6 化工設(shè)備常用材料

1、第二篇 壓力容器第六章 壓力容器與化工設(shè)備常用材料 第七章 壓力容器中應(yīng)力分析與計(jì)算第八章 內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)第九章 外壓容器的穩(wěn)定性計(jì)算第十、十一章 容器附件第十二章 壓力容器的開孔和補(bǔ)強(qiáng)第十三章 容器支座1第六章 化工設(shè)備材料 第一節(jié) 概 述 根據(jù)物料與適宜工作條件選材 物料腐蝕性：鑄鐵抗硫化氫 壓力與溫度 蠕變、氫腐蝕、低溫脆性等2022/7/102材料的性能： 力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能和機(jī)加工性能一、力學(xué)性能決定許用應(yīng)力 強(qiáng)度、硬度、彈性、塑性、韌性等 2022/7/1031、強(qiáng)度：是指材料抵抗外加載荷而不致失效破壞的能力 按所抵抗外作用形式分為： 抵抗恒定外力靜強(qiáng)度 抵抗沖擊外力沖擊強(qiáng)

2、度 抵抗交變外力疲勞強(qiáng)度按環(huán)境溫度分為： 常溫下抵抗外力常溫強(qiáng)度 高溫下抵抗外力高溫強(qiáng)度 低溫下抵抗外力低溫強(qiáng)度2022/7/104常溫強(qiáng)度指標(biāo)： 屈服強(qiáng)度和抗拉(壓)強(qiáng)度 屈強(qiáng)比適當(dāng) 蠕變極限n 疲勞極限r(nóng) , r= min/ max ,應(yīng)力循環(huán)系數(shù)或應(yīng)力比,如-1,以106-107次不被破壞的應(yīng)力 （r循環(huán)特性）2022/7/105補(bǔ)充:靜應(yīng)力與變應(yīng)力穩(wěn)定變應(yīng)力周期、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力都不隨時(shí)間變化的變應(yīng)力62、硬度 局部抵抗能力 彈性、強(qiáng)度與塑性的綜合性能指標(biāo) 硬度：布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRC、HRB)和維氏硬度(HV) 低碳鋼 b=0.36 HB 高碳鋼 b=0.34 HB 灰鑄

3、鐵 b=0.1 HB2022/7/1073、塑性延伸率 斷面收縮率 化工設(shè)備材料一般要求5=10%-20%2022/7/1084、沖擊韌性 沖擊韌度k,使其破壞所消耗的功或吸收的能除以試件的截面面積 低溫容器所用鋼板k值不得低于30J/cm22022/7/109二、物理性能 密度、熔點(diǎn)、比熱容、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)、導(dǎo)電性、磁性、彈性模量與泊松比等。2022/7/1010(1) 密度 單位體積內(nèi)的質(zhì)量。如要求質(zhì)量輕和慣性小的零件,均采用密度小的鋁合金制造。(2) 熔點(diǎn) 熔點(diǎn)是金屬或合金從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度。熔點(diǎn)高的金屬材料可以用來(lái)制造耐高溫零件。(3) 導(dǎo)熱性 金屬傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。

4、一般說(shuō),金屬純度越高,其導(dǎo)熱能力就越大。制造散熱器、熱交換器與活塞等零件時(shí),常選用導(dǎo)熱性好的金屬。11(4) 導(dǎo)電性 金屬傳導(dǎo)電流的性能。純金屬的導(dǎo)電性比合金好。常用純銅、純鋁做導(dǎo)電材料,用導(dǎo)電性差的銅合金和鋁合金作電熱元件。(5) 熱膨脹性 金屬隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性。(6) 磁性 金屬在磁場(chǎng)中被磁化而呈現(xiàn)磁性強(qiáng)弱的能力。鐵磁性材料(在外加磁場(chǎng)中,能被強(qiáng)烈磁化到很大程度)、順磁性材料(在外加磁場(chǎng)中呈現(xiàn)十分微弱的磁性)、抗磁性材料(能夠抗拒或減弱外加磁場(chǎng)磁化作用的金屬材料)鐵磁性材料可用于制造變壓器、電動(dòng)機(jī)、測(cè)量?jī)x表等。抗磁性材料則可用作要求防止磁場(chǎng)干擾的零件和結(jié)構(gòu)材料。122022/

5、7/1013三、化學(xué)性能1、耐腐蝕性 金屬和合金對(duì)周圍介質(zhì)侵蝕的抵抗能力2、抗氧化性 高溫氧化,降低外表硬度和抗疲勞強(qiáng)度 選耐熱材料2022/7/10142022/7/1015四、加工工藝性能1、可鑄性：收縮與偏析2、可鍛性3、焊接性4、可切削加工性2022/7/1016第二節(jié) 碳鋼與鑄鐵 “鐵碳合金由95以上鐵和0.054碳及1左右雜質(zhì)元素所組成合金 一般含C量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）0.022稱為鋼； 大于2稱為鑄鐵； 當(dāng)含C量小于0.02時(shí)稱純鐵(工業(yè)純鐵)； 含C量大于4.3的鑄鐵極脆2022/7/1017一、鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)1、金屬的組織與結(jié)構(gòu) 在金相顯微鏡下看到的金屬的晶粒,簡(jiǎn)稱組織2022

