化工设备使用与维护第一章.ppt

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1、化工设备使用与维护化工设备使用与维护任课老师：朱婷婷任课老师：朱婷婷联系方式：联系方式：1561583724315615837243第一页，编辑于星期六：十八点 三十五分。课程性质课程性质 本课程是化工类专业的一门专业核心课程，课程的主要内容包括化工设备基础知识，化工生产中常用的换热设备、塔设备、反应设备、管道和阀门、泵、压缩机、离心机等设备的使用与维护，典型化工设备的运行管理。第二页，编辑于星期六：十八点 三十五分。课程目标课程目标1了解相关化工设备的选材、结构、主要工艺参数、工作原理、基本操作、日常维护以及异常工况判断与处理、检修；2能够根据各类化工设备的结构特点，根据工艺特点正确对化工设

2、备进行选型；3能根据不同化工设备操作规程，进行常见化工设备的安全、规范操作；4能针对生产过程中设备异常工况，进行及时判断与应急处理；5能根据设备维护知识，进行常见化工设备的日常维护与检修。第三页，编辑于星期六：十八点 三十五分。学习方法学习方法切忌死记硬背，要学会方法，融会贯通课前预习，课后复习完成一定数量的习题第四页，编辑于星期六：十八点 三十五分。参考书目参考书目（1 1）教材）教材马秉骞主编，马秉骞主编，化工设备使用与维护，高等教育出版社化工设备使用与维护，高等教育出版社（2 2）参考书）参考书陈炳和主编，化学反应过程与设备，化学工业出版社陈炳和主编，化学反应过程与设备，化学工业出版社王

3、绍良主编，化工设备基础，化学工业出版社王绍良主编，化工设备基础，化学工业出版社郑端阳主编，化工机械检修实训指导，化学工业出版社郑端阳主编，化工机械检修实训指导，化学工业出版社第五页，编辑于星期六：十八点 三十五分。课程考核课程考核 总总成成绩绩=理理论论(85)+实实践践(15)，其其中中理理论论成成绩绩中中平平时时成成绩绩占占15%，期期末末成成绩绩占占85%平平时时成成绩绩：出出勤勤率率、课课堂堂笔笔记记、上上课课回回答答问题和作业完成情况等。问题和作业完成情况等。第六页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备概述化工设备概述化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类1化工设备常用材料化工

4、设备常用材料2化工设备的腐蚀与防护化工设备的腐蚀与防护3第七页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类一、化工设备在化工生产中的应用一、化工设备在化工生产中的应用化工过程：对原料进行化学和物理加工，以获得有利产品的过程。设备：完成某种单元过程的装置。第八页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类第九页，编辑于星期六：十八点 三十五分。甲醛生产甲醛生产甲醚甲醚空空 气气 压压 缩缩 机机反反 应应 器器吸吸 收收 塔塔离离子子交交换换塔塔甲甲醛醛成成品品 反反应应 传传热热 压压缩缩 分分离离 离离子子交交换换 压压 缩缩 机机

5、冷冷 却却 塔塔化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类第十页，编辑于星期六：十八点 三十五分。甲醇生产甲醇生产二氧化碳二氧化碳水水 蒸蒸 汽汽天然气天然气 压压 缩缩 机机转转 化化 炉炉冷冷却却塔塔合合成成反反应应器器分分 馏馏 塔塔冷冷 凝凝 塔塔甲甲 醇醇 反反 应应 传传 热热 压压 缩缩 反反 应应 分分 离离 传传 热热化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类第十一页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类二、化工设备的类型流体输送设备（泵、鼓风机、压缩机、配套管件及阀门）加热设备（管式加热炉）换热设备（加热器、换热器、冷凝器、冷却器、再沸器）传

6、质设备（精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔）反应设备（夹套式搅拌反应器）储存设备（立式储罐、卧式储罐、球形储罐）第十二页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类第十三页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类离心泵离心泵第十四页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类 管式加热炉管式加热炉第十五页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类换热器换热器第十六页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类精馏塔精馏塔第十七页，编辑于星期六：

7、十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类反应釜反应釜第十八页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类储存容器储存容器 立式储罐立式储罐 卧式储罐卧式储罐第十九页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类方形容器方形容器 球形容器球形容器 第二十页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类三、化工生产对化工设备的要求三、化工生产对化工设备的要求化工化工设备设备的的使用使用环环境境压压力力 真空真空低低压压中中压压 高高压压超高超高压压温度温度 低温低温中温中温高温高温介介质质 有毒

8、、有毒、易燃易燃、剧剧毒毒第二十一页，编辑于星期六：十八点 三十五分。事事故故造造成成的的污污染染使使哈哈尔尔滨滨市市停停水水三天三天。实例 吉林石化双苯厂发生爆炸2005年11月13日中石油吉林石化公司双苯厂苯胺装置发生爆炸 着火事故。事故共造成造成6人死亡，2人重伤，21人轻伤。事故发生后，疏散群众达1万多人。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类第二十二页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类第二十三页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类第二十四页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应

