【精品文档】化工设备设计基础薄壁容器设计34345.pptx

碳（C）l 硫（S）l 磷（P）l 锰（Mn）l 硅（Si）一、化学成分7-1 金属材料的基本性能1化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 导热系数 l 线膨胀系数 l 密度 l 熔点 l 导电性 l 弹性模量二、物理性能2化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 弹性和塑性 弹性 塑性 一般机器与设备在正常工作时都限制材料只发生弹性变形 由于容器制造过程中采用冷弯成型工艺，所以要求材料必须具备充分的塑性 材料在外力作用下产生变形，当外力去除后又能恢复原来形状的性能在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力三、机械性能3化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 塑性指标p 断后伸长率（延伸率）p 断面收缩率三、机械性能4化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 强度 抗拉强度 屈服强度 持久强度 蠕变极限 疲劳极限 硬度衡量材料抵抗外载荷能力大小的力学指标Rm上屈服强度ReH下屈服强度ReL布氏硬度HB洛氏硬度HR 维氏硬度HV三、机械性能5化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 韧性 冲击韧性 断裂韧性 无塑性转变温度 材料对缺口或裂纹敏感程度的反映，用来衡量材料的抗裂纹扩展能力冲击功应力强度因子临界值KIC裂纹尖端张开位移临界值c三、机械性能6化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 温度对材料机械性能的影响 材料性能随温度的变化三、机械性能7化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 温度对材料机械性能的影响 应力松弛 冷脆应力随时间而降低的现象 材料在低温下，机械强度往往升高，而它的冲击韧性值则陡降，材料由塑性转变为脆性的现象三、机械性能8化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 材料抵抗周围介质对其腐蚀破坏的能力l 材料腐蚀问题直接关系着设备的使用寿命、产品质量、产品产量和环境污染等l 耐腐蚀性通常用腐蚀速度表示l 当腐蚀速度在0.1mm/年以下时，认为材料是耐腐蚀的l 金属材料在不同的介质中有不同的腐蚀速度四、耐腐蚀性能9化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 可焊性l 可锻性l 切削性l 成型工艺性l 铸造性l 热处理性能五、工艺性能10化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 热处理l 将钢在固态范围内，施加不同的加热、保温和冷却过程，以改变其组织结构，实现改变其性能的一种工艺l 作用 改进钢的加工性能 显著提高机械性能 增加零件的强度和寿命五、工艺性能11化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 热处理方法 退火 正火 淬火 回火 调质处理（淬火高温回火）固溶处理 化学热处理 p 渗碳p 氮化p 氰化五、工艺性能12化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 碳素钢的分类及牌号 工业纯铁 低碳钢 中碳钢 高碳钢 铸铁l 按含碳量分类7-2 碳素钢13化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 按冶炼方法分类 平炉 转炉 电炉l 按脱氧程度和浇铸制度不同 沸腾钢 镇静钢 半镇静钢7-2 碳素钢14化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 按品质分类 普通碳素钢p Q235-AF p Q235-A p Q235-B p Q235-CQ“屈”235屈服强度值，MPaA（B、C、D）质量等级F沸腾钢b半沸腾钢Z镇静钢TZ特殊镇静钢7-2 碳素钢15化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 按品质分类 优质碳素钢p低碳钢 08 10 15 20 25p中碳钢 30 35 40 45 50 55 60p高碳钢 60 65 70 80 85p牌号表示方法两位数字 表示脱氧方法的字母数字 含碳量万分数字母只在沸腾钢时注出7-2 碳素钢16化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 