6、/7/1018 電子顯微鏡觀察到金屬原子各種規(guī)則排列,稱為金屬的晶體結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)稱結(jié)構(gòu) 不同溫度下純鐵體心立方與面心立方晶格 體心立方晶格塑性比面心立方晶格的好,而后者的強(qiáng)度高于前者。2022/7/1019鑄鐵中的C以石墨形式存在,有不同的組織形貌。 球墨鑄鐵強(qiáng)度最高；細(xì)片狀石墨次之；粗片狀石墨最差。2022/7/10202、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 體心立方晶格的純鐵稱a-Fe,面心立方晶格的鐵稱為g-Fe。 a-Fe加熱可變?yōu)間-Fe,反之高溫下的g-Fe冷卻可變?yōu)閍-Fe。 在固態(tài)下晶體構(gòu)造隨溫度發(fā)生變化的現(xiàn)象,稱“同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。 純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是在910恒溫下完成的。在固態(tài)下重新排列、結(jié)晶過(guò)

7、程是鋼進(jìn)行熱處理的依據(jù)。2022/7/10213、碳鋼的根本組織 C在鐵中的存在形式有固溶體、化合物和混合物三種。 固溶體：兩種或兩種以上的元素在固態(tài)下互相溶解,而仍然保持溶劑晶格原來(lái)形式。 三種不同的存在形式,形成了不同的碳鋼組織。 2022/7/1022組元：純鐵、 Fe3C根本組織： 單相組織： F、A、 Fe3C 萊氏體Ld：（A Fe3C ）在共晶點(diǎn)上得到,塑性韌性很差,是硬而脆的組織 珠光體P：（ F Fe3C ）在共析點(diǎn)上得到,具有良好的力學(xué)性能2022/7/1023（1）鐵素體（ferrite） C溶解在a-Fe中形成固溶體稱鐵素體。 a-Fe原子間隙小,溶碳能力低（室溫下0.

8、006）,強(qiáng)度、硬度低,塑性和韌性很好。 低碳鋼是含鐵素體的鋼,具有軟而韌的性能。2022/7/1024（2）奧氏體（Austenite） C溶解在g-Fe鐵中形成固溶體稱奧氏體。 g-Fe原子間隙較大,C的溶解度比a-Fe中大得多,如在723時(shí)可溶解0.8,在1147時(shí)可達(dá)最大值2.06。 奧氏體組織是在a-Fe發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生的。由于奧氏體有較大的溶解度,故塑性、韌性較好,且無(wú)磁性。2022/7/1025（3）滲碳體（Cementite） 碳和鐵形成一種化合物（Fe3C）稱滲碳體。 熔點(diǎn)約1600,硬度高,塑性幾乎等于零。 鐵碳合金含碳量小于2時(shí),其組織是在鐵素體中散布著滲碳體,是碳

9、素鋼。 含C量大于2時(shí),局部C以石墨形式存在,稱鑄鐵。抗拉強(qiáng)度和塑性都比碳鋼低。但鑄鐵具有一定消震能力。2022/7/1026（4）珠光體（Pearite） 鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物 (FFe3C )用符號(hào)P表示 。 力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體之間,綜合了鐵素體和滲碳體優(yōu)點(diǎn),即其強(qiáng)度、硬度比鐵素體顯著提高；塑性、韌性比鐵素體差,但比滲碳體要好得多。其組織為層片狀結(jié)構(gòu),其綜合力學(xué)性能好。2022/7/1027（5）萊氏體（Ledeburite） 萊氏體是由AFe3C組成的一種機(jī)械混合物,用符號(hào)Ld表示,其組織結(jié)構(gòu)為滲碳體基體上分布的奧氏體,主要折射出了了滲碳體特點(diǎn),硬度很高,塑性極差,幾乎為零

10、 。是一種較粗而硬的金相組織,存在于白口鑄鐵、高碳鋼中。 2022/7/1028（6）馬氏體（白色） 鋼和鐵從高溫急冷下來(lái)的組織,是碳原子在a-Fe中過(guò)飽和的固溶體。 具有很高的硬度,但很脆,延伸性低,幾乎不能承受沖擊載荷。2022/7/1029二、鐵碳合金狀態(tài)圖2022/7/1030鋼在加熱時(shí)形成單一的奧氏體組織。按組織不同： 含C量0.77%過(guò)共析鋼 含C量=0.77%共析鋼2022/7/1031 所有生鐵組織中都有萊氏體,多數(shù)碳以石墨狀存在,用作鑄件的生鐵稱為鑄鐵。2022/7/1032三、鋼的熱處理 鋼、鐵固態(tài)下加熱、保溫和不同的冷卻方式,改變金相組織以滿足所要求的物理、化學(xué)與力學(xué)性能

11、,稱為熱處理。2022/7/10331、退火和正火鑄、鍛件切削加工前一般進(jìn)行退火或正火。退火的功能是：退火可消除冷作硬化,恢復(fù)材料的良好塑性；細(xì)化鑄焊工件的粗大晶粒,改善工件的機(jī)械性能；消除剩余應(yīng)力,防止工件變形；可使高碳鋼中的網(wǎng)狀滲碳體球化,降低材料硬度,提高塑性,便于切削加工。（1）退火：是將工件加熱至某一溫度（臨界點(diǎn)以上）,保溫一段時(shí)間,然后隨爐或埋入沙中緩慢冷卻下來(lái),以得到接近平衡狀態(tài)組織的一種熱處理方法。34（2）正火：正火與退火的不同之處是在空氣中冷卻,冷卻速度較快。經(jīng)過(guò)正火處理的工件較退火處理硬度和強(qiáng)度要高。正火和退火主要有四個(gè)區(qū)別：(1)正火的溫度較高,退火的溫度較低. (2)