9、用与分类第二十五页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的应用与分类化工设备的应用与分类1 1、工艺性能要求、工艺性能要求（1）达到工艺指标（2）生产效率高、消耗低2 2、安全性能要求、安全性能要求（1）足够的强度（2）足够的刚度（3）良好的韧性（4）可靠的密封性（5）良好的抗腐蚀性 3 3、使用和经济性能要求、使用和经济性能要求（1）操作、控制、维护简便（2）结构合理，制造简单（3）环境保护要求第二十六页，编辑于星期六：十八点 三十五分。一、材料性能一、材料性能 在在外外力力作作用用下下不不产产生生超超过过允允许许的的变变形形或或不不被被破坏的能力。破坏的能力。如：如：弹性弹性、塑性塑性

10、、强度强度、硬度硬度和和韧性韧性等指标等指标。化工设备常用材料化工设备常用材料1 1、力学力学性能性能第二十七页，编辑于星期六：十八点 三十五分。常温拉应力下20号钢的拉抻试验 l0=10d0l0=5d0或或1.材料的弹性和刚度化工设备常用材料化工设备常用材料第二十八页，编辑于星期六：十八点 三十五分。正比阶段，A点对应的应力为比例极限，用Rp表示，材料服从胡克定律=E。斜率tan=E=/称为材料的弹性模量，反映了材料抵抗弹性变形的能力，即刚度。E值越大，材料的刚度也越大，越不容易发生弹性变形；E值越小，材料的弹性越好，越容易发生弹性变形OA：化工设备常用材料化工设备常用材料第二十九页，编辑于

11、星期六：十八点 三十五分。弹性阶段，A点对应的应力为弹性极限，用Re表示，不再服从胡克定律，但变形仍是弹性的。试件在外力作用下，发生了变形，而当外力消除以后变形也随之消失，试件恢复到原来的形状，不会产生永久性的变形，这种性质为材料的弹性。OA：化工设备常用材料化工设备常用材料第三十页，编辑于星期六：十八点 三十五分。金属材料承受载荷作用，金属材料承受载荷作用，当载荷不再增加或缓慢增当载荷不再增加或缓慢增加时，仍继续发生明显的加时，仍继续发生明显的塑性变形，这种现象就称塑性变形，这种现象就称为屈服。为屈服。2、强强度度：固固体体材材料料在在外外力力作作用用下下抵抵抗抗产产生生塑塑性性变变形形和断

12、裂的特性。和断裂的特性。持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n化工设备常用材料化工设备常用材料第三十一页，编辑于星期六：十八点 三十五分。从开始加载到发生断裂所能从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值，叫做抗达到的最大应力值，叫做抗拉强度拉强度 开始出现塑性变形时的应力，开始出现塑性变形时的应力，称为称为“屈服点屈服点”s ss s sb第三十二页，编辑于星期六：十八点 三十五分。金属在拉伸条件下，金属在拉伸条件下，从开始加载到发生从开始加载到发生断裂所能承受的最断裂所能承受的最大应力值，叫作抗大应力值，叫作抗拉强度。拉强度。持久

13、强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n2、强强度度：固固体体材材料料在在外外力力作作用用下下抵抵抗抗产产生生塑塑性性变变形形和断裂的特性。和断裂的特性。化工设备常用材料化工设备常用材料第三十三页，编辑于星期六：十八点 三十五分。材料在高温下，在一材料在高温下，在一定的应力下，抵抗发定的应力下，抵抗发生缓慢塑性变形的能生缓慢塑性变形的能力。力。持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n2、强强度度：固固体体材材料料在在外外力力作作用用下下抵抵抗抗产产生生塑塑性性变变形和断裂的特性。

14、形和断裂的特性。化工设备常用材料化工设备常用材料第三十四页，编辑于星期六：十八点 三十五分。材料在高温下，抵抗材料在高温下，抵抗发生断裂的能力。发生断裂的能力。持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n2、强强度度：固固体体材材料料在在外外力力作作用用下下抵抵抗抗产产生生塑塑性性变变形形和和断裂的特性。断裂的特性。化工设备常用材料化工设备常用材料第三十五页，编辑于星期六：十八点 三十五分。材料在材料在交变载荷交变载荷作用下，会作用下，会在远低于材料本身的屈服点在远低于材料本身的屈服点时就已经断裂了，这种现象时就已经断裂了，这种现象就是疲

15、劳。我们把经过就是疲劳。我们把经过106108次次循环试验而不发循环试验而不发生断裂的最大应力，作为生断裂的最大应力，作为疲劳强度。疲劳强度。持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n2、强强度度：固固体体材材料料在在外外力力作作用用下下抵抵抗抗产产生生塑塑性性变变形形和和断裂的特性。断裂的特性。化工设备常用材料化工设备常用材料第三十六页，编辑于星期六：十八点 三十五分。3 3、塑性塑性：金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。力。主要有两个塑性指标：主要有两个塑性指标：延伸率延伸率断面收缩率断面

