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1、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,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能力。,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。,常温拉应力下
2、20号钢的拉抻试验,l0=10d0,l0= 5d0,或,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。,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，叫作抗拉强度。,2、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 断面收缩率,3、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,4、硬度： 金属材料抵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（
3、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。,1.2 材料的性能,5.蠕变：在高温和长期静载作用下，即使构件上的应力不变，塑性变形却随时间而缓慢增加，直至破坏。,注意：应力没增加，杆自己在变长！,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.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之比，以表示。对于各种钢材它近乎为一个常数，即0.3。,三、化学性能,1、耐腐蚀性 金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各种电解液侵蚀的抵抗能力叫做耐
4、腐蚀性。 2、抗氧化性 在现代工业生产中的许多高温化工设备，在高温工作条件下，不仅有自由氧的氧化腐蚀过程，还有其他气体介质如水蒸气，CO2、SO2等的氧化腐蚀作用，因此锅炉给水中的含氧量和其他介质中的硫及其他杂质的含量对钢的氧化是有一定影响的。,金属和合金的工艺性能是指铸造性、可锻性、可 焊性、切削加工性、热处理性能等直接影响化工 设备和零部件的制造工艺方法，也是选择材料时 必须考虑的因素。 良好的冷热加工性能 良好的焊接性能,四、加工工艺性能,第三节 金属材料的分类及牌号,一、分类,1、金属的分类,铸造生铁,金属,黑色金属,有色金属,生铁,钢,炼钢生铁,合金生铁,铜及其合金,轻金属及其合金,
5、其它有色及其合金,纯铜（紫铜）,铜锌合金（黄铜）,铜锡合金（锡青铜）,无锡合金（铝青铜等）,铝及铝合金,钛及钛合金,镁及镁合金,铅、锡及其合金,锌及其合金,镍、钴及其合金,2、钢的分类,二、钢铁牌号及表示方法（GB/T221-2000）,1、碳素结构钢：,1）普通碳素结构钢（GB700-88） 代表钢材屈服点的字母 屈服点的数值 材料质量等级符号 脱氧方法符号， 常用Q235B，Q235C，Q235AF 2）优质碳素结构钢（GB711-88） 较普通碳素结构含S、P量较少，表面质量较好。 常用10、15 、20g、20R和20等。,表1-2 压力容器用碳素钢镇静钢板的适用范围表,二、钢铁牌号及
6、表示方法（GB/T221-2000）,2、合金（高强度）钢 在碳素钢的基础上加入少量合金元素。 特别：锅炉钢和容器钢 主要用于壳体或锅炉承压元件。 如16MnR，15MnVR，18MnMoNb等。 性能指标等见附录。,二、钢铁牌号及表示方法：,3、特殊性能钢 主要指不锈耐酸钢 铬不锈钢，如1Cr13 铬镍不锈钢，如0Cr18Ni9 节镍不锈钢,三、有色金属,铝良好的导电、导热性，耐浓硝酸 换热器，塔，深冷设备 铜良好的导电性，低温韧性好 蒸发器、蛇管、垫片等 铅能防辐射，耐稀硫酸等 制作衬里,第四节 化工设备的腐蚀及防腐,一、金属的腐蚀 1.定义： 金属与周围介质发生化学或电化学作用而引起的破
7、坏现象。 2.类型（腐蚀过程有无电流产生） 1）化学腐蚀（如氢腐蚀） 2）电化学腐蚀（如晶间腐蚀，应力腐蚀）,二、常见腐蚀类型,1. 氢腐蚀 氢气在较低温度和压力(200，5.0MPa)下 对普通碳钢及低合金钢不会有明显的腐蚀，但是 在高温高压下则会对它们产生腐蚀，结果使材料 的机械强度和塑性显著下降，甚至损坏，这种现 象常称为“氢腐蚀”。,三、金属设备的防腐措施,1. 衬覆保护层 金属保护层、非金属保护层 2. 电化学保护 阴极保护(牺牲阳极保护)、阳极保护 3. 添加缓蚀剂 缓蚀剂要求严格，必须根据设备所处的具体操 作条件通过试验来确定,第五节 化工设备材料的选择,一、选材的一般原则 遵循标准 根据钢材的选用范围 经济性 综合考虑：压力、温度和介质,