【精品文档】化工设备设计基础薄壁容器设计34345.pptx
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1、 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
2、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
3、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
4、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
5、 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
6、-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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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 1
12、5MnNbRl 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 00Cr18Ni5Mo3Si2
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