第8章 化工设备材料及其选择new.ppt

化工设备机械基础 压力容器的常规设计方法 内压、外压（中、低压） 几类常用化工设备 换热设备、塔设备、搅拌设备 参考书目 化工设备机械基础，化工设备机械基础编写组，北京：化学工业出版社，1979 化工容器及设备，余国琮主编，北京：化学工业出版社，1980 化工容器设计，化工设备设计全书编委员会，上海：上海科学技术出版社，1987 过程设备设计，郑津洋等主编，北京：化学工业出版社，2005 GB150-98《钢制压力容器》，北京：学苑出版社，1998 第一章 化工设备材料及其选择 教学重点： （1）材料的力学性能； （2）化工设备材料的选择。 教学难点： 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。 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。 三、化学性能 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 二、钢铁牌号及表示方法（GB/T221-2000） 表1-2 压力容器用碳素钢镇静钢板的适用范围表 二、钢铁牌号及表示方法（GB/T221-2000） 二、钢铁牌号及表示方法： 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 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”。 二、常见腐蚀类型 2. 晶间腐蚀 发生在晶界，晶粒 之间结合力下降， 与元素Cr的含量有关。 二、常见腐蚀类型 3. 应力腐蚀 金属在腐蚀介质和拉应力 的共同作用下产生的一种 破坏形式。腐蚀与拉应力 起互相促进的作用。 均匀腐蚀 2. 非均匀腐蚀 区域腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀 1. 根据质量变化评定 通过试验方法测出金属试件在单位表面积、单位 时间腐蚀引起的量的变化。只能用于均匀腐蚀。 2. 根据腐蚀深度评定 金属厚度的减少量即腐蚀深度来表示腐蚀速度。 五、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 二、选材实例分析 1.选择液氨贮罐材料 2.选择浓硫酸贮罐材料 3.生产聚氯乙烯的聚合釜材料 作业 一、课堂讨论 2题A组前4题 3题选择材料，1，3 二、课外作业 判断题和填空题 ≤30 ≤2.5 0~400 Q235-C 不得用于毒性程度为高度或极度危害介质的压力容器 ≤20 ≤1.6 0~350 Q235-B 其它限制 壳体钢板厚度mm 设计压力MPa 使用温度℃ 钢板 牌号 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。 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 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） 图1-1 奥氏体不锈钢的晶间腐蚀 图1-2 应力腐蚀的裂纹扩展 三、金属腐蚀的破坏形式 四、金属腐蚀的评定方法 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