碳钢的性能和使用l 碳钢的机械性能l 碳钢的工艺性能l 碳钢的耐腐蚀性能l 碳钢的使用7-2 碳素钢17化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 合金元素的作用 铬（Cr）锰（Mn）镍（Ni）硅（Si）铝（Al）钼（Mo）钒（V）钛（Ti）硼（B）钨（W）稀土元素（Re）7-3 合金钢18化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 合金钢的分类、牌号、性能及用途l 按化学成分低合金钢中合金钢高合金钢合金元素总含量不大于5%合金元素总含量不大于510%合金元素总含量大于10%7-3 合金钢19化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 合金钢的分类、牌号、性能及用途l 按用途普通低合金钢合金结构钢不锈钢及不锈耐酸钢耐热钢7-3 合金钢20化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 普通低合金钢p 在普通碳素钢的基础上加入少量合金元素（锰、硅、钒、钛、铌及稀土元素）p 比碳素钢强度高p 耐低温、耐腐蚀、耐磨性优于碳素钢p 加工、焊接性能好p 生产成本和碳素钢相近p 化工容器、锅炉、管道中广泛使用7-3 合金钢21化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料p 牌号表示方法 平均含碳量万分数 合金元素符号 平均合金元素含量百分数平均含碳量小于千分之一“0”平均含碳量小于万分之三“00”平均合金含量小于1.5%不标注平均合金含量1.52.49%“2”平均合金含量2.53.49%“3”，依此类推压力容器用普通低合金钢牌号后加“R”低温用钢牌号后加“D”7-3 合金钢22化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 合金结构钢p 在优质碳素钢的基础上加入适量的一种或几种合金元素p 综合性能优于优质碳素钢p 强度、韧性、耐磨性显著提高p 广泛用于制造各种重要的机器零件和工程结构p 牌号表示方法与普通低合金钢相同7-3 合金钢23化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 不锈钢及不锈耐酸钢p 在空气、水及一些弱腐蚀性介质中能耐腐蚀的合金钢叫不锈钢p 在酸和其它强腐蚀性介质中耐腐蚀的合金钢叫不锈耐酸钢p 不锈钢和不锈耐酸钢统称不锈钢p 不锈钢中的主要合金因素是铬、镍、锰、钼、钛等p 按组织构成分为奥氏体、铁素体、马氏体及奥氏体+铁素体双相不锈钢p 化工设备使用最多的是铬镍奥氏体不锈钢p 具有优良的耐蚀性和良好的热塑性、冷变形能力和可焊性p 牌号表示方法与普通低合金钢类似，含碳量以千分数表示7-3 合金钢24化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 耐热钢p 高温设备要求材料在高温下具有良好的化学稳定性与热强性p 化学稳定性主要是指钢材抵抗高温气体腐蚀的能力p 热强性是指在高温下钢材具有较高强度的能力p 主要合金元素有铬、钼、钒、钛、硅、铝等p 牌号表示方法与不锈钢相同7-3 合金钢25化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 碳素钢钢板l Q235-B容器设计压力p1.6MPa钢板使用温度为0350用于壳体时，钢板厚度不大于20mm不得用于毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器7-4 压力容器用钢板26化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l Q235-C 容器设计压力p2.5MPa 钢板使用温度为0400 用于壳体时，钢板厚度不大于30mml 20R7-4 压力容器用钢板27化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 低合金钢钢板l 16MnRl 15MnVRl 15MnNbRl 18MnMoNbRl 13MnNiMoNbRl 07MnCrMoVRl 16MnDRl 07MnNiCrMoVDRl 15MnNiDRl 09MnNiDRl 15CrMoRl 14Cr1MoR7-4 压力容器用钢板28化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 高合金钢钢板l 0Cr13All 0Cr13l 0Cr18Ni9l 0Cr18Ni10Til 0Cr17Ni12Mo2l 0Cr18Ni12Mo2Til 0Cr19Ni13Mo3l 00Cr19Ni10l 00Cr17Ni14Mo2l 00Cr19Ni13Mo3l 00Cr18Ni5Mo3Si27-4 压力容器用钢板29化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 从化学成分上看，铸铁和碳钢一样也是铁碳合金，只是铸铁中碳与硅的含量均高于钢，对硫和磷等杂质的控制也比钢要松一些。