化工设计课件-6压力容器和化工备常用材料.pptVIP

* * CHAP. 6 压力容器和化工设备常用材料 1. 概述 化工设备广泛使用的材料是金属材料，如普通碳钢、合金钢、铸铁及各种有色金属。随着近代工业的不断发展，化工生产的工艺条件十分复杂。在不同的情况下，对材料的要求不同，塑料、陶瓷等材料应用也较多。本章学习金属材料的基本性能。化工设备材料品种繁多。主要分类如下： CHAP. 6 压力容器和化工设备常用材料 黑色金属 黑色金属就是钢铁，是制造化工设备的主要材料，也是本章所授重点。 有色金属：铜、铝、铅、钛、镍等 ⑴铜特性：耐磨性较好，耐腐蚀性能较好，铜合金加工切削性较好。 ⑵铝特性：密度低，耐腐蚀性好，强度低。 二者价格较贵。 ⑶铅特性：强度小，硬度低，导热性差。 ⑷钛特性：耐腐蚀性能优。 非金属材料 特性：优点：耐腐蚀性好，品种多，资源丰富，适于因地制宜，就地取材。 缺点：（1）导热性小（石墨除外） （2）耐热性不高，对温度波动敏感 （3）与金属相比，强度低（玻璃钢除外） 钛及其钛合金 TA0,TA1,TA2,TA3 力学性能见表6-32 CHAP. 6 压力容器和化工设备常用材料 2. 金属材料的一般性能 化工设备常用材料是金属材料，故本章讨论金属材料的一般性能。它包括：物理性能、机械性能、化学性能、工艺性能。 (1) 材料的物理性能 材料的主要物理指标指：密度、导热系数、比热、熔点、线膨胀系数、弹性模量E等，材料在不同的使用场合中，对其物理性能有不同的要求。 (2) 材料的机械性能 材料的机械性能是最重要的性能，主要指材料的弹性、塑性和强度。 CHAP. 6 压力容器和化工设备常用材料 弹性：材料在外力作用下变形，除去外力后，恢复原来形状的性能。材料弹性常用弹性模量E表示。 脆性：与塑性相对应的特性。如果材料还未发生相当的的塑性变形即发生破坏，我们称之为脆性，工程上将 的材料为塑性材料，如碳钢、黄铜、铝合金，而把 的材料称为脆性材料，如灰铸铁、玻璃、陶瓷。 塑性：材料的塑性变形超过一定限度，材料就会出现裂纹或断裂。在不断裂或不出现裂纹的条件下，材料能经受的最大塑性变形，叫做材料的塑性。材料的塑性用延伸率δ和断面收缩率 表示 。 CHAP. 6 压力容器和化工设备常用材料 强度：材料的强度是指它抵抗外力破坏的能力。 HB 工程中，对材料机械性能的要求： 高合金钢强度和韧性都很好。 CHAP. 6 压力容器和化工设备常用材料 (3)材料的化学性能 材料的化学性能主要指它的耐腐蚀性。 耐腐蚀性：材料抵抗周围介质对其腐蚀破坏的能力叫材料的耐蚀性。 化工生产中，腐蚀普遍存在。因此，在选用材料时，视工作条件（介质、温度、压力）不同的情况下，分别选材。下面列举几个小例： a.铁在干燥空气中耐蚀性能优于潮湿空气。 b.碳钢在浓硫酸中耐蚀，在稀硫酸中不耐蚀。 c.不锈钢（耐酸钢）耐蚀，在盐酸中耐蚀差。 d.铜在大气中耐蚀，在氨溶液中不耐腐蚀。 e.铝、铅非金属材料耐蚀性好。 在确定零件或设备尺寸时，应考虑工作条件下被介质腐蚀掉的金属厚度事先加上去。即设计时加上腐蚀裕量，化工设备中即指C2值。 CHAP. 6 压力容器和化工设备常用材料 (4) 材料的工艺性能 又名加工性能，材料在加工方面的物理、化学和机械性能的综合表现构成了材料的工艺性能。 材料的工艺性能主要指铸造性、可焊性、可锻性、切削加工性和热处理性能。 3.碳钢与铸铁 碳钢与铸铁是常用的二种金属材料。 (1) 碳钢合金：将一种元素与别的金属元素混合所组成的混合物。 碳钢与铸铁都是铁与硫所组成的合金。所不同的是二者含碳量不同。铸铁的含碳量比碳钢的含碳量高。含碳量小于2.11％为碳钢，大于2.11％为铸铁。 CHAP. 6 压力容器和化工设备常用材料 碳钢中的强度随着C含量的增加而增加（ 、 ），而塑性（ 、 ）随着C含量的增加而下降。 铸铁中的碳超过了铁所能溶解的限度，多余的部分以石墨的形式存在。石墨是种良好的润滑剂，但是非常脆，强度小。因而，铸铁强度低，脆性大，由于石墨的存在，耐磨性能好，切削性好，铸造性好，消振性能好。它适用于制造机器的支座等大而笨的零件。 1）碳钢的分类、牌号 ⑴按含碳量分类： 低碳钢：C0.3%, 强度低，塑性好，冷成形和焊接性能好，特适用于制造化工设备 如Q235-A（A3） 中碳钢:C：0.3～0.6％之间 有良好的强度