16、收缩率化工设备常用材料化工设备常用材料第三十七页，编辑于星期六：十八点 三十五分。4、韧性：、韧性：表示材料弹塑性变形为断裂全过程吸收能量的能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。力，也就是材料抵抗裂纹扩展的能力。承受承受静静载荷抗裂纹扩展的能力载荷抗裂纹扩展的能力 缺口敏感性缺口敏感性承受承受动动载荷时抗裂纹的能力载荷时抗裂纹的能力 冲击韧性冲击韧性化工设备常用材料化工设备常用材料第三十八页，编辑于星期六：十八点 三十五分。（1 1）冲击韧度）冲击韧度 冲击功冲击功冲击韧度冲击韧度化工设备常用材料化工设备常用材料第三十九页，编辑于星期六：十八点 三十五分

17、。注意！注意！韧性是材料在外加动载荷韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。韧性高的材料，一般变形的能力。韧性高的材料，一般都有较高的塑性指标；但塑性较高都有较高的塑性指标；但塑性较高的材料，却不一定都有高的韧性。的材料，却不一定都有高的韧性。其所以如此，就是因为静载荷下能其所以如此，就是因为静载荷下能够缓慢塑性变形的材料，在动载荷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。下不一定能迅速塑性变形。化工设备常用材料化工设备常用材料第四十页，编辑于星期六：十八点 三十五分。（2）缺口敏感性）缺口敏感性指在带有一定应力集中的缺口条件下

18、，并且在静载荷作用条件下，指在带有一定应力集中的缺口条件下，并且在静载荷作用条件下，抵抗裂纹扩展的能力。抵抗裂纹扩展的能力。图图 冲击试验的标准试样冲击试验的标准试样10281055R1(a)U型缺口型缺口104581055R0.25(a)V型缺口型缺口化工设备常用材料化工设备常用材料第四十一页，编辑于星期六：十八点 三十五分。5、硬度：硬度：金金属属材材料料抵抵抗抗其其它它更更硬硬的的物物体体压压入入其其内内的的能能力力。表表示示金金属属材材料料在在一一个个小小的的体体积积范范围围内内抵抵抗抗弹弹性性变变形形、塑性变形或破断的能力。塑性变形或破断的能力。布布氏氏硬硬度度HB（一一般般在在HB

19、450以以上上就就不不能能使使用用)、洛洛氏氏硬硬度度HR(可可以以用用于于硬硬度度很很高高的的材材料料)、维维氏氏硬硬度度HV(比比洛洛氏氏硬硬度度更更适适合合于于测测定定极极薄薄试样的硬度试样的硬度)，显微硬度。，显微硬度。化工设备常用材料化工设备常用材料第四十二页，编辑于星期六：十八点 三十五分。材材料料的的力力学学性性能能所所包包括括的的强强度度、塑塑性性、韧韧性性、硬硬度度四四个个指指标标中，强度和塑性占主导地位，但使用时要考虑温度的变化。中，强度和塑性占主导地位，但使用时要考虑温度的变化。T T 6、温度温度化工设备常用材料化工设备常用材料第四十三页，编辑于星期六：十八点 三十五分

20、。金金属属和和合合金金加加工工工工艺艺性性能能是是指指在在保保证证加加工工质质量的前提下加工过程的难易程度。量的前提下加工过程的难易程度。工工艺艺性性能能主主要要有有：可可焊焊性性能能、锻锻造造性性能能、可可断断性性能能、切切削削加加工工性性能能、热热处处理理性性能能等等。这这些些性性能能直直接接影影响响化化工工设设备备和和零零部部件件的的制制造造工工艺艺方方法，也是选择材料时必须考虑的因素。法，也是选择材料时必须考虑的因素。2 2、工艺性能、工艺性能化工设备常用材料化工设备常用材料第四十四页，编辑于星期六：十八点 三十五分。可可焊焊性性能能母母材材及及焊焊剂剂熔熔融融状状态态的的流流动动性性

21、、凝凝固固收收缩率、热塑性等；缩率、热塑性等；铸造性能铸造性能流动性、凝固收缩率等；流动性、凝固收缩率等；可锻性能可锻性能抗热裂性、抗氧化性、热塑性等；抗热裂性、抗氧化性、热塑性等；切削加工性能切削加工性能热处理性能热处理性能化工设备常用材料化工设备常用材料第四十五页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备常用材料化工设备常用材料第四十六页，编辑于星期六：十八点 三十五分。第四十七页，编辑于星期六：十八点 三十五分。第四十八页，编辑于星期六：十八点 三十五分。第四十九页，编辑于星期六：十八点 三十五分。第五十页，编辑于星期六：十八点 三十五分。3 3、物理性能、物理性能（1 1）热膨胀性）热