12、正火的冷卻速度比退火的冷卻速度快. (3)使用效果不同,在滲碳處理以后,正火能消除網(wǎng)狀滲碳體,退火則不能.對(duì)含碳量在0.25%以下的, 正火后可提高硬度,改善切削加工性能,退火卻做不到。 (4)正火的周期短,操作方便；退火的周期長(zhǎng),操作較麻煩(指需要控制一定的冷卻速度)。 352、淬火和回火 加熱至淬火溫度(臨界點(diǎn)以上3050),并保溫一段時(shí)間,后投入淬火劑中冷卻。 淬火后得到的組織是馬氏體。增加硬度、強(qiáng)度和耐磨性。 淬火劑：空氣、油、水、鹽水,冷卻能力遞增。 碳鋼在水和鹽水中淬火,合金鋼在油中淬火。2022/7/1036 回火是淬火后進(jìn)行的一種較低溫度的加熱與冷卻熱處理工藝。 回火可以降低或

13、消除零件淬火后的內(nèi)應(yīng)力,提高韌性。 在150250范圍內(nèi)的回火稱“低溫回火?；鼗瘃R氏體有較高的硬度和耐磨性,內(nèi)應(yīng)力和脆性有所降低。刃具、量具,要進(jìn)行低溫回火處理。 2022/7/1037 中溫回火溫度是300450。有一定的彈性和韌性,并有較高硬度。軸類、刀桿、軸套等進(jìn)行中溫回火。 高溫回火溫度為500680。綜合性能：強(qiáng)度、韌性、塑性等都較好 淬火加高溫回火習(xí)慣上稱為“調(diào)質(zhì)處理。用于各種軸類零件、連桿、齒輪、受力螺栓等。2022/7/1038 時(shí)效熱處理：材料經(jīng)固溶處理或冷塑變形后,在室溫或高于室溫條件下,其組織和性能隨時(shí)間而變化的過(guò)程。 時(shí)效可進(jìn)一步消除內(nèi)應(yīng)力,穩(wěn)定零件尺寸,它與回火作用相

14、類似。2022/7/10393、外表淬火 使零件外表層比心部具有更高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度,而心部則具有一定的韌性。2022/7/10404、化學(xué)熱處理 滲碳、滲氮(氮化)、滲鉻、滲硅、滲鋁、氰化(碳與氮共滲)等。 滲碳、氰化可提高零件的硬度和耐磨性； 滲鋁可提高耐熱、抗氧化性； 氮化與滲鉻的零件,外表比較硬,可顯著提高耐磨和耐腐蝕性； 滲硅可提高耐酸性等。2022/7/1041第三節(jié) 碳素鋼一、常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響 硫、磷、錳、硅、氧、氮、氫等 1 硫 有害元素。FeS和 Fe形成低熔點(diǎn)(985)化合物。鋼材熱加工11501200,過(guò)早熔化而導(dǎo)致工件開裂,稱“熱脆。 高級(jí)優(yōu)質(zhì)

15、鋼：S0.02%0.03%； 優(yōu)質(zhì)鋼：S0.03%0.045%； 普通鋼：S0.055%0.7%以下。2022/7/10422 磷 有害元素。雖能使強(qiáng)度、硬度增高,但塑性、沖擊韌性顯著降低。 特別是在低溫時(shí),使鋼材顯著變脆,稱“冷脆。 使冷加工及焊接性變壞, 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼： P0.025%； 優(yōu)質(zhì)鋼： P0.04%； 普通鋼： P0.085%。2022/7/10433 錳 脫氧劑。有益元素。 MnS(1600),局部消除硫的有害作用。 錳具有很好的脫氧能力,與FeO成為MnO進(jìn)入爐渣,從而改善鋼的品質(zhì),特別是降低脆性,提高強(qiáng)度和硬度。 在0.5%0.8%以下時(shí),看成是常存雜質(zhì)。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中

16、,正常含錳量是0.5%0.8%；高錳結(jié)構(gòu)鋼可達(dá)0.7%1.2%。2022/7/10444 硅 脫氧劑。有益的元素。 硅與FeO能結(jié)成密度較小的硅酸鹽爐渣而被除去。 硅在鋼中溶于鐵素體內(nèi)使強(qiáng)度、硬度增加,塑性、韌性降低。 鎮(zhèn)靜鋼中的含硅量常在0.1%0.37%,沸騰鋼中只含有0.03%0.07%。 由于鋼中硅含量一般不超過(guò)0.5%,對(duì)鋼性能影響不大。2022/7/10455 氧 有害元素。在煉鋼末期要參加錳、硅、鐵和鋁進(jìn)行脫氧,但不可能除盡。 FeO、MnO、SiO2、Al2O3,使強(qiáng)度、塑性降低。尤其是對(duì)疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性等有嚴(yán)重影響。 2022/7/10466 氮 長(zhǎng)時(shí)間放置或在200300

17、加熱氮以氮化物形式的析出,硬度、強(qiáng)度提高,塑性下降,發(fā)生時(shí)效。 鋼液中參加Al、Ti或V進(jìn)行固氮處理,使氮固定在AlN、TiN或VN中,可消除時(shí)效傾向。 2022/7/10477 氫 氫脆、白點(diǎn)等缺陷。變脆：氫化物變形小 白點(diǎn)：組織缺陷處擴(kuò)散氫,時(shí)間長(zhǎng) 2022/7/1048二、分類與牌號(hào)按用途：建筑及工程用鋼、結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼和特殊性能鋼（不銹鋼、耐熱鋼）按含碳量：低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼按脫氧方式：鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼按品質(zhì)：普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼2022/7/1049（一）按鋼中碳含量 （1）低碳鋼 (C 0.3%)：強(qiáng)度較低、塑性最好。冷壓及焊接性能好,適于制作焊制的化工容器