l 铸铁中也可溶入某些合金元素形成合金铸铁。l 从组织结构上看，铸铁是由钢的基体和散布在其中的石墨所组成。l 铸铁的性能，尤其是抗拉强度、塑性等，主要由金属基体的组织以及非金属石墨的形状、大小和分布情况来决定。7-5 铸 铁30化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 铸铁的分类l 普通铸铁 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁l 合金铸铁 耐蚀铸铁 耐热铸铁 耐磨铸铁7-5 铸 铁31化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 压力容器用铸铁的要求l 必须在相应的国家标准范围内选用，并应在产品质量证明书中注明铸造选用的材料牌号。l 设计压力和设计温度应符合下列规定：灰铸铁制压力容器的设计压力不得大于0.8MPa，设计温度为0250；可锻铸铁和球墨铸铁制压力容器的设计压力不得大于1.6MPa，设计温度为-10350。7-5 铸 铁32化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 压力容器用铸铁的要求l 不得用于盛装毒性程度为极度、高度或中度危害介质，以及设计压力大于等于1.5MPa的易燃介质压力容器的受压元件，也不得用于管壳式余热锅炉的受压元件和移动式压力容器的受压元件。7-5 铸 铁33化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 常用铸铁牌号l 灰铸铁 HT100 HT150 HT200 HT250 HT300 HT350l 球墨铸铁 QT400-18 QT400-15 QT450-10 QT500-7 QT600-3 QT700-2 QT800-2 QT900-27-5 铸 铁34化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 常用铸铁牌号l 可锻铸铁 KTH300-06 KTH330-08 KTH350-10 KTH370-12 KTZ450-06 KTZ550-04 KTZ650-02 KTZ700-027-5 铸 铁35化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 具有良好的耐腐蚀性能和低温性能7-6 有色金属36化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 纯铜具有高的导电性、导热性、塑性、冷韧性在低温时可保持较高的塑性和冲击韧性在大气、水及中性盐、苛性碱中相当稳定在氨和铵盐及各种浓度的硝酸中不耐腐蚀强度低冷加工后强度、硬度提高，但塑性下降铜及铜合金37化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料纯铜 T1 T2 T3无氧铜 TU1 TU2磷脱氧铜 TP1 TP2银铜 TAg0.1加工铜的牌号38化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料黄铜 铜+锌p铸造性能好；耐腐蚀性略高于纯铜；在中性、弱酸性介质中，因锌易溶解而被腐蚀p普通黄铜牌号 H96 H90 H85 H80 H70 H68 H65 H63 H62 H59p特种黄铜 为了提高和改善普通黄铜的某些性能而在Cn-Zn合金中加入少量其它元素组成多元铜合金p特种黄铜可分为锡黄铜、铅黄铜、铝黄铜、铁黄铜、镍黄铜、锰黄铜、硅黄铜铜合金39化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 用除锌和镍以外的元素作为主要合金元素与铜组成的合金p青铜的强度、硬度、铸造性、耐腐蚀性都较高，常用来铸造耐腐蚀和耐磨零件，如泵壳、阀门、齿轮、轴瓦、蜗轮等p青铜可分为锡青铜、铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜等青铜40化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 铜+镍p只由铜镍组成的二元合金称普通白铜p在普通白铜内加入铁、锌、铝、锰等合金元素后得到的合金分别称为铁白铜、锌白铜、铝白铜和锰白铜p白铜的耐腐蚀性与纯铜类似p化工生产使用较多的是B30、BFe30-1-1、BFe10-1-1。