22、膨胀性 金金属属及及合合金金受受热热时时，一一般般来来说说体体积积都都要要胀胀大大，这这一特性称为热膨胀性。一特性称为热膨胀性。（2 2）弹性模数与泊桑比）弹性模数与泊桑比 弹弹性性模模数数是是材材料料在在弹弹性性变变形形范范围围内内，应应力力和和应应变变成成正正比比，其其比比例例系系数数称称为为弹弹性性模模数数。用用以以衡衡量量材材料料产产生生弹性变形难易程度。弹性变形难易程度。泊泊桑桑比比是是拉拉伸伸实实验验中中试试件件单单位位横横向向收收缩缩与与单单位位纵纵向向伸伸长长之之比比。对对于于各各种种钢钢材材它它近近乎乎为为一一个个常常数数约约为为0.30.3。化工设备常用材料化工设备常用材料

23、第五十一页，编辑于星期六：十八点 三十五分。4 4、化学性能、化学性能（1 1）耐腐蚀性）耐腐蚀性 金金属属和和合合金金对对周周围围介介质质，如如大大气气、水水汽汽、各各种种电电解质溶液侵蚀的抵抗能力叫做耐腐蚀性。解质溶液侵蚀的抵抗能力叫做耐腐蚀性。（2 2）抗氧化性）抗氧化性 金金属属和和合合金金抵抵抗抗自自由由氧氧和和其其它它气气体体介介质质如如水水蒸蒸气气、二二氧化碳、二氧化硫等的腐蚀能力。氧化碳、二氧化硫等的腐蚀能力。化工设备常用材料化工设备常用材料第五十二页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备常用材料化工设备常用材料二、化工设备常用的金属材料二、化工设备常用的金属材料金属材料复

24、合材料非金属材料应用材料应用材料金属元素或以金属元素为主形成的、具有金属特性的物质由两种或两种以上不同性质或不同组织的材料组合而成的材料除金属材料和复合材料以外的所有材料第五十三页，编辑于星期六：十八点 三十五分。1、金属的分类铸造生铁铸造生铁金属金属黑色金属黑色金属有色金属有色金属生铁生铁钢钢炼钢生铁炼钢生铁合金生铁合金生铁铜及其合金铜及其合金轻金属及其合金轻金属及其合金其它有色及其合金其它有色及其合金纯铜（紫铜）纯铜（紫铜）铜锌合金（黄铜）铜锌合金（黄铜）铜锡合金（锡青铜）铜锡合金（锡青铜）无锡合金（铝青铜等）无锡合金（铝青铜等）铝及铝合金铝及铝合金钛及钛合金钛及钛合金镁及镁合金镁及镁合金

25、铅、锡及其合金铅、锡及其合金锌及其合金锌及其合金镍、钴及其合金镍、钴及其合金化工设备常用材料化工设备常用材料第五十四页，编辑于星期六：十八点 三十五分。1.碳钢碳钢 工业上使用的金属材料大多是由金属与金属、金属与非金属熔合工业上使用的金属材料大多是由金属与金属、金属与非金属熔合在一起的合金。以铁为主，碳的质量分数小于在一起的合金。以铁为主，碳的质量分数小于2.11%并含有少量的锰、并含有少量的锰、硅、硫、磷等元素的合金称为碳钢或非合金钢。硅、硫、磷等元素的合金称为碳钢或非合金钢。中碳钢中碳钢低碳钢低碳钢高碳钢高碳钢高碳钢高碳钢碳的质量分数小于碳的质量分数小于0.25%大于大于0.25%小于小于

26、0.60%碳的质量分数大于碳的质量分数大于0.60%化工设备常用材料化工设备常用材料第五十五页，编辑于星期六：十八点 三十五分。3)磷磷(P)来源来源矿矿石。石。作作用用溶溶于于铁铁素素体体，使使钢钢材材常常温温下下脆脆性性增增加加，塑塑性、性、韧韧性下降，即所性下降，即所谓谓“冷脆性冷脆性”。有害元素！有害元素！4)氢氢(H)来来源源钢钢由由高高温温奥奥氏氏体体冷冷至至常常温温时时，氢氢的的溶溶解解度度降降低低，来来不不及及到到钢钢的的表表面面逸逸出出而而积积聚聚，并并产产生生高高压压力力，在在钢钢材材内内产生产生“白点白点”。“白点白点”裂纹源裂纹源 有害元素！有害元素！化工设备常用材料化

27、工设备常用材料第五十六页，编辑于星期六：十八点 三十五分。碳钢中杂质对其性能的影响碳钢中杂质对其性能的影响1）锰锰(Mn)来源来源在冶在冶炼过炼过程中加入程中加入锰铁锰铁。作作用用钢钢材材中中锰锰含含量量高高于于0.8%时时，即即为为合合金金元元素素存存在在提提高高强强度，度，有益元素有益元素。2）硫）硫(S)来源来源矿矿石和焦炭。石和焦炭。存在形式：存在形式：FeS。作用作用FeS 的熔点低于的熔点低于钢钢材材热热加工开始温度，加工开始温度，它过早熔化，导致工件开裂，称为它过早熔化，导致工件开裂，称为热热脆性脆性。有害元素！有害元素！化工设备常用材料化工设备常用材料第五十七页，编辑于星期六：

