料的性能

2、碳钢特殊性能钢合金钢常用三类钢内压容器外压容器的失稳（二）理论篇——中低压容器设计（内压和外压）换热器搅拌器塔设备（三）实践篇——典型设备（换热器、塔设备、搅拌器）第一章化工设备材料及其选择教学重点：化工设备材料的选择。教学难点：材料的性能。第一篇　化工设备材料第一节概述一、化工设备选材的重要性和复杂性1.操作条件的限制2.制造条件的限制3.材料自身性能的限制二、选材要遵循适用、安全和经济的原则第二节材料的性能一、力学性能材料在外力（或外加能量）作用下抵抗外力所表现的行为，包括变形和抗力，即在外力作用下不产生超过允许的变形或不被破坏的

3、能力。硬度强度塑性韧性金属材料承受载荷作用，当载荷不再增加或缓慢增加时，仍继续发生明显的塑性变形，这种现象就称为屈服。1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。持久强度σD蠕变强度σn屈服强度σs(σ0.2)抗拉强度σb疲劳极限σn常温拉应力下20号钢的拉抻试验l0=10d0l0=5d0或从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值，叫做抗拉强度。开始出现塑性变形时的应力，称为“屈服点”sssb1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。金属在拉伸条件下，从开始加载到发生断裂所能承受的最大应力值，叫作抗拉

4、强度。持久强度σD蠕变强度σn屈服强度σs(σ0.2)抗拉强度σb疲劳极限σn1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。材料在高温下，在一定的应力下，抵抗发生缓慢塑性变形的能力。持久强度σD蠕变强度σn屈服强度σs(σ0.2)抗拉强度σb疲劳极限σn材料在高温下，抵抗发生断裂的能力。1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。持久强度σD蠕变强度σn屈服强度σs(σ0.2)抗拉强度σb疲劳极限σn材料在交变载荷作用下，会在远低于材料本身的屈服点时就已经断裂了，这种现象就是疲劳。我们把经过106~108

5、次循环试验而不发生断裂的最大应力，作为疲劳强度。1、强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。持久强度σD蠕变强度σn屈服强度σs(σ0.2)抗拉强度σb疲劳极限σn2、塑性：金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。主要有两个塑性指标：延伸率δ断面收缩率Ψ3、韧性：表示材料弹塑性变形为断裂全过程吸收能量的能力，也就是材料抵抗裂纹扩展的能力。承受静载荷抗裂纹扩展的能力——缺口敏感性承受动载荷时抗裂纹的能力——冲击韧性冲击功，而冲击韧度（F为面积）图1-1冲击试样的安放1-摆锤2-试样3-机座图1-2冲击试验原理1-摆锤2

6、-试样（1）冲击韧度韧性高的材料，塑性好；塑性较高的材料，韧性也好。问题判断正误并说出理由注意！韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。韧性高的材料，一般都有较高的塑性指标；但塑性较高的材料，却不一定都有高的韧性。其所以如此，就是因为静载菏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。（2）缺口敏感性指在带有一定应力集中的缺口条件下，并且在静载荷作用条件下，抵抗裂纹扩展的能力。图1-3冲击试验的标准试样10281055R1(a)U型缺口1045°81055R0.25(a)V型缺口4、硬度：金属材料抵

7、抗其它更硬的物体压入其内的能力。表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形或破断的能力。布氏硬度HB（一般在HB450以上就不能使用)、洛氏硬度HR(可以用于硬度很高的材料)、维氏硬度HV(比洛氏硬度更适合于测定极薄试样的硬度)，显微硬度。材料的力学性能所包括的强度、塑性、韧性、硬度四个指标中，强度和塑性占主导地位，但使用时要考虑温度的变化。TT小结二、物理性能相对密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性、弹性模数与泊桑比等。2、弹性模量E材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即σ＝Eε，这个比例系数E称为弹性模量，表示金

8、属材料在弹性变形阶段的应力和应变关系。对不同材料，材料的弹性模量越大．使它产生一定量的弹性变形的应力也越。对同一种材料，弹性模数E随温度的升高而。1、线膨胀系数α3、泊桑比泊桑比是拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长