化工設備基礎知識優(yōu)質(zhì)課件

化工設備基礎知識化工設備基礎知識1授課計劃授課計劃2化工設備基礎第一講化工設備基礎知識化工設備基礎第一講3第1章化工設備基本知識

1.1化工生產(chǎn)對化工設備的基本要求1.1.1化工生產(chǎn)的特點1、生產(chǎn)的連續(xù)性性強為了提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本，化工生產(chǎn)過程一般采用連續(xù)的工藝流程。2、生產(chǎn)條件的苛刻性化工生產(chǎn)的特點：高溫、高壓、易燃、易爆、劇毒、強腐蝕性等。3、生產(chǎn)原理的多樣性4、生產(chǎn)技術含量高專業(yè)復合，化、機、電一體化的發(fā)展勢態(tài)。第1章化工設備基本知識

1.1化工生產(chǎn)對化工設備的基本41.1.2化工生產(chǎn)對化工設備的基本要求1.安全性能要求足夠的強度——抵抗破壞能力

良好的韌性——斷裂前吸收變形能量的能力

足夠的剛度和抗失穩(wěn)能力——抵抗變形能力和保持原有平衡狀態(tài)的能力

良好的抗腐蝕性——金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學或電化學作用而引起的破壞

可靠的密封性——防止介質(zhì)泄漏的能力。

1.1.2化工生產(chǎn)對化工設備的基本要求52.工藝性能要求工藝指標如儲罐的儲存量、換熱器的傳熱量、反應器的反應速率、塔設備的傳質(zhì)效率等。生產(chǎn)效率高、消耗低化工設備的生產(chǎn)效率用單位時間內(nèi)單位體積（或面積）所完成的生產(chǎn)任務來衡量。消耗是指生產(chǎn)單位質(zhì)量或體積產(chǎn)品所需要的資源（如原料、燃料、電能等）。2.工藝性能要求63.使用性能要求結(jié)構(gòu)合理、制造簡單運輸與安裝方便操作、控制、維護簡便4.經(jīng)濟性能要求

在滿足安全性、工藝性、使用性的前提下，應盡量減少化工設備的基建投資和日常維護、操作費用，并使設備在使用期內(nèi)安全運行，以獲得較好的經(jīng)濟效益。簡單地說既安全又經(jīng)濟3.使用性能要求4.經(jīng)濟性能要求簡7

1.2化工容器結(jié)構(gòu)與分類

1.2.1化工容器的基本結(jié)構(gòu)1.2化工容器結(jié)構(gòu)與分類1.2.1化工容器的基本結(jié)構(gòu)8化工設備基礎知識優(yōu)質(zhì)課件9化工設備基礎知識優(yōu)質(zhì)課件10化工設備基礎知識優(yōu)質(zhì)課件11

1.2.2化工容器與設備的分類

1.按壓力等級分按承壓方式分類，化工容器可分為內(nèi)壓容器（）外壓容器（）；內(nèi)壓容器又可按設計壓力大小分為四個壓力等級低壓（代號L）容器0.1MPa≤p＜1.6MPa；中壓（代號M）容器1.6MPa≤p＜10MPa；高壓（代號H）容器10MPa≤p＜100MPa；超高壓（代號U）容器p≥100MPa。外壓容器中，當容器的內(nèi)壓小于一個絕對大氣壓（約0．IMPa）時又稱為真空容器。1.2.2化工容器與設備的分類12

2.按原理與作用分①反應容器（代號R）主要是用于完成介質(zhì)的物理、化學反應的容器。如反應器、反應釜、聚合釜、合成塔、蒸壓釜、煤氣發(fā)生爐等。②換熱容器（代號E）主要是用于完成介質(zhì)熱量交換的容器。如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等。③分離容器（代號S）主要是用于完成介質(zhì)流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的容器。如分離器。過濾器、蒸發(fā)器、集油器、緩沖器、干燥塔等。④儲存容器（代號C，其中球罐代號B）主要是用于儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的容器。如液氨儲罐、液化石油氣儲罐等。

2.按原理與作用分133.按相對壁厚分按容器的壁厚可分為薄壁容器和厚壁容器，稱為薄壁容器或稱厚壁容器

4.按支承形式分當容器采用立式支座支承時叫立式容器；用臥式支座支承時叫臥式容器。

3.按相對壁厚分145.按材料分當容器由金屬材料制成時叫金屬容器；用非金屬材料制成時，叫非金屬容器。6.按幾何形狀分按容器幾何形狀，可分為圓柱形、球形、橢圓形、錐形、矩形、方形等容器。

5.按材料分157.按安全技術管理分《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》采用既考慮容器壓力與容積乘積大小，又考慮介質(zhì)危害程度以及容器品種的綜合分類方法，有利于安全技術監(jiān)督和管理。該方法將壓力容器分為三類。（1）第三類壓力容器具有下列情況之一的為第三類壓力容器。①高壓容器；②中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；③中壓儲存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于10MPa·m3；④中壓反應容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且PV乘積大于等于0．5MPa·m3；⑤低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于0．2MPa·m3。7.按安全技術管理分16常用的鋁基軸承合金為ZAlSn6CuNi1.青銅具有良好的耐腐蝕性和耐磨性。GB150《鋼制壓力容器》調(diào)質(zhì)鋼的含碳量為中碳。碳素滲碳鋼為低碳鋼，常用牌號有15、20等;合金滲碳鋼的常用牌號有20Cr、20CrMnTi、20MnVB等，其中20CrMnTi應用最為廣泛。鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。當容器由金屬材料制成時叫金屬容器；在化工生產(chǎn)中，由于物料（如酸、堿、鹽和腐蝕性氣體等）往往具有強烈的腐蝕性，而化工設備被腐蝕將造成嚴重的后果：引起設備事故影響生產(chǎn)的連續(xù)性；②換熱容器（代號E）主要是用于完成介質(zhì)熱量交換的容器。造成跑冒滴漏，損失物料，增加原材料消耗，惡化勞動條件，提高產(chǎn)品成本，影響產(chǎn)品質(zhì)量等。以錫為主要合金元素的青銅稱為錫青銅，以錫以外的其他元素為主要合金元素的青銅稱為無錫青銅。常用的有胺鹽類、醛（酮）類、雜環(huán)化合物、有機硫化物等。滾動軸承鋼的常用牌號有GCr9、GCr15、GCr15SiMn等，最有代表性的是GCr15。使用和操作條件是指設備的操作壓力、操作溫度、介質(zhì)特性和工作特點，選用材料時，首先就要考慮這些使用條件對沒備的影響。⑴碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板及鋼帶（GB912—89）其牌號由四位數(shù)字組成。具有下列情況之一的為第二類壓力容器。第3分篇《高壓容器另一規(guī)則》主要適用于設計壓力不小于70MPa的高壓容器。如ZCuZn38表示平均含Sn38％、其余為銅的鑄造黃銅；⑥高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；⑦中壓搪玻璃壓力容器；⑧使用強度級別較高（指相應標準中抗拉強度規(guī)定值下限大于等于540MPa）的材料制造的壓力容器；⑨移動式壓力容器，包括鐵路罐車、罐式汽車車、低溫液體運輸車、永久氣體運輸車和罐式集裝箱等；⑩球形儲罐（容積大于等于50m3）；⑾低溫液體儲存容器（容積大于5m3）。常用的鋁基軸承合金為ZAlSn6CuNi1.⑥高壓、中壓管殼17

（2）第二類壓力容器具有下列情況之一的為第二類壓力容器。①中壓容器；②低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；③低壓反應容器和低壓儲存容器（僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)）；④低壓管殼式余熱鍋爐；⑤低壓搪玻璃壓力容器。3．第一類壓力容器除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類壓力容器。（2）第二類壓力容器18上述內(nèi)容中提到的毒性程度是參照GB5044《職業(yè)性毒物危害程度分級》的規(guī)定，按介質(zhì)毒性最高允許的濃度值分為4級。（1）極度危害（I級）最高允許濃度小于0.1mg/m3，如氟、氫氟酸、光氣等介質(zhì)．（2）高度危害（Ⅱ級）最高允許濃度為0.1～1.0mg/m3，如氟化氫、氯等介質(zhì)。（3）中度危害（Ⅲ級）最高允許濃度為1.0～10mg/m3，如二氧化硫、氨、一氧化碳、甲醇等。（4）輕度危害（Ⅳ級）最高允許濃度大于或等于10mg/m3，如氫氧化鈉、四氟乙烯、丙酮等介質(zhì)。易燃介質(zhì)是指與空氣混合的爆炸下限小于10%，或爆炸上限、下限之差大于或等于20％的氣休，如一甲胺、乙烯、乙烷、丙烷、丁烷、環(huán)氧乙烷、三甲胺、丁二烯等。上述內(nèi)容中提到的毒性程度是參照GB5044《職業(yè)性毒19

