化工设备基础5材料

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1、第五章化工设备常用材料材料金属非金属复合黑色金属碳钢合金钢有色金属Cu(合金)、Al、Ti、Mg、Pb、Zn、Ni、Co无机有机陶瓷、搪瓷、玻璃塑料、橡胶一、力学性能1、强度固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形或断裂的特性。例如：※容器爆裂；※管道破裂;※地脚螺栓拉断;※炉管爆裂；…..——强度不够！金属材料的重要强度指标金属材料的“拉—伸图”（1）屈服极限屈服现象：金属材料承受载荷作用，当载荷不再增加时，仍继续发生明显的塑性变形。屈服点：（s或0.2）（2）抗拉强度(sb)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。

2、是压力容器设计常用的性能指标。屈强比：s/sb屈强比小，表明材料具有较大的塑性储备。（3）蠕变强度（sn）“蠕变”现象：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漏；铅丝在常温下受重力作用而变长变细。“蠕变强度”：材料在高温下，抵抗发生缓慢塑性变形的能力，以sn表示，单位MPa。（4）持久强度（sD）在一定温度下，经过一定时间断裂时的应力。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。规定：化工设备设计寿命一般为十万小时，所以用试件在十万小时断裂时的应力作为持久强度。（5）疲劳强度(σ-1)构件或零件受到

3、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——疲劳。“疲劳极限”——构件或零件在交变载荷作用下不致断裂的最大应力。例如：频繁开、停车——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。2、塑性外力作用下产生塑性变形，而不破坏的性质。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（1）延伸率（δ）（2）断面收缩率（y）（3）冷弯性能室温下对试板以一定的内半径（R=0.5～3板厚）进行弯曲，α=1200或1800，是否出现裂纹或起层。----

4、-是钢材塑性指标和冶金质量的综合指标。塑性指标的实际意义：便于成型加工和焊接。如弯卷、锻压、冷冲、焊接等；使构件在承载后由于变形而避免发生断裂。——压力容器及其零件都需要具备这个性质。3、硬度的概念金属材料表面抵抗其它硬物压入的能力。硬度高，材料强度也高，耐磨性较好；布氏硬度（HBS)洛氏硬度（HRA、HRB、HRC)维氏硬度（HV)4、冲击韧性材料在外加动载荷作用下的一种吸收机械能，迅速发生塑性变形，抵抗断裂的能力。摆锤冲断试样所失去的位能为冲击功取决于——材料能否迅速发生塑性变形的能力。冲击韧性与塑性的区别材料的冲击韧性高，其塑性也

5、高；反之，材料塑性高，其冲击韧性不一定高。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。本质区别在于材料在动载荷作用下是否能够迅速发生塑性变形，吸收冲击能量。二、物理性能密度，熔点，线膨胀系数，导热系数，比热容，电阻率，弹性模量，泊松比……。1、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？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？三、化学性能金属材料是否会与介质发生化学或电化学反应，产生腐蚀。1、耐腐蚀性——对

6、介质侵蚀的抵抗能力；2、抗氧化性——在热加工的高温条件下抵抗氧化性介质氧化的能力。氧化性介质如水蒸气、CO2、SO2等。四、加工工艺性能可焊性能—母材及焊剂熔融状态的流动性、凝固收缩率、热塑性等；铸造性能—流动性、凝固收缩率等；可锻性能—抗热裂性、抗氧化性、热塑性等；切削加工性能热处理性能5.3金属材料的分类及牌号1.黑色金属——1）生铁2）钢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钢普通钢优质钢高级优质钢按化学成分：按质量分：钢沸腾钢镇静钢半镇静钢钢建筑钢结构钢弹簧钢轴承钢工具钢特殊性能钢按冶炼方法分：按用途分：2.有

7、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5.3.2钢铁牌号及表示方法1、牌号的表示原则依据国家标准GB221-2000,牌号中化学元素——化学符号或汉字表示；产品用途、冶炼和浇铸方法——汉字或汉语拼音字母表示。例如：沸腾钢——F或沸灰口铸铁——HT或灰铁铸钢——ZG锅炉钢——g或锅容器钢——R或容2、钢号表示法例：优质碳素钢——08F20R沸腾钢含碳量为0.08%；容器钢含碳量为0.2%普通碳素钢——Q235-A,F沸腾钢类别为A钢材屈服点(MPa)屈服

8、点屈字的拼音首位字母低合金钢——16MnR16——含碳量0.16%；Mn——合金元素；R——容器钢。特殊性能钢——1Cr18Ni91——含碳量0.1%（千分数）；Cr,Ni——主要合金元素；18——含铬量1