【正文】 刁玉瑋 王立業(yè)編著； ? 2.《 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 1999； ? 3. 《鋼制壓力容器 》 GB1501998； ? 4. 《管殼式換熱器 》 GB1511999 ； ? 5. 《鋼制塔式容器 》 JB47102022 ； 11 第一篇 化工設(shè)備材料 第一章 化工設(shè)備材料及其選擇 概述 1） .化工設(shè)備的 使用環(huán)境 ： ? 壓力：真空 —低壓 —中壓 — 高壓 —超高壓 ? 溫度：低溫 —中溫 —高溫 ? 介質(zhì)：有毒；易燃；劇毒。 （ PID) —— 設(shè)計溫度，設(shè)計壓力，結(jié)構(gòu)設(shè)計，材質(zhì)選擇，壁厚確定等。 ? 屈服點： （ ?s） ——材料發(fā)生屈服時的應(yīng)力 。 ? 例如： 頻繁開、停車 ——容器內(nèi)壓力或溫度波動； 活塞式壓縮機(jī)壓縮氣體 ——容器及管道內(nèi)壓力波動； 離心泵頻繁開停機(jī)或震動 ——泵軸受力成交變式。 硬度和強(qiáng)度間有一定關(guān)系： 如：低碳鋼 ?b≈36HBS。 氧化性介質(zhì) 如 水蒸氣、CO2 、 SO2等。 50 鐵碳合金中含碳量 ﹥ 2%時，部分碳以石墨形式存在于其中，即所謂 鑄鐵 。 g 鍋爐鋼； R 容器鋼； Mn 含錳元素約 1%。 方式：滲碳，滲氮，滲鉻，氰化等。 容器：壓力；溫度；介質(zhì)腐蝕；操作特點。 ? 用作受載荷大的耐蝕零件，如軸類，活塞桿、螺栓、浮閥等 。鋼的表面能生成致密的 氧化膜 。 ※ 深冷（ 40℃ 以下 )用鋼 ——含 碳量低的奧氏體 組織。 特性：鑄造性能好；較高的力學(xué)性能；易切削加工；可焊接；耐蝕性較好；有應(yīng)力腐蝕開裂傾向。等。 100 ——金屬與電解液接觸發(fā)生電化學(xué)反映。 2）非金屬保護(hù)層 ? 非金屬襯里 ——瓷磚，石墨板，水玻璃膠泥； ? 防腐涂料 ——防腐漆，環(huán)氧樹脂等。 （ 2）承受剛度控制的設(shè)備，不宜采用高強(qiáng)度材料。 3）破壞階段。 98 （ 2）氫腐蝕 鐵碳合金發(fā)生氫腐蝕的開始溫度和壓力： 壓力 /MPa 溫度 /℃ 壓力 /MPa 溫度 /℃ 3~10 300~280 30~40 220~210 10~20 270~240 40~60 210~200 20~30 230~220 60~80 200~190 第一階段：氫脆 ——以原子狀態(tài)侵入鋼材內(nèi)部，聚集，使鋼變脆。 91 有機(jī)非金屬材料 1. 工程塑料 高分子合成樹脂 + 填料 ——提高力學(xué)性能； 增塑劑 ——降低硬度和脆性； 穩(wěn)定劑 ——延緩老化； 固化劑 ——加快固化速度。 ： 85 銅及其合金 （紫銅） 特性： 1）塑性好，導(dǎo)電性好，導(dǎo)熱好； 2）低溫下保持較高塑性和沖擊韌性； 3）耐低濃度酸。 各元素的作用： 79 低溫用鋼 ? 低溫環(huán)境 ——天然氣液化、空氣分離、潤滑油脫脂、輕烴回收等。 如 20鋼 500℃ 時屈服點只有 50MPa,變得很軟，鋼中的 Fe3C分解出石墨碳（ 石墨化過程 ）；同時鋼表面生成氧化皮，層層剝落。為保證耐腐蝕性能，不銹鋼中 碳含量越低越好 。 2. 相對于碳素鋼，其 性能特點 ： ※ 強(qiáng)度提高； ※ 耐腐蝕性能提高； ※ 低溫性能提高。 