1.3化工容器與設備有關標準規(guī)范簡介1.3.1常用材料標準1．鋼板⑴碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板及鋼帶（GB912—89）⑵碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板和鋼帶（GB3274—88）1.3化工容器與設備有關標準規(guī)范簡介1.3.1常用材料20(3)不銹鋼熱軋鋼板（GB4237—92）(4)壓力容器用鋼板（GB6654—1996）2.鋼管(1)輸送流體用無縫鋼管（GB8163—87）(2)石油裂化用無縫鋼管（GB9948—88）(3)化肥設備用高壓無縫鋼管（GB6479－86）（4）高壓鍋爐用無縫鋼管（GB5310—85）(3)不銹鋼熱軋鋼板（GB4237—92）211.3.2壓力容器規(guī)范簡介美國機械工程協(xié)會制訂的《鍋爐和受壓容器規(guī)范》（簡稱ASME規(guī)范）等。美國ASME規(guī)范是世界上制訂最早（1915）、最完備的壓力容器規(guī)范。1989年制訂了有關壓力容器的第一部國家標準《鋼制壓力容器》（簡稱GB150）。

1.3.2壓力容器規(guī)范簡介美國機械工程協(xié)會制訂的《鍋爐和受22l.美國ASME規(guī)范ASME規(guī)范共有11卷22冊。第Ⅷ篇《壓力容器》共有3個分篇：第1分篇《壓力容器》，屬于常規(guī)設計標準；第2分篇《壓力容器一另一規(guī)則》，采用的是分析設計標準；第3分篇《高壓容器另一規(guī)則》主要適用于設計壓力不小于70MPa的高壓容器。l.美國ASME規(guī)范23

2.GB150《鋼制壓力容器》GB150《鋼制壓力容器》是中國第一部壓力容器國家標準。它包括10章正文、8個附錄補充件和3個附錄參考件。3.JB4732《鋼制壓力容器—分析設計標準》4.《壓力容器安全技術監(jiān)查規(guī)程》5.壓力容器設計與制造的有關規(guī)則（1）《壓力容器設計單位資格管理與監(jiān)督規(guī)程》（2）《壓力容器制造單位資格認可與管理規(guī)程》

2.GB150《鋼制壓力容器》24

1.4化工設備常用材料

1.4.1材料常用性能1.機械性能強度、塑性、硬度、沖擊韌性及疲勞極限等。2.物理性能比重、熔點、導熱性、熱膨脹性等。1.4化工設備常用材料1.4.1材料常用性能25強度：材料抵抗破壞的能力塑性：產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力硬度：材料抵抗其它物體壓入的能力HBSHBWHRC韌性：材料抵抗沖擊的能力疲勞強度：材料抵抗交變載荷的能力

強度：材料抵抗破壞的能力261－3GB150采用了什么設計準則？其適應范圍是什么？1－3GB150采用了什么設計準則？其適應范圍是什么？例如40Cr鋼平均含碳量為萬分之四十，即0．4％、平均含Cr＜1.④低壓管殼式余熱鍋爐；低合金鋼與合金鋼是指在碳鋼基礎上有目的地加入某些元素所形成的鋼種。2、生產(chǎn)條件的苛刻性GB150《鋼制壓力容器》是中國第一部壓力容器國家標準。碳鋼是含碳量小于2．11％的鐵碳合金常用的牌號有60、65、70鋼。分類：分為普通熱處理和表面熱處理兩大類。由于壓力容器絕大多數(shù)是焊接結(jié)構(gòu)，制造中避免不了要進行冷（熱）卷、冷（熱）沖和焊接等加工。如45表示優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，平均含碳量為萬分之四十五，即0.（3）高溫回火的回火溫度范圍為500～650℃，回火后的鋼具有強度、硬度、塑性和韌性都較好的綜合力學性能如各種軸、齒輪、連桿、高強度螺栓等。低壓（代號L）容器0.如用于強腐蝕環(huán)境的搪玻璃容器，在沸騰鋼上搪玻璃的效果要比鎮(zhèn)靜鋼好，因此，在這種情況下，可選擇Q235–A.4．考慮材料的來源與價格合金滲碳鋼的常用牌號有20Cr、20CrMnTi、20MnVB等，其中20CrMnTi應用最為廣泛。外壓容器中，當容器的內(nèi)壓小于一個絕對大氣壓（約0．IMPa）時又稱為真空容器。GB150《鋼制壓力容器》3.耐腐蝕性能腐蝕分均勻腐蝕和非均勻腐蝕。腐蝕速度表示材料的耐腐蝕性。良好材料

尚可材料不好材料4.制造性能（工藝性能）鑄造性、鍛造性、焊接性和切削性等。

1－3GB150采用了什么設計準則？其適應范圍是什么？327

1.4.2鋼的熱處理過程：加熱、保溫和冷卻三個階段。目的：改善金屬材料的性能，滿足使用要求。分類：分為普通熱處理和表面熱處理兩大類。普通熱處理包括退火、正火、淬火、回火等；表面熱處理包括表面淬火、化學熱處理等。一般零件的生產(chǎn)工藝過程為：鍛造→預先熱處理→機械加工（粗加工）→最終熱處理→機械加工（精加工）

1.4.2鋼的熱處理28

1．退火和正火退火是將鋼加熱，保溫，緩慢冷卻（爐冷、坑冷）的熱處理工藝。正火是將鋼加熱，保溫，空冷的熱處理工藝。目的是：軟化鋼材以利于切削加工；消除內(nèi)應力以防止工件變形；細化晶粒，改善組織，為零件的最終熱處理做好準備。1．退火和正火29

2．淬火和回火淬火是將鋼加熱，保溫，快速冷卻（水冷或油冷）的熱處理工藝。淬火后必須回火。按照溫度范圍不同，回火分為三類：（1）低溫回火的回火溫度范圍為150～250℃，回火后的鋼具有高硬度和高耐磨性，主要用于各種工具、滾動軸承、滲碳件和表面淬火件；（2）中溫回火的回火溫度范圍為350～500℃，回火后的鋼具有較高的彈性極限和屈服強度，一定的韌性和硬度，主要用于各種彈簧和模具等；（3）高溫回火的回火溫度范圍為500～650℃，回火后的鋼具有強度、硬度、塑性和韌性都較好的綜合力學性能如各種軸、齒輪、連桿、高強度螺栓等。通常將淬火和高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。2．淬火和回火30化工設備基礎知識優(yōu)質(zhì)課件31

3．表面熱處理具有‘外硬內(nèi)韌”的性能。（1）表面淬火將鋼的表面快速加熱至淬火溫度，快速冷卻。表面淬火后一般進行低溫回火。（2）化學熱處理向工件表層滲入某種元素的熱處理工藝。按照滲入元素的不同，化學熱處理分為滲碳、滲氮（氨化）、碳氮共滲（氰化）、滲金屬等。3．表面熱處理32

1.4.3金屬材料黑色金屬：如鋼、鑄鐵和鐵合金等；非鐵合金（舊稱有色金屬）:如銅及其合金、鋁及其合金、鉛及其合金等。鋼分為非合金鋼（舊稱碳鋼）、低合金鋼和合金鋼三類。1.4.3金屬材料33

1．碳鋼碳鋼是含碳量小于2．11％的鐵碳合金（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼這類鋼的牌號由代表屈服極限的字母“Q”、屈服極限的數(shù)值（單位MPa）、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號四個部分順序組成。質(zhì)量等級按由低到高分為A、B、C、D四級；脫氧方法符號F、b．Z、TZ分別表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼，表示鎮(zhèn)靜鋼的Z一般省略不標。1．碳鋼34例如，Q235A表示碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服極限為235MPa，A級質(zhì)量，鎮(zhèn)靜鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個鋼種，其中Q235A鋼在化工設備制造中應用廣泛。例如，Q235A表示碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服極限為235MPa，A級35

