化工设备材料及其选择培训讲.ppt

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1、第一篇化工设备材料第一章化工设备材料及其选择1.1概述1）.化工设备的使用环境：压力：真空—低压—中压—高压—超高压温度：低温—中温—高温介质：有毒；易燃；剧毒。11.2金属材料的性能1.2.1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。如弹性、塑性、强度、硬度和韧性等指标。1.强度及其主要指标.固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。例如：※容器爆裂；※管道破裂;※地脚螺栓拉断;※炉管爆裂；…..——强度不够！2（1）.屈服点屈服现象：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：

2、（s）——材料发生屈服时的应力。单位：MPa。——一些合金没有明显的屈服点,规定发生0.2%残余变形时的应力，作为“条件屈服点”。记作σ0.2。3（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，以σb表示，单位MPa。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。4（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，

3、单位MPa。5（4）.持久强度（sD）定义：在一定温度下，经过一定时间断裂时的应力，以sD表示，单位MPa。----是一定温度和一定载荷下，材料抵抗断裂的能力。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。设备的6（5）疲劳强度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——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。表示符号：σ-1(MPa)。例如：频繁开、停车——容器内压力或温度波动；活塞式压缩

4、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。72.塑性及其主要指标金属的塑性：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8主要指标：(1)延伸率（δ）9（2）断面收缩率（y）如：纯铁的延伸率为50%，20R的d5不小于25%；16MnR的d5不小于21%；1Cr18Ni9Ti的d5不小于40%。10（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，a=1200或1800，是否出现裂纹或起层。-----是钢材塑性指

5、标和冶金质量的综合指标。11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。123.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；—综合性能指标。布氏硬度试验示意图13常用硬度指标：布氏硬度（HBS);洛氏硬度（HRA、HRB、HRC);维氏硬度（HV)等。硬度和强度间有一定关系：如：低碳钢sb≈36HBS;用硬度计测量！144.冲击韧性及指标（Ak）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

6、裂的能力。冲击韧性与塑性区别何在？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。——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。155缺口敏感性——在带有一定应力集中的缺口条件下，材料抵抗裂纹扩展的能力。韧性范畴——静载荷下抵抗裂纹扩展的性能。冲击韧性？——是动载荷作用下抵抗裂纹扩展的能力。161.2.2物理性能——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，泊松比等。化工设备设计与制造主要考虑的物理

7、性能：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？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？172.弹性模量E与泊松比μ弹性模量E：金属材料对弹性变形抗力的指标，是衡量材料产生弹性变形难易程度的。随着温度升高而降低。泊松比μ：拉伸试件的单位横向收缩与单位纵向伸长之比。各种钢材近乎为μ=0.3。181.2.3化学性能——金属材料所处介质中的化学稳定性，即是否会与介质发生化学或电化学

8、反应，产生腐蚀。主要考虑的化学性能：1.耐腐蚀性——对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。热加工——如热卷，