18、及負(fù)荷不大的機(jī)械零件；（2）中碳鋼 (0.3 C 0.6%)：強(qiáng)度、硬度較高,塑性差,用來(lái)制作彈簧、鋼絲繩等。50（1）普通碳素鋼 質(zhì)量等級(jí)A,B,C,D。A 最差,D 最好 脫氧方法為F,b,Z,TZ（后兩者標(biāo)注可省略）。 化工壓力容器用鋼一般選用鎮(zhèn)靜鋼Z。 普通碳素鋼有 Q235-A,屈服強(qiáng)度數(shù)值（MPa）還包括：Q195、 Q215、Q255及Q275,共5個(gè)鋼種。（二）按鋼的質(zhì)量 碳鋼有普通與優(yōu)質(zhì)兩種。區(qū)別？硫S 磷PQ195、 Q275不分級(jí)；Q215、Q255分為A、B兩個(gè)等級(jí)。Q235分為A、B、C、D四個(gè)等級(jí)51（2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼 S0.03%0.045% ；P0.04% 08、

19、10、15、20、25、30、35、40、45、50、80等。平均含碳量的萬(wàn)分之幾。 牌號(hào)含義：45號(hào)鋼中含碳量平均為0.45%(0.42%0.50%)。 45Mn,錳含量較高的優(yōu)質(zhì)非合金鋼。2022/7/1052 優(yōu)質(zhì)低碳鋼（含C0.25%）,如08、10、 15、20、25；塑性好,焊接性能好,殼體、接管。 優(yōu)質(zhì)中碳鋼（含C量0.3%0.60%）,如30、35、40、45、50與55； 45號(hào)鋼攪拌軸 優(yōu)質(zhì)高碳鋼（含C0.6%）,如60、65、70、80。60、65鋼主要用來(lái)制造彈簧,70、80鋼用來(lái)制造鋼絲繩等。2022/7/1053（3）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 S0.02%0.03%； P0.02

20、5%,均0.03%。 它的表示方法是在優(yōu)質(zhì)鋼號(hào)后面加一個(gè)A字,如20A。2022/7/10545556碳素工具鋼如T8表示平均碳含量為0.8的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。假設(shè)牌號(hào)末尾加“A,表示鋼中硫、磷含量較少,為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼,如T10A。57優(yōu)質(zhì)鑄造碳鋼如ZG200 400表示。S200 MPa,b400 MPa的鑄鋼。58（1）容器專用鋼板如20R,16MnR。R 容（三）專用鋼材 碳鋼有普通與優(yōu)質(zhì)兩種。區(qū)別？（2）鍋爐專用鋼板鋼管如20g,20G。g,G 鍋,小寫板,大寫管（3）焊接氣瓶專用鋼板如HP245HP365。數(shù)字表示屈服極限59三、碳鋼的品種及規(guī)格品種：鋼板、鋼管、型鋼、鑄鋼和鍛鋼（1）鋼

21、板（壓力容器用熱扎厚鋼板）（P109） 4mm6mm厚度間隔為0.5mm 6mm30mm厚度間隔為 lmm 30mm60mm厚度間隔為2mm 一般碳素鋼板材有 Q235-A、 Q235-AF、08、10、15、20等。2022/7/1060（2）鋼管 （P111） 無(wú)縫鋼管和有縫鋼管。 無(wú)縫鋼管有冷軋和熱軋。 普通無(wú)縫鋼管常用材料有10、15、20等。 專門用途的無(wú)縫鋼管,如熱交換器用鋼管、石油裂化用無(wú)縫管、鍋爐用無(wú)縫管等。有縫管、水煤氣管,分鍍鋅(白鐵管)和不鍍鋅(黑鐵管)兩種。2022/7/1061（3）型鋼（1）圓鋼和方鋼 Q235AF、20、25、45及合金鋼,主要用來(lái)制造各種軸件；（

22、2）扁鋼 Q235A、Q235AF、20及16Mn等,常用作各類槳葉。（3）角鋼、工字鋼及槽鋼 Q235A、Q235AF、及16Mn等,可做各類設(shè)備的支架、塔盤支承及各類加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。2022/7/1062（4）鑄鋼和鍛鋼 鑄鋼用 ZG表示, ZG25、 ZG35等,用于制造各種承受重載荷的復(fù)雜零件,如泵殼、閥門、泵葉輪等。 鍛鋼有08、10、15、50等牌號(hào)。石油化工容器用20、25等制作管板、法蘭、頂蓋等。2022/7/1063五、鑄鐵 含C量2%以上,含有S、P、Si、Mn等雜質(zhì)。 脆性材料,抗拉強(qiáng)度較低,但有良好鑄造性、耐磨性、減振性及切削加工性。 在一些介質(zhì)(濃硫酸、醋酸、鹽溶液、有機(jī)溶

23、劑等)中有相當(dāng)好的耐腐蝕性能。 鑄鐵可分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和特殊性能鑄鐵等。2022/7/10641、灰鑄鐵 2.7%4.0%,片狀石墨形式,斷面暗灰色。 有優(yōu)良的鑄造性、減振性能,支架、閥體、泵體(機(jī)座、管路附件等)。 在化工生產(chǎn)中可做燒堿生產(chǎn)中的熬堿鍋、聯(lián)堿生產(chǎn)中的碳化塔及淡鹽水泵等。 HT和抗拉強(qiáng)度sb值表示,如 HT100,其中100表示sb100MPa。 常用灰鑄鐵牌號(hào)有HT100、 HT150、 HT200、 HT250、 HT300、 HT350。2022/7/10652、球墨鑄鐵 簡(jiǎn)稱球鐵。 在強(qiáng)度、塑性和韌性方面大大超過(guò)灰鑄鐵,甚至接近鋼材。 用QT、抗拉