（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號以鋼中平均含碳量的萬分數(shù)（兩位數(shù)字）表示。如45表示優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，平均含碳量為萬分之四十五，即0.45％。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼有10、15、20、25、30、35．40、45、55、65、70等，常按含碳量不同分為三類。（1）低碳鋼，含碳量C＜0.25％，常用鋼號有10、15、20、25等。（2）中碳鋼，含碳量C＝0.25％～0.60％，。常用牌號有30、35、40、45、50、55、60等，其中以45鋼應用最廣。（3）高碳鋼，含碳量C＞0.60％，鋼的強度和硬度均較高，塑性差，常用來制造彈簧。常用的牌號有60、65、70鋼。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼36滾動軸承鋼的牌號以字母“G”后附鉻元素符號Cr及其含量的千分數(shù)表示，碳的含量不標出。陽極保護只有當金屬在介質(zhì)中能鈍化時才能應用，且技術復雜，使用的不多。在滿足安全性、工藝性、使用性的前提下，應盡量減少化工設備的基建投資和日常維護、操作費用，并使設備在使用期內(nèi)安全運行，以獲得較好的經(jīng)濟效益。鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。GB150《鋼制壓力容器》（2）高度危害（Ⅱ級）最高允許濃度為0.Cr是不銹鋼獲得耐蝕性的基本合金元素，一般不銹鋼含Cr11.不好材料具有下列情況之一的為第三類壓力容器。電化學腐蝕的特點是腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等。淬火是將鋼加熱，保溫，快速冷卻（水冷或油冷）的熱處理工藝。當容器采用立式支座支承時叫立式容器；鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。按照滲入元素的不同，化學熱處理分為滲碳、滲氮（氨化）、碳氮共滲（氰化）、滲金屬等。正火是將鋼加熱，保溫，空冷的熱處理工藝。在滿足操作條件的基礎上，應盡量選用具有良好冷熱加工成型性能和塑性的材料，并保證伸長率δ在15%~20%以上。淬火是將鋼加熱，保溫，快速冷卻（水冷或油冷）的熱處理工藝?？煽康拿芊庑浴乐菇橘|(zhì)泄漏的能力。

2．低合金鋼低合金鋼與合金鋼是指在碳鋼基礎上有目的地加入某些元素所形成的鋼種。常加人的元素有Si、Mn、Cr、B、W、V、Ni、Ti、Nb、AI等。目的：為了改善鋼的性能，滿足使用要求?！暗秃辖稹笔侵镐撝泻泻辖鹪乜偭浚?％.有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460.最常用的是Q345鋼.滾動軸承鋼的牌號以字母“G”后附鉻元素符號Cr及其含量的千分37化工設備基礎知識優(yōu)質(zhì)課件38

3．合金鋼

合金鋼的牌號通常是由含碳量數(shù)字、合金元素符號、合金元素含量數(shù)字順序組成。含碳量數(shù)字為兩位數(shù)時表示平均含碳量的萬分數(shù)，為一位數(shù)時表示平均含碳量的千分數(shù)；合金元素含量數(shù)字位于合金元素符號之后，通常表示合金元素平均含量的百分數(shù)，當合金元素平均含量＜1．5％時不標數(shù)字.3．合金鋼39例如40Cr鋼平均含碳量為萬分之四十，即0．4％、平均含Cr＜1.5％；ICr18Ni9Ti鋼平均含碳量為千分之一，即0.1％、平均含Cr18％、Ni9％。Ti＜1.5％。例如40Cr鋼平均含碳量為萬分之四十，即0．4％、平均含40（l）合金滲碳鋼滲碳鋼的含碳量為低碳。滲碳鋼分為碳素滲碳鋼和合金滲碳鋼兩類。碳素滲碳鋼為低碳鋼，常用牌號有15、20等;合金滲碳鋼的常用牌號有20Cr、20CrMnTi、20MnVB等，其中20CrMnTi應用最為廣泛。（l）合金滲碳鋼41（2）合金調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼的含碳量為中碳。它是機械零件用鋼的主體。調(diào)質(zhì)鋼分為碳素調(diào)質(zhì)鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼兩類。40、45．50是常用而廉價的碳素調(diào)質(zhì)鋼。合金調(diào)質(zhì)鋼的常用牌號有40Cr、35SIMn、35CrMO、40MnB等，最典型的鋼種是40Cr，用于制造一般尺寸的重要零件。（2）合金調(diào)質(zhì)鋼42（3）滾動軸承鋼滾動軸承鋼的牌號以字母“G”后附鉻元素符號Cr及其含量的千分數(shù)表示，碳的含量不標出。例如GCr15表示含Cr千分之十五，即1.5％的滾動軸承鋼。滾動軸承鋼的常用牌號有GCr9、GCr15、GCr15SiMn等，最有代表性的是GCr15。（3）滾動軸承鋼43（4）不銹鋼Cr是不銹鋼獲得耐蝕性的基本合金元素，一般不銹鋼含Cr11.7％以上；大多數(shù)不銹鋼的含C量為0.1％～0.2％。鉻不銹鋼的常用牌號有ICr13、2Cr13、3Cr134Cr13、ICrl7、8Crl7等。鉻鎳不銹鋼的常用牌號有OCr19Ni9、ICr19Ni9、ICrl8Ni9Ti等。（4）不銹鋼44（5）耐熱鋼耐熱鋼分為抗氧化鋼和熱強鋼兩類。在高溫下有較好的抗氧化性又有一定強度的鋼稱為抗氧化鋼，常用牌號有OCrl9Ni93Cr18Mn12Si2N等。高溫下有一定抗氧化能力和較高強度以及良好組織穩(wěn)定性的鋼稱為熱強鋼，常用牌號有1Cr13、1Cr18Ni9Ti、1Cr5M。1CrllMoV等。（5）耐熱鋼45

4．有色金屬（1）鋁及其合金工業(yè)純鋁的牌號有1070、1060、1050等（對應的原牌號為LI、L2、L3），數(shù)字越小則純度越低。鋁合金分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩類。其牌號由四位數(shù)字組成。如5A02、3A21、ZAlSi12等。鋁的耐腐蝕性好，鋁的導熱性能好，不易產(chǎn)生火花，鋁不污染物品和不改變物品顏色等。4．有色金屬46按承壓方式分類，化工容器可分為內(nèi)壓容器（）外壓容器（）；0mg/m3，如氟化氫、氯等介質(zhì)。上述內(nèi)容中提到的毒性程度是參照GB5044《職業(yè)性毒物危害程度分級》的規(guī)定，按介質(zhì)毒性最高允許的濃度值分為4級。常用牌號有30、35、40、45、50、55、60等，其中以45鋼應用最廣。合金滲碳鋼的常用牌號有20Cr、20CrMnTi、20MnVB等，其中20CrMnTi應用最為廣泛。腐蝕分均勻腐蝕和非均勻腐蝕。在化工生產(chǎn)中，由于物料（如酸、堿、鹽和腐蝕性氣體等）往往具有強烈的腐蝕性，而化工設備被腐蝕將造成嚴重的后果：引起設備事故影響生產(chǎn)的連續(xù)性；按照溫度范圍不同，回火分為三類：在滿足操作條件的基礎上，應盡量選用具有良好冷熱加工成型性能和塑性的材料，并保證伸長率δ在15%~20%以上。在滿足操作條件的基礎上，應盡量選用具有良好冷熱加工成型性能和塑性的材料，并保證伸長率δ在15%~20%以上。有陽極保護和陰極保護兩種方法。稱為薄壁容器例如，不銹鋼、低合金鋼和普通碳素鋼具有不同的價格，為了滿足一定生產(chǎn)工藝過程，當所需不銹鋼的厚度較大時，應盡可能選用復合鋼板、襯里或堆焊結(jié)構(gòu)，即基材使用一般壓力容器用鋼，而與介質(zhì)直接接觸的復層、襯里或堆焊層則可采用耐腐蝕材料。鋁的耐腐蝕性好，鋁的導熱性能好，不易產(chǎn)生火花，鋁不污染物品和不改變物品顏色等。選材除了要明確設備的功能特點外，還應考慮其制造工藝的影響。鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。④低壓管殼式余熱鍋爐；上述內(nèi)容中提到的毒性程度是參照GB5044《職業(yè)性毒物危害程度分級》的規(guī)定，按介質(zhì)毒性最高允許的濃度值分為4級。JB4732《鋼制壓力容器—分析設計標準》分無機材料和有機材料（2）銅及其合金工業(yè)純銅按雜質(zhì)含量可分為T1、T2、T3、T4四個牌號，純度依次降低。銅合金按主要合金元素的種類分為黃銅、青銅等，黃銅是以鋅為主要合金元素的銅合鋅金；青銅是以鋅以外的其他元素為主要合金元素的銅合金。以錫為主要合金元素的青銅稱為錫青銅，以錫以外的其他元素為主要合金元素的青銅稱為無錫青銅。按承壓方式分類，化工容器可分為內(nèi)壓容器（47銅合金分為壓力加工銅合金和鑄造銅合金兩類。如H80表示平均含銅80％、其余為鋅的黃銅；如ZCuZn38表示平均含Sn38％、其余為銅的鑄造黃銅；如ZCuSn10Zn2表示平均含Sn10％、Zn2％、其余銅的鑄造錫青銅。工業(yè)純銅和黃銅具有極好的導熱性，優(yōu)越的低溫力學性能和耐腐蝕性能；青銅具有良好的耐腐蝕性和耐磨性。銅合金分為壓力加工銅合金和鑄造銅合金兩類。48（3）鉛及其合金鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。鉛強度和硬度都低、不耐磨、非常軟、比重大等，不適宜單獨做化工設備。鉛與銻的合金稱為硬鉛，強度和硬度都比純鉛高。（3）鉛及其合金49