28、十八点 三十五分。碳钢中硫和磷碳钢中硫和磷碳钢中硫和磷碳钢中硫和磷的质量分数不的质量分数不的质量分数不的质量分数不超过超过超过超过0.035%0.035%优质优质碳钢碳钢碳钢中硫和磷碳钢中硫和磷碳钢中硫和磷碳钢中硫和磷的质量分数不的质量分数不的质量分数不的质量分数不超过超过超过超过0.045%0.045%普通普通碳钢碳钢碳钢中硫和磷碳钢中硫和磷碳钢中硫和磷碳钢中硫和磷的质量分数不的质量分数不的质量分数不的质量分数不超过超过超过超过0.025%0.025%高级优高级优质碳钢质碳钢化工设备常用材料化工设备常用材料第五十八页，编辑于星期六：十八点 三十五分。碳钢的分类、牌号碳钢的分类、牌号（1）普通

29、碳）普通碳钢钢含含P、S等等有害有害杂质较杂质较多多（S0.055%P0.045%)常用有：常用有：Q215-A,Q235-A,Q235-A.F#Q235-B,#Q235-C,Q275 式中式中 Q普通碳普通碳钢钢，“屈服屈服”的拼音首位字母。的拼音首位字母。235材料屈服点（材料屈服点（MPa)A,B,C,D钢钢材材质质量等量等级级，越后越高。，越后越高。F沸沸腾钢腾钢#GB150-98规规定使用材料定使用材料化工设备常用材料化工设备常用材料第五十九页，编辑于星期六：十八点 三十五分。（2）优质优质碳素碳素钢钢 特特点点：含含硫硫、磷磷等等杂杂质质较较少少，均均0.04%，杂杂质质少少，组组

30、织织均均匀匀，表面表面质质量好。量好。常用的有：常用的有：0808，1010，1515，2020，20g,20g,20R20R，30Mn30Mn，40Mn40Mn等。等。式中数字式中数字-含含c c量的万分数量的万分数;g 锅锅炉炉钢钢；R 容器容器钢钢；Mn含含锰锰元素元素约约1%。（3）高高级优质钢级优质钢 磷硫杂质极少磷硫杂质极少 P，S含量含量0.03%。表示法：如表示法：如20A 第六十页，编辑于星期六：十八点 三十五分。钢的热处理钢的热处理 钢钢、铁铁固固态态下下加加热热、保保温温和和不不同同的的冷冷却却方方式式，改改变变金金相相组组织织以以满满足足所所要要求求的的物物理理、化化学

31、与力学性能，称为学与力学性能，称为热处理热处理。化工设备常用材料化工设备常用材料第六十一页，编辑于星期六：十八点 三十五分。热处理工艺实例热处理工艺实例：缝纫用钢针在火上烧，再慢慢冷下来后变软；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；建筑用铁线用火烧软；泵轴调质泵轴调质内韧外硬；内韧外硬；扁铲淬火扁铲淬火提高硬度和韧性提高硬度和韧性 ；容器焊后退火容器焊后退火消除内应力；消除内应力；化工设备常用材料化工设备常用材料第六十二页，编辑于星期六：十八点 三十五分。(1)常用热处理工艺常用热处理工艺缓慢加热，保温一定时间后：缓慢加热，保温一定时间后：随炉冷却随炉冷却(曲曲线线1)退

32、火退火；空气中冷却空气中冷却(曲线曲线2)正火正火；作用作用：降低硬度，增加塑性，改善机械性能；降低硬度，增加塑性，改善机械性能；使组织均匀化，消除内应力。使组织均匀化，消除内应力。注注 加加热热温温度度为为临临界界点点(钢钢的的内内部部组组织织发发生生转转变变的的温温度度)以以上上3050。化工设备常用材料化工设备常用材料第六十三页，编辑于星期六：十八点 三十五分。缓慢加热，保温一定时间在缓慢加热，保温一定时间在淬火剂淬火剂中冷却中冷却(曲线曲线3)3)；淬火剂淬火剂:水，水，盐盐水水用于碳用于碳钢钢；油油用于合金用于合金钢钢。作用作用：提高硬度、强度和耐磨性。提高硬度、强度和耐磨性。淬火淬

33、火化工设备常用材料化工设备常用材料第六十四页，编辑于星期六：十八点 三十五分。淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却。淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却。作用作用：消除内应力，稳定组织，满足技术要求。消除内应力，稳定组织，满足技术要求。低温回火低温回火(150250)；中温回火中温回火(300450)；高温回火高温回火(500680)。淬火淬火+高温回火称为高温回火称为调质处理调质处理。效果效果：强度、塑性、韧性均提高。强度、塑性、韧性均提高。回火回火化工设备常用材料化工设备常用材料第六十五页，编辑于星期六：十八点 三十五分。(2)(2)化学热处理化学热处理将将零零件件放放在在化化学学介介质质