24、強(qiáng)度值、延伸率表示,如QT400-18,其中400表示sb400MPa,18表示d=18%。2022/7/10663、高硅鑄鐵 有高的耐蝕性能,含硅量增加耐蝕性增加。 強(qiáng)度低、脆性大及內(nèi)應(yīng)力大,易于脆裂 熱導(dǎo)率小,線膨脹系數(shù)大,不適于制造溫差較大的設(shè)備,否則容易產(chǎn)生裂紋。 常用于各種耐酸泵、冷卻排管和熱交換器牌號(hào)有：STSi11Cu2CrR、STSi15R、STSi15Mo3R等。2022/7/1067第四節(jié) 合金鋼 在碳鋼中添加適量的一種或多種合金元素,得到或改善某些性能。 一、分類與編號(hào) 按合金元素總含量分： 合金含量10%,高合金鋼2022/7/1068按用途分： 合金結(jié)構(gòu)鋼 調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼

25、、外表硬化鋼 低碳馬氏體鋼、非調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼 特殊性能鋼 不銹鋼和耐熱鋼等 2022/7/1069 一種是漢字牌號(hào),如35鉻鉬； 另一種是用國(guó)際化學(xué)符號(hào),如35CrMo。 表示含碳量平均為萬(wàn)分之35(或0.35%),含 Cr、Mo在1%左右。 當(dāng)平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%、2.5%,3.5%時(shí),在元素符號(hào)后面應(yīng)標(biāo)明含量,可相應(yīng)表示為2、3、4。如36Mn2Si。2022/7/1070二、合金元素對(duì)鋼的影響 目前常用的合金元素有：鉻(Cr),錳(Mn),鎳(Ni),硅(Si),硼(B),鎢(W),鉬(Mo),釩(V),鈦(Ti)和稀土元素(Re)等。2022/7/10711、鉻 提高耐腐蝕性能

26、和抗氧化性能。 含量到達(dá)13時(shí),能使鋼的耐腐蝕能力顯著提高,并增加鋼的熱強(qiáng)性。 提高鋼的淬透性,顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性,但使塑性和韌性降低。2022/7/10722、錳 提高強(qiáng)度和提上下溫沖擊韌性。3、鎳 提高淬透性,有很高的強(qiáng)度,而又保持良好的塑性和韌性。 提高耐腐蝕性和低溫沖擊韌性。 鎳基合金具有更高的熱強(qiáng)性能。 鎳被廣泛應(yīng)用于不銹耐酸鋼和耐熱鋼中。2022/7/10734、硅 提高強(qiáng)度、高溫疲勞強(qiáng)度、耐熱性及耐H2S等介質(zhì)的腐蝕性。 硅含量增高會(huì)降低鋼的塑性和沖擊韌性。 5、鋁 強(qiáng)脫氧劑,顯著細(xì)化晶粒,提高沖擊韌性,降低冷脆性。 提高抗氧化性和耐熱性,對(duì)抵抗H2S介質(zhì)腐蝕有良好作

27、用。 價(jià)格廉價(jià),在耐熱鋼中常以它來(lái)代替鉻。 2022/7/10746、鉬 提高高溫強(qiáng)度、硬度、細(xì)化晶粒、防止回火脆性。鉬能抗氫腐蝕。 7、釩 于固溶體中提高高溫強(qiáng)度,細(xì)化晶粒,提高淬透性。 鉻鋼中加少量釩,在保持鋼的強(qiáng)度情況下,能改善鋼的塑性。2022/7/10758、鈦 強(qiáng)脫氧劑,可提高強(qiáng)度、細(xì)化晶粒,提高韌性,減小鑄錠縮孔和焊縫裂紋等傾向。 在不銹鋼中穩(wěn)定碳,防止晶間腐蝕提高耐熱性。 9、稀土元素 提高強(qiáng)度,改善塑性、低溫脆性、耐腐蝕性及焊接性能。2022/7/1076三、可焊接的低合金高強(qiáng)度鋼 碳含量通常小于0.25%。 有較高的屈服強(qiáng)度（3001000MPa）和屈強(qiáng)比（ss/sb=0.

28、650.95）, 較好的冷熱加工性能、良好的焊接性能,較低的冷脆傾向以及較好的抗大氣、海水等腐蝕能力。2022/7/1077低合金高強(qiáng)度鋼按性能和用途分高強(qiáng)度鋼、低溫鋼和耐蝕鋼1、高強(qiáng)度鋼350MPa強(qiáng)度級(jí),典型牌號(hào)為16Mn；400MPa強(qiáng)度級(jí),典型鋼號(hào)為14MnMoV500MPa強(qiáng)度級(jí),典型12MnNiCrMoVCu 用于船舶、車軸、壓力容器、鍋爐、輸送管線等的焊接結(jié)構(gòu)件。2022/7/10782、低溫鋼 主要有09Mn2V(-70)、06MnNb(-90)3、耐蝕鋼 10MnPNbRE鋼耐海洋大氣及海水腐蝕, 12MnAlV鋼制造煉油廠耐高溫硫化氫設(shè)備。 2022/7/1079 大型化工

29、容器16MnR,質(zhì)量比碳鋼輕 l/3； 與碳鋼相比,用15MnV制造球形貯罐可節(jié)省鋼材約45%。 根據(jù)容器的具體操作條件(溫度、壓力)和制造加工(卷板、焊接)要求,選用2022/7/1080四、特殊性能鋼 不銹鋼、耐熱鋼和高溫合金及低溫用鋼1、不銹鋼 不銹鋼和耐酸鋼的統(tǒng)稱,也稱不銹耐酸鋼 一般稱耐空氣、蒸汽和水等弱腐蝕介質(zhì)的鋼為不銹鋼,稱耐酸、堿、鹽等強(qiáng)烈腐蝕性介質(zhì)的鋼為耐酸鋼。2022/7/1081 通常按鋼的金相組織分為: 鐵素體不銹鋼 奧氏體不銹鋼 奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼 馬氏體不銹鋼等2022/7/1082（1）鐵素體不銹鋼 含C0.15,鉻量在1230。有些鋼種還含有鉬、鈦等元素。