（4）滑動軸承合金滑動軸承合金用來制造滑動軸承的軸瓦及其內(nèi)襯（稱為軸承襯）。錫基軸承合金是以錫為基體，再加入銻及銅等合金元素的合金。例如ZSnSb11Cu6表示平均含Sb11％Cu6％其余為錫的錫基軸承合金。鉛基軸承合金是以鉛為基體，再加人銻、錫及銅等合金元素的合金。例如ZPbSb16Sn16Cu2表示平均含Sb16％、Sn16％、Cu2％、余為鉛的鉛基軸承合金。銅基軸承合金有ZCuPb30、ZCuSn10Pbl、ZCuAl10Fe3等。常用的鋁基軸承合金為ZAlSn6CuNi1.（4）滑動軸承合金501.4.4非金屬材料分無機材料和有機材料如陶瓷、搪瓷、玻璃；塑料、橡膠、涂料等非金屬材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，資源豐富，成形工藝簡單，應用廣泛。還可單獨用作結(jié)構(gòu)材料或作密封、保溫材料。1.4.4非金屬材料511.4.5壓力容器用鋼的選用原則選用材料時，應綜合考慮設備的使用和操作條件、材料的焊接和冷（熱）加工性能、化工設備的功能及制造工藝、材料的來源及經(jīng)濟合理性等。1.4.5壓力容器用鋼的選用原則選用材料時，應綜合考慮設備521．考慮設備使用和操作條件使用和操作條件是指設備的操作壓力、操作溫度、介質(zhì)特性和工作特點，選用材料時，首先就要考慮這些使用條件對沒備的影響。例如，對一臺操作壓力很高的設備，就需要選擇高或超高強度鋼，同時注意強度和韌性的匹配，在滿足強度要求的前提下，盡缺選用塑性和韌性較好的材料：對于高溫、高壓、有氫介質(zhì)作用的沒備，選材時除了滿足高溫下的熱強性（考慮蠕變和持久極限）和抗高溫氧化性能外，還要考慮抗氫腐蝕及氫脆性能．通常應選用抗氫腐蝕的鋼材，如12CrMoV、15CrMnR等。1．考慮設備使用和操作條件使用和操作條件是指設備的操作壓力532．考慮材料的焊接和冷熱加工性由于壓力容器絕大多數(shù)是焊接結(jié)構(gòu)，制造中避免不了要進行冷（熱）卷、冷（熱）沖和焊接等加工。在滿足操作條件的基礎上，應盡量選用具有良好冷熱加工成型性能和塑性的材料，并保證伸長率δ在15%~20%以上。另外，在一定焊接工藝條件下，為獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，還需要考慮鋼材中含碳量的形響。2．考慮材料的焊接和冷熱加工性由于壓力容器絕大多數(shù)是焊接結(jié)543．考慮設備的使用功能和制造工藝根據(jù)設備不同的使用功能和結(jié)構(gòu)特點，需要選擇不同性能要求的材料。例如，壓力容器的殼體，其主要功能是構(gòu)成化學或物理反應所需的空間，由于它直接與介質(zhì)接觸，并承受一定的壓力，故選用耐腐蝕的壓力容器專用鋼板．對換熱設備，選擇材料不僅要考慮耐蝕性能，還應考慮有良好的導熱性能；而支座的主要功能是支撐和固定設備，屬非受壓元件．并且不與介質(zhì)接觸，所以，可以考慮選擇一般的鋼材，如普通碳素鋼中的Q235-A、Q235-B等。選材除了要明確設備的功能特點外，還應考慮其制造工藝的影響。如用于強腐蝕環(huán)境的搪玻璃容器，在沸騰鋼上搪玻璃的效果要比鎮(zhèn)靜鋼好，因此，在這種情況下，可選擇Q235–A.F沸騰鋼。3．考慮設備的使用功能和制造工藝根據(jù)設備不同的使用功能和結(jié)554．考慮材料的來源與價格選用的材料應考慮有較多的生產(chǎn)廠家，供貨應比較方便，并有成功的材料使用實例。另外，還要分析形響材料價格的因素，選用材料的性價比應較高。例如，不銹鋼、低合金鋼和普通碳素鋼具有不同的價格，為了滿足一定生產(chǎn)工藝過程，當所需不銹鋼的厚度較大時，應盡可能選用復合鋼板、襯里或堆焊結(jié)構(gòu)，即基材使用一般壓力容器用鋼，而與介質(zhì)直接接觸的復層、襯里或堆焊層則可采用耐腐蝕材料。除此而外，選用的材料應符合相應的國家標準或行業(yè)標準的規(guī)定，特別是有使用限制的材料，要認真考慮其適用條件。如前提到的Q235一A·F、Q235一A、Q235一B、Q235一C等普通鋼板，應按GB150一1998的有關規(guī)定選作壓力容器殼體材料。4．考慮材料的來源與價格選用的材料應考慮有較多的生產(chǎn)廠家，56例如GCr15表示含Cr千分之十五，即1.例如，對一臺操作壓力很高的設備，就需要選擇高或超高強度鋼，同時注意強度和韌性的匹配，在滿足強度要求的前提下，盡缺選用塑性和韌性較好的材料：對于高溫、高壓、有氫介質(zhì)作用的沒備，選材時除了滿足高溫下的熱強性（考慮蠕變和持久極限）和抗高溫氧化性能外，還要考慮抗氫腐蝕及氫脆性能．通常應選用抗氫腐蝕的鋼材，如12CrMoV、15CrMnR等。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼最常用的是Q345鋼.韌性：材料抵抗沖擊的能力尚可材料上述內(nèi)容中提到的毒性程度是參照GB5044《職業(yè)性毒物危害程度分級》的規(guī)定，按介質(zhì)毒性最高允許的濃度值分為4級。(4)壓力容器用鋼板（GB6654—1996）1、生產(chǎn)的連續(xù)性性強(3)不銹鋼熱軋鋼板（GB4237—92）如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等。例如，鉻與氧形成Cr2O3，鋁與氧形成Al2O3等都屬于這種表面膜。制造性能（工藝性能）例如，鉻與氧形成Cr2O3，鋁與氧形成Al2O3等都屬于這種表面膜。1－3GB150采用了什么設計準則？其適應范圍是什么？良好材料用于腐蝕介質(zhì)為電解質(zhì)溶液、發(fā)生電化學腐蝕的場合，通過改變金屬在電解質(zhì)溶液中的電極電位，以實現(xiàn)防腐。(3)化肥設備用高壓無縫鋼管（GB6479－86）3化工容器與設備有關標準規(guī)范簡介ICr18Ni9Ti鋼平均含碳量為千分之一，即0.1.5金屬材料的腐蝕與防護1.5.1腐蝕基本概念金屬材料在周圍介質(zhì)的作用下所發(fā)生的破壞稱為腐蝕。鐵生銹、銅發(fā)綠銹、鋁生白斑點等是常見的腐蝕現(xiàn)象。在化工生產(chǎn)中，由于物料（如酸、堿、鹽和腐蝕性氣體等）往往具有強烈的腐蝕性，而化工設備被腐蝕將造成嚴重的后果：引起設備事故影響生產(chǎn)的連續(xù)性；造成跑冒滴漏，損失物料，增加原材料消耗，惡化勞動條件，提高產(chǎn)品成本，影響產(chǎn)品質(zhì)量等。因此，化工設備的腐蝕與防腐問題必須認真對待。例如GCr15表示含Cr千分之十五，即1.1.5金屬571.5.2腐蝕類型及機理腐蝕的分類方法很多，其中按破壞特征分為均勻腐蝕和局部腐蝕；按腐蝕機理分為化學腐蝕和電化學腐蝕。1．均勻腐蝕2．局部腐蝕1.5.2腐蝕類型及機理腐蝕的分類方法很多，其中按破壞特征分583．化學腐蝕化學腐蝕是指金屬與干燥的氣體或非電解質(zhì)溶液產(chǎn)生化學作用引起的腐蝕。各種管式爐的爐管受高溫氧化，金屬在鑄造、鍛造、熱處理過程中發(fā)生的高溫氧化以及金屬在苯、含硫石油、乙醇等非電解質(zhì)溶液中的腐蝕均屬化學腐蝕。化學腐蝕的特點是腐蝕過程中無電流產(chǎn)生，且溫度越高，腐蝕介質(zhì)濃度越大，腐蝕速度越快。化學腐蝕后若形成致密、牢固的表面膜，則可阻止外部介質(zhì)繼續(xù)滲入，起到保護金屬的作用。例如，鉻與氧形成Cr2O3，鋁與氧形成Al2O3等都屬于這種表面膜。3．化學腐蝕594．電化學腐蝕電化學腐蝕是指金屬與電解質(zhì)溶液產(chǎn)生電化學作用引起的腐蝕。金屬在酸、堿、鹽溶液、土壤、海水中的腐蝕屬于電化學腐蝕。電化學腐蝕的特點是腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。通常電化學腐蝕比化學腐蝕強烈得多，金屬的破壞大多是由電化學腐蝕引起的。4．電化學腐蝕601.5.3防腐措施為了防止和減輕化工設備的腐蝕，除應選擇合適的材料制造設備外，還可采取多種措施，如隔離腐蝕介質(zhì)、電化學保護及緩蝕劑保護等。1．隔離腐蝕介質(zhì)用耐蝕性良好的隔離材料覆蓋在耐蝕性較差的被保護材料表面，將被保護材料與腐蝕性介質(zhì)隔開，以達到控制腐蝕的目的。隔離材料有金屬材料和非金屬材料兩大類。非金屬隔離材料主要有涂料（如涂刷酚醛樹脂）、塊狀材料襯里（如襯耐酸磚）、塑料或橡膠襯里（如碳鋼內(nèi)襯氟橡膠）等。金屬隔離材料有銅（如鍍銅）、鎳（如化學鍍鎳）、鋁（如噴鋁）、雙金屬（如碳鋼上壓上不銹鋼板）、金屬襯里（碳鋼上襯鉛）等。1.5.3防腐措施為了防止和減輕化工設備的腐蝕，除應選擇合612．電化學保護用于腐蝕介質(zhì)為電解質(zhì)溶液、發(fā)生電化學腐蝕的場合，通過改變金屬在電解質(zhì)溶液中的電極電位，以實現(xiàn)防腐。有陽極保護和陰極保護兩種方法。陰極保護是將被保護的金屬作為腐蝕電池的陰極，從而使其不遭受腐蝕。方法有：犧牲陽極保護法，它是將被保護的金屬與另一電極電位較低的金屬連接起來，形成一個原電池，使被保護金屬作為原電池的陰極而免遭腐蝕，電極電位較低的金屬作為原電池的陽極而被腐蝕圖1－4(a）所示。另一方法是外加電流保護法，它是將被保護的金屬與一直流電源的陰極相連，而將另一金屬片與被保護的金屬隔絕，并與直流電源的陽極相連，從而達到防腐的目的圖1一4(b)所示。2．電化學保護62化工設備基礎知識優(yōu)質(zhì)課件63陽極保護是把被保護設備接直流電源的陽極，讓金屬表面生成鈍化膜起保護作用。陽極保護只有當金屬在介質(zhì)中能鈍化時才能應用，且技術復雜，使用的不多。但從有限的幾個應用實例（表1一3）看，這是一種保護效果好的防腐方法。陽極保護是把被保護設備接直流電源的陽極，讓金屬表面生成鈍化膜64（2）陰極型緩蝕劑這類緩蝕劑主要阻滯陰極過程。例如，鋅、錳和鈣的鹽類如ZnSO4、MnSO4、Ca(HCO3）等，能與陰極反應產(chǎn)物OH一作用生成難溶性的化合物，它們沉積在陰極表面上，使陰極面積減小而降低腐蝕速度。（3）混合型緩蝕劑這類緩蝕劑既能阻滯陰極過程，又能阻滯陽極過程，從而使腐蝕得到緩解。常用的有胺鹽類、醛（酮）類、雜環(huán)化合物、有機硫化物等。目前在酸洗操作和循環(huán)冷卻水的水質(zhì)處理中，緩蝕劑用得最普遍。而在化學工業(yè)中緩蝕劑的應用還不多。（2）陰極型緩蝕劑65小結(jié)化工生產(chǎn)對化工設備的基本要求化工容器結(jié)構(gòu)與分類壓力容器規(guī)范簡介材料的性能鋼的熱處理金屬材料非金屬材料小結(jié)化工生產(chǎn)對化工設備的基本要求66③中壓儲存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于10MPa·m3；優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號以鋼中平均含碳量的萬分數(shù)（兩位數(shù)字）表示。鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。鋼分為非合金鋼（舊稱碳鋼）、低合金鋼和合金鋼三類。如5A02、3A21、ZAlSi12等。ICr18Ni9Ti鋼平均含碳量為千分之一，即0.2化工容器與設備的分類上述內(nèi)容中提到的毒性程度是參照GB5044《職業(yè)性毒物危害程度分級》的規(guī)定，按介質(zhì)毒性最高允許的濃度值分為4級。第Ⅷ篇《壓力容器》共有3個分篇：第1分篇《壓力容器》，屬于常規(guī)設計標準；鋼分為非合金鋼（舊稱碳鋼）、低合金鋼和合金鋼三類。④低壓管殼式余熱鍋爐；0mg/m3，如氟化氫、氯等介質(zhì)。如反應器、反應釜、聚合釜、合成塔、蒸壓釜、煤氣發(fā)生爐等。比重、熔點、導熱性、熱膨脹性等。3、生產(chǎn)原理的多樣性鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。1－3GB150采用了什么設計準則？其適應范圍是什么？在滿足操作條件的基礎上，應盡量選用具有良好冷熱加工成型性能和塑性的材料，并保證伸長率δ在15%~20%以上。由于壓力容器絕大多數(shù)是焊接結(jié)構(gòu)，制造中避免不了要進行冷（熱）卷、冷（熱）沖和焊接等加工。GB150《鋼制壓力容器》作業(yè)