34、中中进进行行加加热热-保保温温-冷却冷却的过程，使零件表面改性。的过程，使零件表面改性。渗碳，渗氮，渗铬，氰化等。渗碳，渗氮，渗铬，氰化等。化工设备常用材料化工设备常用材料第六十六页，编辑于星期六：十八点 三十五分。时效热处理时效热处理 材材料料经经固固溶溶处处理理或或冷冷塑塑变变形形后后，在在室室温温或或高高于于室室温温条条件件下下，其其组组织织和和性性能能随随时间而变化时间而变化的过程。的过程。时时效效可可进进一一步步消消除除内内应应力力，稳稳定定零零件件尺寸，它与回火作用相类似。尺寸，它与回火作用相类似。化工设备常用材料化工设备常用材料第六十七页，编辑于星期六：十八点 三十五分。3.表面

35、淬火表面淬火 使使零零件件表表面面层层比比心心部部具具有有更更高高的的强强度度、硬硬度度、耐耐磨磨性性和和疲疲劳劳强强度度，而而心心部部则则具具有一定的韧性。有一定的韧性。化工设备常用材料化工设备常用材料第六十八页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备常用材料化工设备常用材料2.合金钢合金钢 合合金金钢钢是是在在低低碳碳钢钢的的基基础础上上，加加入入一一定定量量的的合合金金元元素素而而得得到到的的。常常加加的的元元素素有有锰锰、钼钼、铌铌、钒钒、镍镍、铬铬、硼硼、钨钨、铝铝等等。当合金元素总质量分数小于等于当合金元素总质量分数小于等于5%5%时称为低合金钢。时称为低合金钢。1).成分特点成

36、分特点 由碳素钢由碳素钢+Si、Mn、Cu、Ti、V、Nb等元素组成；等元素组成；含碳量均较低，含碳量均较低，0.2%；合金元素总含量合金元素总含量5%。2).相对于碳素钢：相对于碳素钢：强度提高；强度提高；耐腐蚀性能提高；耐腐蚀性能提高；低温性能提高。低温性能提高。第六十九页，编辑于星期六：十八点 三十五分。1.常用于制作：板，管，圆钢等型材。常用于制作：板，管，圆钢等型材。2.用途：用途：广广泛泛用用于于造造船船，压压力力容容器器，桥桥梁梁，高高压压锅锅炉炉，汽汽车，矿山机械，农业机械等。车，矿山机械，农业机械等。3.常用材料：常用材料：16MnR，15MnVR，18MnMoNbR，16M

37、nDR，15CrMoR，14Cr1MoR.化工设备常用材料化工设备常用材料第七十页，编辑于星期六：十八点 三十五分。合金元素对钢的影响合金元素对钢的影响为为改改善善钢钢材材性性能能特特意意加加入入合合金金元元素素，以以改改变变钢钢材材性性质质。例如：例如：铬铬：耐耐腐腐蚀蚀抗抗氧氧化化；提提高高强强度度硬硬度度和和耐耐磨磨性性；使使钢钢材材的的韧韧性和塑性降低。性和塑性降低。锰锰：提高强度和低温冲击韧性。提高强度和低温冲击韧性。镍镍：提提高高淬淬透透性性，保保持持良良好好塑塑性性和和韧韧性性；提提高高耐耐腐腐蚀蚀性性和低温冲击韧性；提高热强性能和低温冲击韧性；提高热强性能。硅硅：提提高高强强度

38、度、高高温温疲疲劳劳强强度度、耐耐热热性性、耐耐H2S腐腐蚀蚀；降降低低塑性和冲击韧性。塑性和冲击韧性。化工设备常用材料化工设备常用材料第七十一页，编辑于星期六：十八点 三十五分。不锈耐酸钢不锈耐酸钢不锈不锈耐大气腐蚀；耐大气腐蚀；耐酸耐酸耐酸及强腐蚀性介质的腐蚀。耐酸及强腐蚀性介质的腐蚀。常用品种：常用品种：1)铬不锈钢铬不锈钢如如1Cr13，2Cr13，0Cr13等。等。第一个数字第一个数字含碳量的含碳量的千分数千分数；Cr13含铬含铬13%。组织成分：铬固溶于铁素体的晶格中形成固溶体。组织成分：铬固溶于铁素体的晶格中形成固溶体。化工设备常用材料化工设备常用材料第七十二页，编辑于星期六：十

39、八点 三十五分。“不锈不锈”的原因的原因 在氧化性介质中，铬能生成一层稳定而在氧化性介质中，铬能生成一层稳定而致密的致密的氧化膜氧化膜，对钢材起保护作用。，对钢材起保护作用。性能特点性能特点：碳的作用碳的作用与铬生成碳化铬与铬生成碳化铬(Cr23C6)，消消耗大量的铬。为保证耐腐蚀性能，不锈钢耗大量的铬。为保证耐腐蚀性能，不锈钢中中碳含量越低越好碳含量越低越好。化工设备常用材料化工设备常用材料第七十三页，编辑于星期六：十八点 三十五分。铬的作用铬的作用 能提高耐腐蚀性能能提高耐腐蚀性能。实际铬不锈钢的平均含铬量。实际铬不锈钢的平均含铬量13%13%能能提提高高钢钢的的淬淬透透性性，显显著著提提