30、 不銹綱中的含C量都較低, Cr23C6而消耗了鉻。都在13以上。 對(duì)晶間腐蝕比較敏感；鉻含量高時(shí),脆性轉(zhuǎn)變溫度高,可焊性較差。 lCr13、2Cr13、受沖擊載荷較大的零件 0Cr13、0Cr17Ti耐氧化性酸和硫化氫氣體的腐蝕,局部代替高鉻鎳型不銹鋼 2022/7/1083（2）奧氏體不銹鋼 優(yōu)異的綜合性能,包括優(yōu)良的力學(xué)性能,冷、熱加工和成型性,可焊性和在許多介質(zhì)中的良好耐蝕性。 含氯離子,發(fā)生晶間腐蝕的傾向。 錳和氮代替不銹鋼中的鎳,開展出了鉻錳鎳氮系和鉻錳氮系不銹鋼。例如 Cr18Mn8Ni5、 Cr18Mn10Ni5Mo3N。2022/7/1084 在400800的溫度范圍內(nèi),碳從

31、奧氏體中以碳化鉻（Cr23C6）形式沿晶界析出,使晶界附近的合金元素（鉻與鎳）含鉻量降低到耐腐蝕所需的最低含量（12%）以下,腐蝕就在此貧鉻區(qū)產(chǎn)生。這種沿晶界的腐蝕稱為晶間腐蝕。2022/7/1085防止晶間腐蝕的方法：1）降低含碳量 0.06%時(shí)不易產(chǎn)生,0.03%時(shí)可靠地克服,超低碳不銹鋼,如00Cr19Nil0 2）穩(wěn)定碳原子,參加Ti,Nb,V,Mo穩(wěn)定劑,廣泛用,0Cr18Nil0Ti、 0Cr18NillNb 3）形成雙相組織,參加鐵素體促成元素Ti,Al,Si,Mo,鐵素體含鉻高、補(bǔ)充快,5%以內(nèi),阻斷腐蝕通路。2022/7/1086防止晶間腐蝕的方法：4）控制熱標(biāo)準(zhǔn),快速加熱和

32、冷卻,或非常緩慢。5）補(bǔ)充熱處理 穩(wěn)定化退火（免疫處理）：850度保溫2小時(shí),充分?jǐn)U散 高溫淬火水冷（固熔） ：1100度左右加熱后淬火,單相奧氏體2022/7/1087 參加Mo提高對(duì)氯離子 Cl-的耐蝕能力,lCr18Nil2Mo3Ti。 0Cr18Nil8Mo2Cu2Ti。同時(shí)參加 Mo、Cu,則在室溫、濃度為50%以下的硫酸中也具有較高的耐蝕性,也可提高在低濃度鹽酸中的抗腐蝕性2022/7/10882、耐熱鋼和高溫合金 例如石油化工的乙烯裂解、氨的合成等,溫度往往到達(dá)1000以上。 300350即需選用耐熱鋼,一般耐熱鋼工作溫度都在700以下,7001000用高溫合金。2022/7/1

33、089耐熱鋼 Cr、Al、Si鐵素體形成元素,被高溫氣體氧化后生成一種致密的氧化膜。 Ni、Mn奧氏體形成元素, 提高高溫強(qiáng)度和改善抗?jié)B碳性。 V、Nb、Ti形成強(qiáng)碳化物提高高溫強(qiáng)度。 C和N擴(kuò)大和穩(wěn)定奧氏體提高高溫強(qiáng)度 B和Re均為耐熱鋼中添加的微量元素,可以顯著提高鋼材的抗氧化性,并改善其熱塑性。2022/7/1090耐熱鋼 按特性和用途可分為抗氧化鋼（又稱高溫不起皮鋼）和熱強(qiáng)鋼。 抗氧化鋼是指高溫下具有較好的抗氧化性,并有適當(dāng)強(qiáng)度的鋼種。 熱強(qiáng)鋼高溫下有較好的抗氧化性和耐腐蝕能力,且有較高的強(qiáng)度。常用來(lái)高溫工作下的汽缸、螺栓及鍋爐的過(guò)熱器等。 2022/7/1091高溫合金 鐵基合金、鎳

34、基合金、鈷基合金。 鐵基耐熱合金工作溫度700,含有相當(dāng)高的Cr、Ni成分和其他強(qiáng)化元素。 鎳基耐熱合金是目前在700900,使用最廣泛的一種高溫合金。這類合金的Ni含量通常在50%以上。 鈷基耐熱合金的高溫強(qiáng)度主要靠固溶強(qiáng)化獲得。鈷價(jià)格昂貴,應(yīng)用受到很大的限制,一般在1000以上才用。 2022/7/10922022/7/10933、低溫用鋼 深冷別離、空氣別離等。 （溫度-20） 目前國(guó)外低溫設(shè)備用的鋼材主要是以高鉻鎳鋼為主,也有使用鎳鋼、銅和鋁等。 我國(guó)無(wú)鉻鎳的低溫鋼材系列。 16MnDR、07MnNiCrMoVDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR2022/7/10