1－1三類壓力容器劃分方法的依據(jù)是什么？1－2什么是機械性能？機械性能包括哪些？1－3GB150采用了什么設計準則？其適應范圍是什么？1－4什么是退火？什么是正火？說明退火和正火的目的與區(qū)別。1－5說明下列碳鋼、合金鋼牌號的含義及用途：Q235A、40、Q345、20Cr、40Cr、GCr15、1Cr18Ni9Ti。1－17化工設備的選材原則是什么？

③中壓儲存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積67化工設備基礎知識化工設備基礎知識68授課計劃授課計劃69化工設備基礎第一講化工設備基礎知識化工設備基礎第一講70第1章化工設備基本知識

1.1化工生產(chǎn)對化工設備的基本要求1.1.1化工生產(chǎn)的特點1、生產(chǎn)的連續(xù)性性強為了提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本，化工生產(chǎn)過程一般采用連續(xù)的工藝流程。2、生產(chǎn)條件的苛刻性化工生產(chǎn)的特點：高溫、高壓、易燃、易爆、劇毒、強腐蝕性等。3、生產(chǎn)原理的多樣性4、生產(chǎn)技術含量高專業(yè)復合，化、機、電一體化的發(fā)展勢態(tài)。第1章化工設備基本知識

1.1化工生產(chǎn)對化工設備的基本711.1.2化工生產(chǎn)對化工設備的基本要求1.安全性能要求足夠的強度——抵抗破壞能力

良好的韌性——斷裂前吸收變形能量的能力

足夠的剛度和抗失穩(wěn)能力——抵抗變形能力和保持原有平衡狀態(tài)的能力

良好的抗腐蝕性——金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學或電化學作用而引起的破壞

可靠的密封性——防止介質(zhì)泄漏的能力。

1.1.2化工生產(chǎn)對化工設備的基本要求722.工藝性能要求工藝指標如儲罐的儲存量、換熱器的傳熱量、反應器的反應速率、塔設備的傳質(zhì)效率等。生產(chǎn)效率高、消耗低化工設備的生產(chǎn)效率用單位時間內(nèi)單位體積（或面積）所完成的生產(chǎn)任務來衡量。消耗是指生產(chǎn)單位質(zhì)量或體積產(chǎn)品所需要的資源（如原料、燃料、電能等）。2.工藝性能要求733.使用性能要求結(jié)構(gòu)合理、制造簡單運輸與安裝方便操作、控制、維護簡便4.經(jīng)濟性能要求

