第六章化工设备常用材料和设计基础知识ppt课件.ppt

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1、第六章化工设备常用材料和设计基础知识第一节化工设备常用材料主要性能和选用方法一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。二金属材料的性能（一）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。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！（二）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，泊桑比等。化工设备设计与制造主要考虑的物理性

2、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)——热变性不同固定管板式换热器的管子与壳体——线膨胀量相差过大2.弹性模量E与泊桑比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。泊桑比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。（三）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

3、质如水蒸气、CO2、SO2等。（四）金属材料的工艺性能可焊性能—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三金属材料的分类及牌号（一）分类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：钢建筑钢结构钢弹簧钢轴承钢工具钢特殊性能钢按用途分：2.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(二)钢铁牌号及

4、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

5、要合金元素；18——含铬量18%；9——含镍量9%。四碳钢与铸铁钢铁的组成=95%以上铁+（0.05～4%）碳+1%杂质铁碳合金：含碳量0.02-2%为钢；含碳量＞2%为铸铁；含碳量＜0.02%为工业纯铁；含碳量＞4.3%无实用价值。（一）碳钢1.碳钢中杂质对其性能的影响（1）锰(Mn)来源——在冶炼过程中加入锰铁。作用——钢材中锰含量高于0.8%时，即为合金元素存在——提高强度。有益元素!（2）硫(S)来源——矿石和焦炭。存在形式：FeS。作用——FeS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，称为热脆性。有害元素！(3)磷(P)来源——矿石。

6、作用——溶于铁素体，使钢材常温下脆性增加，塑性、韧性下降，即所谓“冷脆性”。有害元素！（4）氢(H)来源——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，并产生高压力，在钢材内产生“白点”。“白点”——裂纹源有害元素！2.碳钢的分类、牌号（1）普通碳钢含P、S等有害杂质较多（S≤0.055%P≤0.045%)常用有：Q215-A,Q235-A,Q235-A.F#Q235-B,#Q235-C式中Q—普通碳钢，“屈服”的拼音首位字母。235——材料屈服点（MPa)A,B,C,D——钢材质量等级，越后越高。F——沸腾钢#—GB150-98规定

7、使用材料（2）优质碳素钢特点：含硫、磷等杂质较少，均≤0.04%，杂质少，组织均匀，表面质量好。常用有：08,10,15,20,20g,20R,30Mn等。式中数字--含c量的万分数;g--锅炉钢；R--容器钢；GB150-98规定使用材料！（3）高级优质钢磷硫杂质极少P,s含量≤0.03%。表示法：如20A（二）钢的热处理热处理工艺实例：缝纫用钢针在火上烧，再慢慢冷下来后变软；建筑用铁线用火烧软；泵轴调质—内韧外硬；扁铲淬火—提高硬度和韧性；容器焊后退火—消除内应力；金属材料中的金相组织发生变化！1常用热处理工艺缓慢加热，保温一定时间后随炉冷却（曲线1）--

8、退火；空气中冷却（曲线2）--正火；作