40、高高钢钢的的强强度度、硬硬度度和和耐耐磨磨性性，而塑性、韧性降低。而塑性、韧性降低。用用作作受受载载荷荷大大的的耐耐蚀蚀零零件件，如如轴轴类类，活活塞塞杆杆、螺栓、浮阀等螺栓、浮阀等。化工设备常用材料化工设备常用材料第七十四页，编辑于星期六：十八点 三十五分。铬镍不锈钢铬镍不锈钢常用常用铬镍铬镍不不锈钢锈钢型号：型号：0Cr18Ni9,0Cr18Ni10Ti 式中式中 0 含碳量的含碳量的千分数千分数；Cr18 含含铬铬量量18%左右；左右；Ni9 含含镍镍量量9%左右。左右。通常以通常以铬镍铬镍平均含量平均含量“18-8”标标志志这这种种钢钢。组组织织特特征征：C、Cr、Ni固固溶溶于于奥奥

41、氏氏体体晶晶格格中中，是是单单一一的的奥奥氏体氏体组织组织。化工设备常用材料化工设备常用材料第七十五页，编辑于星期六：十八点 三十五分。性能特点性能特点:耐腐耐腐蚀蚀性好性好 Cr含量含量13%，表面形成，表面形成氧化膜氧化膜；组组织织为为单单一一的的奥奥氏氏体体，在在电电解解液液中中不不能能形形成成微微电电池池，避免了避免了电电化学腐化学腐蚀蚀。力学性能力学性能优优异异 在在400850期期间间，碳碳生生成成碳碳化化铬铬在在晶晶界界析析出出，使晶界附近使晶界附近贫铬贫铬（铬铬含量低于含量低于12%）导导致致晶晶间间腐腐蚀蚀。不能反复施焊，否则必须进行热处理不能反复施焊，否则必须进行热处理。不

42、耐不耐氯氯离子腐离子腐蚀蚀化工设备常用材料化工设备常用材料第七十六页，编辑于星期六：十八点 三十五分。耐热钢耐热钢 高高温温环环境境原原油油加加热热、裂裂解解、催催化化等等。如如转转化化炉炉炉炉管管，工作温度为工作温度为650800。碳碳钢钢使用温度一般在使用温度一般在400以下以下。如如20钢钢 500时时屈屈服服点点只只有有50MPa,变变得得很很软软，钢钢中中的的Fe3C分分解解出出石石墨墨碳碳（石石墨墨化化过过程程）；同同时时钢钢表表面面生生成成氧氧化化皮，皮，层层层层剥落。剥落。碳碳钢钢在高温下在高温下强强度和抗氧化性均下降度和抗氧化性均下降。化工设备常用材料化工设备常用材料第七十七

43、页，编辑于星期六：十八点 三十五分。高温设备对材料的要求高温设备对材料的要求 化学稳定性化学稳定性抵抗高温气体（抵抗高温气体（O2、H2S、SO2 等等)腐蚀的能力。钢的表面能生成致密的腐蚀的能力。钢的表面能生成致密的氧化膜氧化膜。抗氧化钢抗氧化钢抗高温氧化，强度不高。抗高温氧化，强度不高。Cr13SiAl,Cr25Ti,Cr25Ni12等。等。热强性热强性抗抗高温蠕变高温蠕变能力。能力。热强钢热强钢抗蠕变，有一定抗氧化能力。抗蠕变，有一定抗氧化能力。12CrMo,Cr5Mo,1Cr18Ni9Ti,Cr25Ni20等。等。化工设备常用材料化工设备常用材料第七十八页，编辑于星期六：十八点 三十五

44、分。Cr提高提高抗氧化抗氧化性，强化并稳定金相组织。性，强化并稳定金相组织。Mo提提高高高高温温强强度度，强强化化并并稳稳定定金金相相组组织织，提提高高再再结晶温度。结晶温度。Ni形成形成奥氏体组织奥氏体组织，提高高温强度和耐腐蚀性。，提高高温强度和耐腐蚀性。Ti稳定金相组织，不锈钢中能稳定金相组织，不锈钢中能减少铬与碳的化合。减少铬与碳的化合。Al,Si提提高高高高温温抗抗氧氧化化性性，本本身身生生成成致致密密的的氧氧化化膜。膜。各元素的作用各元素的作用化工设备常用材料化工设备常用材料第七十九页，编辑于星期六：十八点 三十五分。低温用钢低温用钢低低温温环环境境天天然然气气液液化化、空空气气分