淬火 +高溫回火 稱為 調(diào)質(zhì)處理。 235——材料屈服點（ MPa) A,B,C,D——鋼材質(zhì)量等級，越后越高。 49 —— 鐵碳關(guān)系之二 ： 化合態(tài) C+Fe→ Fe3C Fe3C 稱為 滲碳體 。 泊桑比 μ：拉伸試件的單位橫向收縮與單位縱向伸長之比。 ? 硬度高材料強(qiáng)度也高，耐磨性較好 ； —綜合性能指標(biāo) 。 ? 規(guī)定 ： 化工設(shè)備設(shè)計壽命一般為十萬小時，所以用試件在十萬小時斷裂時的應(yīng)力作為持久強(qiáng)度。 1. 強(qiáng)度 及其主要指標(biāo) . 固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形或斷裂的特性。1 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) 大連理工大學(xué)化工學(xué)院化機(jī)系 王立業(yè) 編 2 課程簡介 3 —— 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，生產(chǎn)可靠度，能力，材質(zhì)，自動化程度，設(shè)備備用，進(jìn)一步的發(fā)展，等。 例如： ※ 容器爆裂； ※ 管道破裂 。 18 （ 5）疲勞強(qiáng)度 ? 構(gòu)件或零件受到大小和方向變化的交變載荷作用，應(yīng)力遠(yuǎn)小于屈服點就斷裂 ——疲勞。 布氏硬度試驗示意圖 25 常用硬度指標(biāo)： 布氏硬度（ HBS)。 各種鋼材近乎為 μ = 。 性能特點 : .硬，脆 ； .在一定條件下可以分解 （ 3）滲碳體（ C） 游離石墨 +鐵。 F——沸騰鋼 —GB15098規(guī)定使用材料 55 （ 2） .優(yōu)質(zhì)碳素鋼 特點： 含硫 、 磷等雜質(zhì)較少 ，均 %， 雜質(zhì)少，組織均勻，表面質(zhì)量好。 效果 ：強(qiáng)度、塑性、韌性均提高 。 低合金鋼 67 碳素鋼與低合金鋼比較 類別 品種 ?b (MPa) ?s (MPa) σS/σb 使用溫度 （ ℃ ） 碳素鋼 Q235A 20 400 400 240 250 0～ 350 19～ 475 低合金鋼 16Mn 15MnV 520 540 360 400 40～ 475 45～ 450 68 ：板，管，圓鋼等型材。 73 鉻的作用： ——能提高耐腐蝕性能 。 ——碳鋼在高溫下強(qiáng)度和抗氧化性均下降 。 ? 普通碳鋼在低溫下（ 20℃ 以下 ）變脆，沖擊韌性顯著下降。 用場：深冷裝置；密封墊片。 特點： 1）良好的耐腐蝕性能； 2）一定的機(jī)械強(qiáng)度； 3）密度不大； 4）價格較低。與氫在鋼中的溶解度成正比。 105 裂紋擴(kuò)展應(yīng)力腐蝕： 106 金屬腐蝕破壞的形式 危險性較小， 壁厚有保證即可。 （ 3） 1Cr18Ni9Ti 鋼材使用溫度不高于500℃ 時，許用應(yīng)力按 0Cr18Ni10Ti 選取 。 107 金屬設(shè)備的防腐措施 1）金屬保護(hù)層 ——電鍍，噴鍍，襯里等。又提供氫和甲烷聚集條件，加重氫侵蝕 ——鋼材組織成為網(wǎng)格。 用途：設(shè)備防腐 常用涂料： ? 防銹漆； ? 底漆； ? 大漆； ? 環(huán)氧樹脂漆； ? 酚醛樹脂漆。 86 ——銅與鋅的合金。 如 16MnDR,09MnNiDR等。 ——