在滿足安全性、工藝性、使用性的前提下，應盡量減少化工設備的基建投資和日常維護、操作費用，并使設備在使用期內(nèi)安全運行，以獲得較好的經(jīng)濟效益。簡單地說既安全又經(jīng)濟3.使用性能要求4.經(jīng)濟性能要求簡74

1.2化工容器結(jié)構(gòu)與分類

1.2.1化工容器的基本結(jié)構(gòu)1.2化工容器結(jié)構(gòu)與分類1.2.1化工容器的基本結(jié)構(gòu)75化工設備基礎知識優(yōu)質(zhì)課件76化工設備基礎知識優(yōu)質(zhì)課件77化工設備基礎知識優(yōu)質(zhì)課件78

1.2.2化工容器與設備的分類

1.按壓力等級分按承壓方式分類，化工容器可分為內(nèi)壓容器（）外壓容器（）；內(nèi)壓容器又可按設計壓力大小分為四個壓力等級低壓（代號L）容器0.1MPa≤p＜1.6MPa；中壓（代號M）容器1.6MPa≤p＜10MPa；高壓（代號H）容器10MPa≤p＜100MPa；超高壓（代號U）容器p≥100MPa。外壓容器中，當容器的內(nèi)壓小于一個絕對大氣壓（約0．IMPa）時又稱為真空容器。1.2.2化工容器與設備的分類79

2.按原理與作用分①反應容器（代號R）主要是用于完成介質(zhì)的物理、化學反應的容器。如反應器、反應釜、聚合釜、合成塔、蒸壓釜、煤氣發(fā)生爐等。②換熱容器（代號E）主要是用于完成介質(zhì)熱量交換的容器。如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等。③分離容器（代號S）主要是用于完成介質(zhì)流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離的容器。如分離器。過濾器、蒸發(fā)器、集油器、緩沖器、干燥塔等。④儲存容器（代號C，其中球罐代號B）主要是用于儲存、盛裝氣體、液體、液化氣體等介質(zhì)的容器。如液氨儲罐、液化石油氣儲罐等。

2.按原理與作用分803.按相對壁厚分按容器的壁厚可分為薄壁容器和厚壁容器，稱為薄壁容器或稱厚壁容器

4.按支承形式分當容器采用立式支座支承時叫立式容器；用臥式支座支承時叫臥式容器。

3.按相對壁厚分815.按材料分當容器由金屬材料制成時叫金屬容器；用非金屬材料制成時，叫非金屬容器。6.按幾何形狀分按容器幾何形狀，可分為圓柱形、球形、橢圓形、錐形、矩形、方形等容器。

5.按材料分827.按安全技術管理分《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》采用既考慮容器壓力與容積乘積大小，又考慮介質(zhì)危害程度以及容器品種的綜合分類方法，有利于安全技術監(jiān)督和管理。該方法將壓力容器分為三類。（1）第三類壓力容器具有下列情況之一的為第三類壓力容器。①高壓容器；②中壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；③中壓儲存容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于10MPa·m3；④中壓反應容器（僅限易燃或毒性程度為中度危害介質(zhì)，且PV乘積大于等于0．5MPa·m3；⑤低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)，且pV乘積大于等于0．2MPa·m3。7.按安全技術管理分83常用的鋁基軸承合金為ZAlSn6CuNi1.青銅具有良好的耐腐蝕性和耐磨性。GB150《鋼制壓力容器》調(diào)質(zhì)鋼的含碳量為中碳。碳素滲碳鋼為低碳鋼，常用牌號有15、20等;合金滲碳鋼的常用牌號有20Cr、20CrMnTi、20MnVB等，其中20CrMnTi應用最為廣泛。鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。當容器由金屬材料制成時叫金屬容器；在化工生產(chǎn)中，由于物料（如酸、堿、鹽和腐蝕性氣體等）往往具有強烈的腐蝕性，而化工設備被腐蝕將造成嚴重的后果：引起設備事故影響生產(chǎn)的連續(xù)性；②換熱容器（代號E）主要是用于完成介質(zhì)熱量交換的容器。造成跑冒滴漏，損失物料，增加原材料消耗，惡化勞動條件，提高產(chǎn)品成本，影響產(chǎn)品質(zhì)量等。以錫為主要合金元素的青銅稱為錫青銅，以錫以外的其他元素為主要合金元素的青銅稱為無錫青銅。常用的有胺鹽類、醛（酮）類、雜環(huán)化合物、有機硫化物等。滾動軸承鋼的常用牌號有GCr9、GCr15、GCr15SiMn等，最有代表性的是GCr15。使用和操作條件是指設備的操作壓力、操作溫度、介質(zhì)特性和工作特點，選用材料時，首先就要考慮這些使用條件對沒備的影響。⑴碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板及鋼帶（GB912—89）其牌號由四位數(shù)字組成。具有下列情況之一的為第二類壓力容器。第3分篇《高壓容器另一規(guī)則》主要適用于設計壓力不小于70MPa的高壓容器。如ZCuZn38表示平均含Sn38％、其余為銅的鑄造黃銅；⑥高壓、中壓管殼式余熱鍋爐；⑦中壓搪玻璃壓力容器；⑧使用強度級別較高（指相應標準中抗拉強度規(guī)定值下限大于等于540MPa）的材料制造的壓力容器；⑨移動式壓力容器，包括鐵路罐車、罐式汽車車、低溫液體運輸車、永久氣體運輸車和罐式集裝箱等；⑩球形儲罐（容積大于等于50m3）；⑾低溫液體儲存容器（容積大于5m3）。常用的鋁基軸承合金為ZAlSn6CuNi1.⑥高壓、中壓管殼84

（2）第二類壓力容器具有下列情況之一的為第二類壓力容器。①中壓容器；②低壓容器（僅限毒性程度為極度和高度危害介質(zhì)）；③低壓反應容器和低壓儲存容器（僅限易燃介質(zhì)或毒性程度為中度危害介質(zhì)）；④低壓管殼式余熱鍋爐；⑤低壓搪玻璃壓力容器。3．第一類壓力容器除上述規(guī)定以外的低壓容器為第一類壓力容器。（2）第二類壓力容器85上述內(nèi)容中提到的毒性程度是參照GB5044《職業(yè)性毒物危害程度分級》的規(guī)定，按介質(zhì)毒性最高允許的濃度值分為4級。（1）極度危害（I級）最高允許濃度小于0.1mg/m3，如氟、氫氟酸、光氣等介質(zhì)．（2）高度危害（Ⅱ級）最高允許濃度為0.1～1.0mg/m3，如氟化氫、氯等介質(zhì)。（3）中度危害（Ⅲ級）最高允許濃度為1.0～10mg/m3，如二氧化硫、氨、一氧化碳、甲醇等。（4）輕度危害（Ⅳ級）最高允許濃度大于或等于10mg/m3，如氫氧化鈉、四氟乙烯、丙酮等介質(zhì)。易燃介質(zhì)是指與空氣混合的爆炸下限小于10%，或爆炸上限、下限之差大于或等于20％的氣休，如一甲胺、乙烯、乙烷、丙烷、丁烷、環(huán)氧乙烷、三甲胺、丁二烯等。上述內(nèi)容中提到的毒性程度是參照GB5044《職業(yè)性毒86

1.3化工容器與設備有關標準規(guī)范簡介1.3.1常用材料標準1．鋼板⑴碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板及鋼帶（GB912—89）⑵碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板和鋼帶（GB3274—88）1.3化工容器與設備有關標準規(guī)范簡介1.3.1常用材料87(3)不銹鋼熱軋鋼板（GB4237—92）(4)壓力容器用鋼板（GB6654—1996）2.鋼管(1)輸送流體用無縫鋼管（GB8163—87）(2)石油裂化用無縫鋼管（GB9948—88）(3)化肥設備用高壓無縫鋼管（GB6479－86）（4）高壓鍋爐用無縫鋼管（GB5310—85）(3)不銹鋼熱軋鋼板（GB4237—92）881.3.2壓力容器規(guī)范簡介美國機械工程協(xié)會制訂的《鍋爐和受壓容器規(guī)范》（簡稱ASME規(guī)范）等。美國ASME規(guī)范是世界上制訂最早（1915）、最完備的壓力容器規(guī)范。1989年制訂了有關壓力容器的第一部國家標準《鋼制壓力容器》（簡稱GB150）。