45、分离离、润润滑滑油油脱脱脂脂、轻烃回收等。轻烃回收等。普普通通碳碳钢钢在在低低温温下下（-20以以下下）变变脆脆，冲冲击击韧韧性性显显著著下下降。降。低温用钢的组织成分特点：低温用钢的组织成分特点：一一般般低低温温钢钢(-40-20)含含碳碳量量很很低低的的铁铁素素体体组组织织，再再加加入入适适量量的的Mn、Al、Ti、Nb、Cu、V、N等等元元素素,16MnDR,09MnNiDR。深深 冷冷 用用 钢钢(-40以以 下下)含含碳碳 量量 低低 的的 奥奥 氏氏 体体 组组 织织,15Mn26Al4。化工设备常用材料化工设备常用材料第八十页，编辑于星期六：十八点 三十五分。3.铸铁铸铁 铸铁是

46、碳的质量分数大于铸铁是碳的质量分数大于2.11%2.11%的铁碳合金，工的铁碳合金，工业上常用的铸铁的质量分数一般在业上常用的铸铁的质量分数一般在2.5%-4.5%2.5%-4.5%之间，之间，而锰、硅、硫及磷的质量分数高于钢。根据碳在铸铁而锰、硅、硫及磷的质量分数高于钢。根据碳在铸铁中的存在形式有白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁之分，中的存在形式有白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁之分，其中灰口铸铁应用较多。其中灰口铸铁应用较多。铸铁具有良好的铸造性、减震性、耐磨性和切削加铸铁具有良好的铸造性、减震性、耐磨性和切削加工性，而且生产工艺简单、成本低，在化工设备，特别工性，而且生产工艺简单、成本低，在化工

47、设备，特别是转动设备中有着广泛的应用。灰铸铁的牌号是由是转动设备中有着广泛的应用。灰铸铁的牌号是由“HT+HT+数字数字”表示。球墨铸铁的牌号是由表示。球墨铸铁的牌号是由“QT+QT+两组数两组数字字”表示。表示。化工设备常用材料化工设备常用材料第八十一页，编辑于星期六：十八点 三十五分。无机材料有机材料陶瓷：主要用做化工设备，如容器、反应器、塔附件、热交换器、泵、管道、管件等。搪瓷：反应罐、储罐、换热器、蒸发器、塔和阀门。玻璃：管道或管件、容器、反应器、泵、热交换器、隔膜阀塑料：聚氯乙烯（PVC）可制成贮槽、离心泵、阀门管件。聚四氟乙烯（F-4）可做密封件、耐蚀件如填料、垫片和泵、阀门的零件

48、。聚四氟乙烯因其优良的抗腐蚀性能而被称为聚四氟乙烯因其优良的抗腐蚀性能而被称为“塑料王塑料王”。橡胶：主要用衬里、密封件涂料：保护设备免遭大气及酸、碱等介质的腐蚀。无机非金属材料化工设备常用材料化工设备常用材料第八十二页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化工设备的腐蚀与防护化工设备的腐蚀与防护一、腐蚀的概念及类型一、腐蚀的概念及类型1.1.定义：定义：金属与周围介质发生化学或电化学作用而引起的破坏金属与周围介质发生化学或电化学作用而引起的破坏现象。现象。2.2.类型类型2.1 2.1 按腐蚀的机理分类按腐蚀的机理分类1）化学腐蚀）化学腐蚀 2）电化学腐蚀）电化学腐蚀2.2 2.2 按腐蚀破坏的

49、特征分类按腐蚀破坏的特征分类1）均匀腐蚀均匀腐蚀 2）缝隙腐蚀缝隙腐蚀 3）晶间腐蚀晶间腐蚀 4）应力腐应力腐蚀蚀第八十三页，编辑于星期六：十八点 三十五分。化学腐化学腐蚀蚀：金属遇到干燥气体或非电解质溶液发生的腐蚀金属遇到干燥气体或非电解质溶液发生的腐蚀1.特点特点1)腐蚀产物在金属表面2)腐蚀过程中无电流产生2.腐腐蚀产蚀产物特性：物特性：1)1)致密而稳定，与金属结合牢固致密而稳定，与金属结合牢固钝化膜钝化膜钝化作用钝化作用2)2)不稳定，与金属结合不牢固不稳定，与金属结合不牢固脱落脱落活化作用活化作用化工设备的腐蚀与防护化工设备的腐蚀与防护第八十四页，编辑于星期六：十八点 三十五分。金

50、属在高温下的化学腐蚀金属在高温下的化学腐蚀解决方法：冶炼时加入铬，硅或铝解决方法：冶炼时加入铬，硅或铝 不起皮钢不起皮钢化工设备的腐蚀与防护化工设备的腐蚀与防护第八十五页，编辑于星期六：十八点 三十五分。脱碳反应：脱碳反应：Fe3C+O2=3Fe+CO2 Fe3C+CO2=3Fe+CO Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2 温度温度700时时脱碳作用。脱碳作用。力学性能下降。力学性能下降。化工设备的腐蚀与防护化工设备的腐蚀与防护第八十六页，编辑于星期六：十八点 三十五分。铁碳合金发生氢腐蚀的开始温度和压力：铁碳合金发生氢腐蚀的开始温度和压力：压力压力/MPa温度温度/压力压力/MPa温度温度/