35、94第五節(jié) 有色金屬2022/7/1095一、鋁及其合金 濃硝酸以及干氯化氫、氨氣中耐腐蝕 鹵素離子的鹽類、氫氟酸以及堿溶液都會(huì)破壞鋁外表的氧化膜。 鋁不會(huì)產(chǎn)生火花,常用于制作含易揮發(fā)性介質(zhì)的容器； 鋁不會(huì)使食物中毒,不沾污物品,不改變物品顏色,在食品工業(yè)中代替不銹鋼。鋁的導(dǎo)熱性能好,適合于作換熱設(shè)備 2022/7/1096變形鋁合金（工業(yè)純鋁和防銹鋁）和鑄造鋁合金1、變形鋁合金（1）工業(yè)純鋁 L+序號(hào),序號(hào)大純度低。 工業(yè)高純鋁LG1（1A85）、LG2（1A90）,抗硫腐蝕,濃硝酸設(shè)備,高壓釜、槽車、貯槽、閥門、泵。 工業(yè)純鋁L6（8A06）,耐硫腐蝕、防污染而不要求強(qiáng)度的設(shè)備,例如：反響

36、器、熱交換器、深冷設(shè)備、塔器等。 2022/7/1097（2）防銹鋁 由鋁錳系或鋁鎂組成的鋁合金,LF2,LF3,LF5等。強(qiáng)度比純鋁高 LF2、LF3用于中等強(qiáng)度的零件或設(shè)備； LF5制造油箱、管道、低壓容器、鉚釘 LF6用于受力零件及焊制容器。 由于熔焊的鋁材在低溫(0-196)下沖擊韌性不下降,很適合做低溫設(shè)備。2022/7/10982、鑄造鋁合金 是鋁、硅合金。 Al-Si系,俗稱硅鋁明,典型牌號(hào)ZAlSi7Mg,合金號(hào)為ZL101； Al-Cu系,應(yīng)用最早,熱強(qiáng)性高,300,耐腐蝕性較差。典型牌號(hào)ZAlCu5Mn,合金號(hào)為ZL201； Al-Mg系,室溫力學(xué)性能高,耐腐蝕性能好,但熱

37、強(qiáng)性低。鑄造性能差,典型牌號(hào)ZAlMg10,合金號(hào)為ZL301；2022/7/1099 Al-Zn系,Zn在Al中溶解度大,再參加硅及少量鎂、鉻等元素,具有良好的綜合性能,典型牌號(hào)ZAlZn11Si17,合金號(hào)為ZL401。 鋁的鑄造性、流動(dòng)性好,鑄造時(shí)收縮率和生成裂紋的傾向性都很小。 耐蝕性好,且密度小,廣泛用來(lái)鑄造形狀復(fù)雜的耐蝕零件,如管件、泵、閥門、汽缸、活塞等。2022/7/10100二、銅及其合金 半貴重金屬1、純銅（紫銅） 低溫時(shí)可保持較高的塑性和沖擊韌性,用于制作深冷設(shè)備和高壓設(shè)備墊片。 耐稀硫酸、亞硫酸、稀的和中等濃度的鹽酸、醋酸、氫氟酸及其它非氧化性酸等介質(zhì)的腐蝕,對(duì)淡水、大

38、氣、堿類溶液的耐蝕能力很好。 不耐各種濃度的硝酸、氨和銨鹽溶液。2022/7/10101 變形純銅的牌號(hào) Tl、T2、T3、TU1、TU2、TP1、TP2等。 T1、T2是高純度銅,用于制造電線,配制高純度合金。 T3雜質(zhì)含量和含氧量比T1、T2高,主要用于一般材料,如墊片、鉚釘?shù)取?TU1、TU2為無(wú)氧銅,純度高,主要用作真空器件。 TP1、TP2為磷脫氧銅,多以管材供給,主要用于冷凝器、蒸發(fā)器、換熱器、熱交換器的零件等。2022/7/101022、銅合金 黃銅：銅與鋅的合金稱黃銅 白銅：鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量低于50%的銅鎳合金稱為簡(jiǎn)單（普通）白銅,再參加錳、鐵、鋅或鋁等元素的白銅稱為復(fù)雜（特殊

39、）白銅。 青銅：其它合金。銅與錫Sn的合金稱為錫青銅；銅與鋁、硅、鉛、鈹、錳等組成的合金稱無(wú)錫青銅。2022/7/10103（1）黃銅 Cu與Zn的合金稱黃銅。 鑄造性能好,力學(xué)性能比純銅高,耐蝕性能與純銅相似,在大氣中耐腐蝕性比純銅好,價(jià)格廉價(jià),應(yīng)用較廣。 在黃銅中參加錫、鋁、硅、錳等元素,特種黃銅。 錳、鋁能提高強(qiáng)度；鋁、錳和硅提高抗蝕性和減磨性；鋁能改善切削加工性。2022/7/10104 常用的黃銅牌號(hào)有H80、H68、H62等 H80大氣、淡水及海水中有較高耐腐蝕性、加工性能優(yōu)良,可作薄壁管和波紋管。 H68塑性好,可在常溫下沖壓 H62在室溫下塑性較差,但機(jī)械強(qiáng)度較高,易焊接,價(jià)格

40、低廉,可做深冷設(shè)備的筒體、管板、法蘭及螺母等。 錫黃銅 HSn70-l含有1%的錫,能提高在海水中的耐蝕性。稱海軍黃銅。2022/7/10105（2）白銅 鎳含量低于50%的銅鎳合金稱為簡(jiǎn)單（普通）白銅,再參加錳、鐵、鋅或鋁等元素的白銅稱為復(fù)雜（特殊）白銅。 白銅是工業(yè)銅合金中耐腐蝕性能最優(yōu)者,抗沖擊腐蝕、應(yīng)力腐蝕性能亦良好,是海水冷凝管的理想材料。2022/7/10106（3）青銅 銅與錫的合金稱為錫青銅；銅與鋁、硅、鉛、被、錳等組成的合金稱無(wú)錫青銅。 錫青銅分鑄造錫青銅和壓力加工錫青銅。 錫青銅典型牌號(hào) ZQSn10-1,有高強(qiáng)度和硬度,能承受沖擊載荷,耐磨性很好,具有優(yōu)良的鑄造性,比純銅

41、耐腐蝕。 錫青銅用來(lái)鑄造耐腐蝕和耐磨零件,如泵殼、閥門、軸承、蝸輪、齒輪、旋塞等。 無(wú)錫青銅力學(xué)性能好2022/7/10107三、鈦及其合金 鈦的密度小（4.507g/cm3）、強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、熔點(diǎn)高。 工業(yè)純鈦牌號(hào)有 TA0、TA2、TA3(編號(hào)愈大、雜質(zhì)含量愈多)。 純鈦加工性能良好；有良好的耐蝕性。鈦也是很好的耐熱材料。 在鈦中添加錳、鋁或鉻鉬等元素,可獲得性能優(yōu)良的鈦合金。2022/7/10108四、鎳及其合金 高強(qiáng)度和塑性,好的延伸性和可鍛性。好的耐腐蝕性,用于制造處理堿介質(zhì)的化工設(shè)備。 牌號(hào)為 NCu28-2.5-1.5的蒙乃爾耐蝕合金應(yīng)用最廣。蒙乃爾合金能在500時(shí)保持高的力

42、學(xué)性能,能在750以下抗氧化,在非氧化性酸、鹽和有機(jī)溶液中比純鎳、純銅更具耐蝕性。2022/7/10109五、鉛及其合金 硬度低、強(qiáng)度小,不宜單獨(dú)作為設(shè)備材料,只適于做設(shè)備的襯里。 熱導(dǎo)率??；純鉛不耐磨,非常軟。但在許多介質(zhì)中,特別是在硫酸(80%的熱硫酸及92%的冷硫酸)中鉛具有很高的耐蝕性。 鉛與銻合金稱為硬鉛,硬度、強(qiáng)度都比純鉛高,在硫酸中的穩(wěn)定性也比純鉛好。硬鉛的主要牌號(hào)為 PbSb4、 PbSb6、 PbSb8和 PbSb10。2022/7/10110 鉛和硬鉛在硫酸、化肥、化纖、農(nóng)藥、電器設(shè)備中可用來(lái)做加料管、鼓泡器、耐酸泵和閥門等零件。 鉛耐輻射,可用作 X、g射線的防護(hù)材料。

43、鉛合金的自潤(rùn)性、磨合性和減振性好,噪音小,是良好的軸承合金。 鉛合金還用于鉛蓄電池極板、鑄鐵管口、電纜封頭的鉛封等。2022/7/10111第六節(jié) 非金屬材料 既可用作結(jié)構(gòu)材料,又能作設(shè)備的保護(hù)襯里、涂層,還可做設(shè)備的密封材料、保溫材料和耐火材料。 非金屬材料分為無(wú)機(jī)非金屬材料（陶瓷、搪瓷、巖石、玻璃等）及有機(jī)非金屬材料（塑料、涂料、橡膠等）及近2030年來(lái)開展的復(fù)合材料（玻璃鋼、不透性石墨等）。 2022/7/10112一、無(wú)機(jī)非金屬材料1、化工陶瓷 好的耐腐蝕性、耐熱性和一定機(jī)械強(qiáng)度。 導(dǎo)熱性差,熱膨脹系數(shù)較大,受碰擊或溫差急變而易破裂。2022/7/101132、化工搪瓷 由含硅量高的瓷

44、釉通過(guò)900左右的高溫煅燒,使瓷釉密著在金屬外表。 具有優(yōu)良的耐腐蝕性能、力學(xué)性能和電絕緣性能,但易碎裂。 熱導(dǎo)率不到鋼的1/4,熱膨脹系數(shù)大。不能直接用火焰加熱,以免損壞搪瓷外表,可以用蒸汽或油浴緩慢加熱。使用溫度為-30270。2022/7/101143、 輝綠巖鑄石 用輝綠巖熔融后制成,可制成板、磚等材料作設(shè)備襯里,也可做管材。 鑄石除不耐氫氟酸和熔融堿腐蝕外,對(duì)各種酸、堿、鹽都具有良好的耐腐蝕性能。2022/7/101154、玻璃 化工用的玻璃不是一般的鈉鈣玻璃,而是硼玻璃（耐熱玻璃）或高鋁玻璃,它們有好的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性。 有耐腐蝕性、清潔、透明、阻力小、價(jià)格低等特點(diǎn),但質(zhì)脆、耐溫度急變性差,不耐沖擊和振動(dòng)。 目前已成功采用在金屬管內(nèi)襯玻璃或用玻璃鋼加強(qiáng)玻璃管道,來(lái)彌補(bǔ)其缺乏。2022/7/10116二、有機(jī)非金屬材料1、工程塑料 是用高分子合成樹脂為主要原料,參加添加劑以改善產(chǎn)品性能。 熱塑性材料遇熱軟化或熔融,冷卻后又變硬,可反復(fù)屢次。聚氯乙烯、聚乙烯等。 熱固性塑料固化后不能用加熱的方法使之再軟化,酚醛樹脂、氨基樹脂等。 有良好的耐腐蝕性能、一定機(jī)械強(qiáng)度、良好的加工性能和電絕緣性能,價(jià)格較低2022/7/10117（1）硬聚氯乙烯（PVC）塑料 使用溫