1.3.2壓力容器規(guī)范簡介美國機械工程協(xié)會制訂的《鍋爐和受89l.美國ASME規(guī)范ASME規(guī)范共有11卷22冊。第Ⅷ篇《壓力容器》共有3個分篇：第1分篇《壓力容器》，屬于常規(guī)設計標準；第2分篇《壓力容器一另一規(guī)則》，采用的是分析設計標準；第3分篇《高壓容器另一規(guī)則》主要適用于設計壓力不小于70MPa的高壓容器。l.美國ASME規(guī)范90

2.GB150《鋼制壓力容器》GB150《鋼制壓力容器》是中國第一部壓力容器國家標準。它包括10章正文、8個附錄補充件和3個附錄參考件。3.JB4732《鋼制壓力容器—分析設計標準》4.《壓力容器安全技術監(jiān)查規(guī)程》5.壓力容器設計與制造的有關規(guī)則（1）《壓力容器設計單位資格管理與監(jiān)督規(guī)程》（2）《壓力容器制造單位資格認可與管理規(guī)程》

2.GB150《鋼制壓力容器》91

1.4化工設備常用材料

1.4.1材料常用性能1.機械性能強度、塑性、硬度、沖擊韌性及疲勞極限等。2.物理性能比重、熔點、導熱性、熱膨脹性等。1.4化工設備常用材料1.4.1材料常用性能92強度：材料抵抗破壞的能力塑性：產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力硬度：材料抵抗其它物體壓入的能力HBSHBWHRC韌性：材料抵抗沖擊的能力疲勞強度：材料抵抗交變載荷的能力

強度：材料抵抗破壞的能力931－3GB150采用了什么設計準則？其適應范圍是什么？1－3GB150采用了什么設計準則？其適應范圍是什么？例如40Cr鋼平均含碳量為萬分之四十，即0．4％、平均含Cr＜1.④低壓管殼式余熱鍋爐；低合金鋼與合金鋼是指在碳鋼基礎上有目的地加入某些元素所形成的鋼種。2、生產(chǎn)條件的苛刻性GB150《鋼制壓力容器》是中國第一部壓力容器國家標準。碳鋼是含碳量小于2．11％的鐵碳合金常用的牌號有60、65、70鋼。分類：分為普通熱處理和表面熱處理兩大類。由于壓力容器絕大多數(shù)是焊接結(jié)構(gòu)，制造中避免不了要進行冷（熱）卷、冷（熱）沖和焊接等加工。如45表示優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，平均含碳量為萬分之四十五，即0.（3）高溫回火的回火溫度范圍為500～650℃，回火后的鋼具有強度、硬度、塑性和韌性都較好的綜合力學性能如各種軸、齒輪、連桿、高強度螺栓等。低壓（代號L）容器0.如用于強腐蝕環(huán)境的搪玻璃容器，在沸騰鋼上搪玻璃的效果要比鎮(zhèn)靜鋼好，因此，在這種情況下，可選擇Q235–A.4．考慮材料的來源與價格合金滲碳鋼的常用牌號有20Cr、20CrMnTi、20MnVB等，其中20CrMnTi應用最為廣泛。外壓容器中，當容器的內(nèi)壓小于一個絕對大氣壓（約0．IMPa）時又稱為真空容器。GB150《鋼制壓力容器》3.耐腐蝕性能腐蝕分均勻腐蝕和非均勻腐蝕。腐蝕速度表示材料的耐腐蝕性。良好材料

尚可材料不好材料4.制造性能（工藝性能）鑄造性、鍛造性、焊接性和切削性等。

1－3GB150采用了什么設計準則？其適應范圍是什么？394

1.4.2鋼的熱處理過程：加熱、保溫和冷卻三個階段。目的：改善金屬材料的性能，滿足使用要求。分類：分為普通熱處理和表面熱處理兩大類。普通熱處理包括退火、正火、淬火、回火等；表面熱處理包括表面淬火、化學熱處理等。一般零件的生產(chǎn)工藝過程為：鍛造→預先熱處理→機械加工（粗加工）→最終熱處理→機械加工（精加工）

1.4.2鋼的熱處理95

1．退火和正火退火是將鋼加熱，保溫，緩慢冷卻（爐冷、坑冷）的熱處理工藝。正火是將鋼加熱，保溫，空冷的熱處理工藝。目的是：軟化鋼材以利于切削加工；消除內(nèi)應力以防止工件變形；細化晶粒，改善組織，為零件的最終熱處理做好準備。1．退火和正火96

2．淬火和回火淬火是將鋼加熱，保溫，快速冷卻（水冷或油冷）的熱處理工藝。淬火后必須回火。按照溫度范圍不同，回火分為三類：（1）低溫回火的回火溫度范圍為150～250℃，回火后的鋼具有高硬度和高耐磨性，主要用于各種工具、滾動軸承、滲碳件和表面淬火件；（2）中溫回火的回火溫度范圍為350～500℃，回火后的鋼具有較高的彈性極限和屈服強度，一定的韌性和硬度，主要用于各種彈簧和模具等；（3）高溫回火的回火溫度范圍為500～650℃，回火后的鋼具有強度、硬度、塑性和韌性都較好的綜合力學性能如各種軸、齒輪、連桿、高強度螺栓等。通常將淬火和高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。2．淬火和回火97化工設備基礎知識優(yōu)質(zhì)課件98

3．表面熱處理具有‘外硬內(nèi)韌”的性能。（1）表面淬火將鋼的表面快速加熱至淬火溫度，快速冷卻。表面淬火后一般進行低溫回火。（2）化學熱處理向工件表層滲入某種元素的熱處理工藝。按照滲入元素的不同，化學熱處理分為滲碳、滲氮（氨化）、碳氮共滲（氰化）、滲金屬等。3．表面熱處理99

1.4.3金屬材料黑色金屬：如鋼、鑄鐵和鐵合金等；非鐵合金（舊稱有色金屬）:如銅及其合金、鋁及其合金、鉛及其合金等。鋼分為非合金鋼（舊稱碳鋼）、低合金鋼和合金鋼三類。1.4.3金屬材料100

1．碳鋼碳鋼是含碳量小于2．11％的鐵碳合金（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼這類鋼的牌號由代表屈服極限的字母“Q”、屈服極限的數(shù)值（單位MPa）、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號四個部分順序組成。質(zhì)量等級按由低到高分為A、B、C、D四級；脫氧方法符號F、b．Z、TZ分別表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼，表示鎮(zhèn)靜鋼的Z一般省略不標。1．碳鋼101例如，Q235A表示碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服極限為235MPa，A級質(zhì)量，鎮(zhèn)靜鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個鋼種，其中Q235A鋼在化工設備制造中應用廣泛。例如，Q235A表示碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服極限為235MPa，A級102

（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號以鋼中平均含碳量的萬分數(shù)（兩位數(shù)字）表示。如45表示優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，平均含碳量為萬分之四十五，即0.45％。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼有10、15、20、25、30、35．40、45、55、65、70等，常按含碳量不同分為三類。（1）低碳鋼，含碳量C＜0.25％，常用鋼號有10、15、20、25等。（2）中碳鋼，含碳量C＝0.25％～0.60％，。常用牌號有30、35、40、45、50、55、60等，其中以45鋼應用最廣。（3）高碳鋼，含碳量C＞0.60％，鋼的強度和硬度均較高，塑性差，常用來制造彈簧。常用的牌號有60、65、70鋼。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼103滾動軸承鋼的牌號以字母“G”后附鉻元素符號Cr及其含量的千分數(shù)表示，碳的含量不標出。陽極保護只有當金屬在介質(zhì)中能鈍化時才能應用，且技術復雜，使用的不多。在滿足安全性、工藝性、使用性的前提下，應盡量減少化工設備的基建投資和日常維護、操作費用，并使設備在使用期內(nèi)安全運行，以獲得較好的經(jīng)濟效益。鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。GB150《鋼制壓力容器》（2）高度危害（Ⅱ級）最高允許濃度為0.Cr是不銹鋼獲得耐蝕性的基本合金元素，一般不銹鋼含Cr11.不好材料具有下列情況之一的為第三類壓力容器。電化學腐蝕的特點是腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。如管殼式余熱鍋爐、熱交換器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器等。淬火是將鋼加熱，保溫，快速冷卻（水冷或油冷）的熱處理工藝。當容器采用立式支座支承時叫立式容器；鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。按照滲入元素的不同，化學熱處理分為滲碳、滲氮（氨化）、碳氮共滲（氰化）、滲金屬等。正火是將鋼加熱，保溫，空冷的熱處理工藝。在滿足操作條件的基礎上，應盡量選用具有良好冷熱加工成型性能和塑性的材料，并保證伸長率δ在15%~20%以上。淬火是將鋼加熱，保溫，快速冷卻（水冷或油冷）的熱處理工藝?？煽康拿芊庑浴乐菇橘|(zhì)泄漏的能力。

2．低合金鋼低合金鋼與合金鋼是指在碳鋼基礎上有目的地加入某些元素所形成的鋼種。常加人的元素有Si、Mn、Cr、B、W、V、Ni、Ti、Nb、AI等。目的：為了改善鋼的性能，滿足使用要求?！暗秃辖稹笔侵镐撝泻泻辖鹪乜偭浚?％.有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460.最常用的是Q345鋼.滾動軸承鋼的牌號以字母“G”后附鉻元素符號Cr及其含量的千分104化工設備基礎知識優(yōu)質(zhì)課件105

3．合金鋼

合金鋼的牌號通常是由含碳量數(shù)字、合金元素符號、合金元素含量數(shù)字順序組成。含碳量數(shù)字為兩位數(shù)時表示平均含碳量的萬分數(shù)，為一位數(shù)時表示平均含碳量的千分數(shù)；合金元素含量數(shù)字位于合金元素符號之后，通常表示合金元素平均含量的百分數(shù)，當合金元素平均含量＜1．5％時不標數(shù)字.3．合金鋼106例如40Cr鋼平均含碳量為萬分之四十，即0．4％、平均含Cr＜1.5％；ICr18Ni9Ti鋼平均含碳量為千分之一，即0.1％、平均含Cr18％、Ni9％。Ti＜1.5％。例如40Cr鋼平均含碳量為萬分之四十，即0．4％、平均含107（l）合金滲碳鋼滲碳鋼的含碳量為低碳。滲碳鋼分為碳素滲碳鋼和合金滲碳鋼兩類。碳素滲碳鋼為低碳鋼，常用牌號有15、20等;合金滲碳鋼的常用牌號有20Cr、20CrMnTi、20MnVB等，其中20CrMnTi應用最為廣泛。（l）合金滲碳鋼108（2）合金調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼的含碳量為中碳。它是機械零件用鋼的主體。調(diào)質(zhì)鋼分為碳素調(diào)質(zhì)鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼兩類。40、45．50是常用而廉價的碳素調(diào)質(zhì)鋼。合金調(diào)質(zhì)鋼的常用牌號有40Cr、35SIMn、35CrMO、40MnB等，最典型的鋼種是40Cr，用于制造一般尺寸的重要零件。（2）合金調(diào)質(zhì)鋼109（3）滾動軸承鋼滾動軸承鋼的牌號以字母“G”后附鉻元素符號Cr及其含量的千分數(shù)表示，碳的含量不標出。例如GCr15表示含Cr千分之十五，即1.5％的滾動軸承鋼。滾動軸承鋼的常用牌號有GCr9、GCr15、GCr15SiMn等，最有代表性的是GCr15。（3）滾動軸承鋼110（4）不銹鋼Cr是不銹鋼獲得耐蝕性的基本合金元素，一般不銹鋼含Cr11.7％以上；大多數(shù)不銹鋼的含C量為0.1％～0.2％。鉻不銹鋼的常用牌號有ICr13、2Cr13、3Cr134Cr13、ICrl7、8Crl7等。鉻鎳不銹鋼的常用牌號有OCr19Ni9、ICr19Ni9、ICrl8Ni9Ti等。（4）不銹鋼111（5）耐熱鋼耐熱鋼分為抗氧化鋼和熱強鋼兩類。在高溫下有較好的抗氧化性又有一定強度的鋼稱為抗氧化鋼，常用牌號有OCrl9Ni93Cr18Mn12Si2N等。高溫下有一定抗氧化能力和較高強度以及良好組織穩(wěn)定性的鋼稱為熱強鋼，常用牌號有1Cr13、1Cr18Ni9Ti、1Cr5M。1CrllMoV等。（5）耐熱鋼112

4．有色金屬（1）鋁及其合金工業(yè)純鋁的牌號有1070、1060、1050等（對應的原牌號為LI、L2、L3），數(shù)字越小則純度越低。鋁合金分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩類。其牌號由四位數(shù)字組成。如5A02、3A21、ZAlSi12等。鋁的耐腐蝕性好，鋁的導熱性能好，不易產(chǎn)生火花，鋁不污染物品和不改變物品顏色等。4．有色金屬113按承壓方式分類，化工容器可分為內(nèi)壓容器（）外壓容器（）；0mg/m3，如氟化氫、氯等介質(zhì)。上述內(nèi)容中提到的毒性程度是參照GB5044《職業(yè)性毒物危害程度分級》的規(guī)定，按介質(zhì)毒性最高允許的濃度值分為4級。常用牌號有30、35、40、45、50、55、60等，其中以45鋼應用最廣。合金滲碳鋼的常用牌號有20Cr、20CrMnTi、20MnVB等，其中20CrMnTi應用最為廣泛。腐蝕分均勻腐蝕和非均勻腐蝕。在化工生產(chǎn)中，由于物料（如酸、堿、鹽和腐蝕性氣體等）往往具有強烈的腐蝕性，而化工設備被腐蝕將造成嚴重的后果：引起設備事故影響生產(chǎn)的連續(xù)性；按照溫度范圍不同，回火分為三類：在滿足操作條件的基礎上，應盡量選用具有良好冷熱加工成型性能和塑性的材料，并保證伸長率δ在15%~20%以上。在滿足操作條件的基礎上，應盡量選用具有良好冷熱加工成型性能和塑性的材料，并保證伸長率δ在15%~20%以上。有陽極保護和陰極保護兩種方法。稱為薄壁容器例如，不銹鋼、低合金鋼和普通碳素鋼具有不同的價格，為了滿足一定生產(chǎn)工藝過程，當所需不銹鋼的厚度較大時，應盡可能選用復合鋼板、襯里或堆焊結(jié)構(gòu)，即基材使用一般壓力容器用鋼，而與介質(zhì)直接接觸的復層、襯里或堆焊層則可采用耐腐蝕材料。鋁的耐腐蝕性好，鋁的導熱性能好，不易產(chǎn)生火花，鋁不污染物品和不改變物品顏色等。選材除了要明確設備的功能特點外，還應考慮其制造工藝的影響。鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。④低壓管殼式余熱鍋爐；上述內(nèi)容中提到的毒性程度是參照GB5044《職業(yè)性毒物危害程度分級》的規(guī)定，按介質(zhì)毒性最高允許的濃度值分為4級。JB4732《鋼制壓力容器—分析設計標準》分無機材料和有機材料（2）銅及其合金工業(yè)純銅按雜質(zhì)含量可分為T1、T2、T3、T4四個牌號，純度依次降低。銅合金按主要合金元素的種類分為黃銅、青銅等，黃銅是以鋅為主要合金元素的銅合鋅金；青銅是以鋅以外的其他元素為主要合金元素的銅合金。以錫為主要合金元素的青銅稱為錫青銅，以錫以外的其他元素為主要合金元素的青銅稱為無錫青銅。按承壓方式分類，化工容器可分為內(nèi)壓容器（114銅合金分為壓力加工銅合金和鑄造銅合金兩類。如H80表示平均含銅80％、其余為鋅的黃銅；如ZCuZn38表示平均含Sn38％、其余為銅的鑄造黃銅；如ZCuSn10Zn2表示平均含Sn10％、Zn2％、其余銅的鑄造錫青銅。工業(yè)純銅和黃銅具有極好的導熱性，優(yōu)越的低溫力學性能和耐腐蝕性能；青銅具有良好的耐腐蝕性和耐磨性。銅合金分為壓力加工銅合金和鑄造銅合金兩類。115（3）鉛及其合金鉛在許多介質(zhì)中，特別是在硫酸中，具有很高的耐腐蝕性。鉛強度和硬度都低、不耐磨、非常軟、比重大等，不適宜單獨做化工設備。鉛與銻的合金稱為硬鉛，強度和硬度都比純鉛高。（3）鉛及其合金116

（4）滑動軸承合金滑動軸承合金用來制造滑動軸承的軸瓦及其內(nèi)襯（稱為軸承襯）。錫