它们主要用作冷凝器、换热器和各种耐腐蚀零件白铜41化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 密度小 导电性、导热性、塑性、冷韧性好 极好的耐腐蚀性 强度低，但经冷变形后强度会提高 能承受各种压力加工 含有卤素离子的盐类、氢氟酸以及碱溶液都会破坏铝表面的保护膜铝及铝合金42化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 纯铝在化工中广泛应用于制造硝酸、含硫石油工业、橡胶硫化和含硫的药剂等生产所用设备（反应器、换热器、槽车、管件），也用于食品和制药工业中要求耐腐蚀而不要求强度的用品。1060(L2)1050A(L3)1035(L4)纯铝43化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 防绣铝（铝、锰、镁合金）可制造各式容器、换热器，代替铜制造深冷设备 5A05(LF5)5A12(LF12)l 硬铝（铝、铜、镁合金），耐腐蚀性好，强度高，常以硬铝棒料制作受力零件，如深冷设备上的螺栓等 2A04(LY4)2A12(LY12)l 铝及铝合金用于压力容器受压元件应符合下列要求设计压力不应大于8MPa，设计温度范围为-269200设计温度大于65时，一般不选用含镁量大于3%的铝合金纯铝44化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 强度低，硬度低，密度大，再结晶温度低，熔点低，导热性差 在硫酸、大气中有很高的耐腐蚀性 有毒，价格高 在生产上多被非金属材料代替铅及铅合金45化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 纯铅 铅不耐磨，非常软，不宜单独作化工设备，只能作衬里 耐硫酸、亚硫酸、浓度小于85%的磷酸、铬酸、氢氟酸等介质腐蚀，不耐蚁酸、醋酸、硝酸和碱溶液等介质的腐蚀 Pb4用作设备衬里 Pb6用于管道接头铅及铅合金46化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 铅中加锑，可增加铅的硬度、强度和在硫酸中的稳定性 铅锑合金称为硬铅，可制作硫酸工业用的泵、阀门、管道等 常用牌号：PbSb4 PbSb6 PbSb8铅合金47化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料 强度高，塑性、冷韧性好 在许多介质中有很好的耐腐蚀性：p各种温度、任何浓度的碱溶液和各种熔碱p干燥或潮湿的大气p氨气和氨的稀溶液p氯化物、硫酸盐、硝酸盐的溶液p大多数有机酸p染料、皂液、糖等介质 在含硫气体、浓氨水和强烈充气氨溶液、含氧酸和盐酸等介质中不耐腐蚀镍及镍合金48化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 纯镍 镍很稀贵，在化工上主要用于制造碱性介质设备（如苛性碱的蒸发设备），以及铁离子在反应过程中会发生催化影响而不能采用不锈钢的那些过程设备（如有机合成设备等）常用牌号：N6镍及镍合金49化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 镍合金（耐蚀合金）镍铜合金（蒙乃尔合金系列）pNCu40-2-2pNCu28-2.5-1.5p在大气、淡水和流动海水、强碱中均有优良的耐蚀性能p在非氧化型无机酸和大多数有机酸中有一定的耐蚀能力p在强氧化性溶剂和静止海水中不耐蚀镍及镍合金50化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料p Ni65Mo28FeV（Hastelloy B）p Ni70Mo28（Hastelloy B-2）p 在大气和淡水中耐蚀，海水中易产生点蚀，对还原性介质有良好的耐蚀性p 在磷酸、硫酸、氢氟酸中有良好的耐蚀性，对盐酸亦耐蚀 镍铬钼合金p Ni60Cr15Mo16W4（Hastelloy C-276）p 在氧化性气氛中可工作到1040，在还原性介质中亦有良好的耐蚀性镍钼合金51化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 非金属材料具有优良的耐腐蚀性能l 单独作结构材料l 金属设备的涂层、衬里l 密封材料7-7 非金属材料52化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 聚氯乙稀塑料l 耐酸酚醛塑料l 聚乙烯塑料l 聚四氟乙烯塑料l 玻璃钢l 涂料有机非金属材料53化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料l 化工陶瓷l 化工搪瓷l 砖板衬里l 耐热玻璃l 不透性石墨无机非金属材料54化工设备设计基础薄壁容器设计化工设备设计基础第七章 化工设备常用材料谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH